MySQL底层结构

从MySQL的基础架构学起，比如，有一个非常简单的表T，表T只有一个ID字段，执行下面的查询语句：

1	mysql> select * from T where ID=10;

这条查询语句在MySQL内部是如何执行的呢？

大体来说，MySQL可以分为Server层和存储引擎层两部分。

Server层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等，涵盖MySQL的大多数核心服务功能，所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器和视图等。

而存储引擎层负责数据的存储和提取。其架构是插件式的，支持InnoDB，MyISAM，Memory等多个存储引擎。不同的存储引擎共用一个Server层，即从存储器到执行器的部分。

一、连接器

第一步，先连接到这个数据库，这时候站在第一位的是连接器。连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令如下：

1	mysql -h$ip -P$port -u$user -p

输完命令之后，需要在交互对话里面输入密码。虽然密码也可以直接跟在-p后面写在命令行中，但这样可能会导致密码泄露。如果你连接的是生产服务器，强烈建议你不要这样做。

连接命令中的mysql是客户端工具，用来跟服务器建立连接。在完成经典的TCP握手后，连接器就开始认证身份，这时候用的是输入的是用户名和密码。

如果用户名或密码不对，就会收到一个“Access denied for user”的错误，然后客户端程序结束执行。
如果用户名密码认证通过，连接器就会到权限表中查看拥有的权限。之后，这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

这意味着，一个用户成功建立连接后，即使你用管理员账号对这个用户的权限做了修改，也不会影响到已经存在连接的权限。修改完成后，只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

连接完成后，如果你没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态，你可以在show processlist命令中看到它。客户端如果太长时间没动静，连接器就会自动将它断开。这个时间默认是wait_timeout控制的，默认值是8小时。如果在连接被断开后，客户端再次发送请求的话，就会收到一个错误提醒：Lost connection to MySQL server during query。这时候如果你要继续，就需要重连，然后再执行请求了。

数据库里面，长连接是指连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。短连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询再重新建立一个。建立的连接的过程通常是比较复杂的，因此建议在使用中尽量减少建立连接的动作，即尽量使用长连接。

但是全部使用长连接后，可能会出现MySQL占用内存涨的特别快的情况，这是因为MySQL在执行过程中临时使用的内存是管理在连接对象里面的。这些资源会在连接断开的时候才释放，所以如果长连接累计下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉(OOM)，从现象上看就是MySQL异常重启了。

怎么解决这个问题呢？有两种解决方案：

定期断开长连接。使用一段时间，或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后，断开连接，之后要查询再重连。
如果你用的是MySQL 5.7或更新版本，可以在每次执行一个比较大的操作后，通过执行mysql_reset_connect来重新初始化连接资源。这个过程不需要重连和重新做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

二、查询缓存

连接建立完成后，就可以执行select语句了。执行逻辑就会来到第二步：查询缓存。

MySQL拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执行过的语句则其结果可能会以key-value对的形式，被直接缓存在内存中。key是查询的语句，value是查询的结果。如果你的查询能够直接在这个缓存中找到key，那么这个value就会直接返回给客户端。

如果语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中。你可以看到，如果查询命中缓存，MySQL不需要执行后面的复杂操作，就可以直接返回结果，这个效率会很高。

但是大多数情况下建议不要使用查询缓存？因为查询缓存往往弊大于利。

查询缓存的失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。

同时，MySQL 8.0版本将查询缓存整块删掉了，即8.0后彻底没有这个功能了。

三、分析器

如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。首先，MySQL需要知道你要做什么，因此需要对SQL语句做解析。分析器先做“词法分析”，识别字符串是什么，代表什么；然后做“语法分析”，语法分析器根据语法规则，判断SQL语句是否满足MySQL语法。

一般语法错误会提示第一个出现错误的位置，因此要关注的是后面的内容。

四、优化器

经过了分析器，MySQL就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联(join)的时候，决定各个表的连接顺序。

五、执行器

MySQL通过分析器知道了你要做什么，通过优化器知道了该怎么做，然后进入执行器阶段，开始执行语句。开始执行的时候，要先判断一下你对表T有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误。如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。

在数据库的慢查询日志中看到一个rows_examined的字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。

在有些场景下，执行器调用一次，在引擎内部扫描了多行，因此引擎扫描行数跟rows_examined并不是完全相同的。