1 MySQL的基本架構(gòu)示意圖
大體來說逸嘀，MySQL可以分為Server層和存儲(chǔ)引擎層兩部分。
Server層：
包括連接器碰纬、查詢緩存萍聊、分析器、優(yōu)化器悦析、執(zhí)行器等寿桨，涵蓋MySQL的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期强戴、時(shí)間亭螟、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)等），所有跨存儲(chǔ)引擎的功能都在這一層實(shí)現(xiàn)骑歹，比如存儲(chǔ)過程媒佣、觸發(fā)器、視圖等陵刹。
存儲(chǔ)引擎層：
負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和提取默伍。其架構(gòu)模式是插件式的欢嘿，支持InnoDB、MyISAM也糊、Memory等多個(gè)存儲(chǔ)引擎×侗模現(xiàn)在最常用的存儲(chǔ)引擎是InnoDB，它從MySQL 5.5.5版本開始成為了默認(rèn)存儲(chǔ)引擎狸剃。
也就是說掐隐，你執(zhí)行create table建表的時(shí)候，如果不指定引擎類型钞馁，默認(rèn)使用的就是InnoDB虑省。不過，你也可以通過指定存儲(chǔ)引擎的類型來選擇別的引擎僧凰，比如在create table語句中使用engine=memory, 來指定使用內(nèi)存引擎創(chuàng)建表探颈。不同存儲(chǔ)引擎的表數(shù)據(jù)存取方式不同，支持的功能也不同训措。
從圖中不難看出伪节，不同的存儲(chǔ)引擎共用一個(gè)Server層，也就是從連接器到執(zhí)行器的部分绩鸣。
2 連接器
第一步怀大，會(huì)先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫上，這時(shí)候接待你的就是連接器呀闻。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接化借、獲取權(quán)限、維持和管理連接捡多。
連接命令一般是這么寫的：
mysql -h$ip -P$port -u$user -p
輸完命令之后屏鳍，你就需要在交互對(duì)話里面輸入密碼。雖然密碼也可以直接跟在-p后面寫在命令行中局服，但這樣可能會(huì)導(dǎo)致你的密碼泄露钓瞭。如果你連的是生產(chǎn)服務(wù)器，強(qiáng)烈建議你不要這么做淫奔。
連接命令中的mysql是客戶端工具山涡，用來跟服務(wù)端建立連接。在完成經(jīng)典的TCP握手后唆迁，連接器就要開始認(rèn)證你的身份鸭丛，這個(gè)時(shí)候用的就是你輸入的用戶名和密碼。
- 如果用戶名或密碼不對(duì)唐责，你就會(huì)收到一個(gè)"Access denied for user"的錯(cuò)誤鳞溉，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。
- 如果用戶名密碼認(rèn)證通過鼠哥，連接器會(huì)到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限熟菲。之后看政，這個(gè)連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此時(shí)讀到的權(quán)限抄罕。
這就意味著允蚣，一個(gè)用戶成功建立連接后，即使你用管理員賬號(hào)對(duì)這個(gè)用戶的權(quán)限做了修改呆贿，也不會(huì)影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限嚷兔。修改完成后，只有再新建的連接才會(huì)使用新的權(quán)限設(shè)置做入。
連接完成后冒晰，如果你沒有后續(xù)的動(dòng)作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)竟块，你可以在show processlist命令中看到它壶运。文本中這個(gè)圖是show processlist的結(jié)果，其中的Command列顯示為“Sleep”的這一行彩郊，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個(gè)空閑連接。
客戶端如果太長時(shí)間沒動(dòng)靜蚪缀，連接器就會(huì)自動(dòng)將它斷開秫逝。這個(gè)時(shí)間是由參數(shù)wait_timeout控制的，默認(rèn)值是8小時(shí)询枚。
如果在連接被斷開之后违帆，客戶端再次發(fā)送請(qǐng)求的話，就會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤提醒： Lost connection to MySQL server during query金蜀。這時(shí)候如果你要繼續(xù)刷后，就需要重連，然后再執(zhí)行請(qǐng)求了渊抄。
數(shù)據(jù)庫里面尝胆，長連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請(qǐng)求护桦，則一直使用同一個(gè)連接含衔。短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次查詢就斷開連接，下次查詢?cè)僦匦陆⒁粋€(gè)二庵。
建立連接的過程通常是比較復(fù)雜的贪染，所以我建議你在使用中要盡量減少建立連接的動(dòng)作，也就是盡量使用長連接催享。
但是全部使用長連接后杭隙，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些時(shí)候MySQL占用內(nèi)存漲得特別快因妙，這是因?yàn)镸ySQL在執(zhí)行過程中臨時(shí)使用的內(nèi)存是管理在連接對(duì)象里面的痰憎。這些資源會(huì)在連接斷開的時(shí)候才釋放票髓。所以如果長連接累積下來，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大信殊，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉（OOM）炬称，從現(xiàn)象看就是MySQL異常重啟了。
怎么解決這個(gè)問題呢涡拘？你可以考慮以下兩種方案玲躯。
定期斷開長連接。使用一段時(shí)間鳄乏，或者程序里面判斷執(zhí)行過一個(gè)占用內(nèi)存的大查詢后跷车，斷開連接，之后要查詢?cè)僦剡B橱野。
如果你用的是MySQL 5.7或更新版本朽缴，可以在每次執(zhí)行一個(gè)比較大的操作后，通過執(zhí)行 mysql_reset_connection來重新初始化連接資源水援。這個(gè)過程不需要重連和重新做權(quán)限驗(yàn)證密强，但是會(huì)將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時(shí)的狀態(tài)。
3 查詢緩存
連接建立完成后蜗元，你就可以執(zhí)行select語句了或渤。執(zhí)行邏輯就會(huì)來到第二步：查詢緩存。
MySQL拿到一個(gè)查詢請(qǐng)求后奕扣，會(huì)先到查詢緩存看看薪鹦，之前是不是執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會(huì)以key-value對(duì)的形式惯豆，被直接緩存在內(nèi)存中池磁。key是查詢的語句，value是查詢的結(jié)果楷兽。如果你的查詢能夠直接在這個(gè)緩存中找到key地熄，那么這個(gè)value就會(huì)被直接返回給客戶端。
如果語句不在查詢緩存中芯杀，就會(huì)繼續(xù)后面的執(zhí)行階段离斩。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會(huì)被存入查詢緩存中瘪匿。你可以看到跛梗，如果查詢命中緩存，MySQL不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作棋弥，就可以直接返回結(jié)果核偿，這個(gè)效率會(huì)很高。
但是大多數(shù)情況下我會(huì)建議你不要使用查詢緩存顽染，為什么呢漾岳？因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?/p>
查詢緩存的失效非常頻繁轰绵，只要有對(duì)一個(gè)表的更新，這個(gè)表上所有的查詢緩存都會(huì)被清空尼荆。因此很可能你費(fèi)勁地把結(jié)果存起來左腔，還沒使用呢，就被一個(gè)更新全清空了捅儒。對(duì)于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說液样，查詢緩存的命中率會(huì)非常低。除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表巧还，很長時(shí)間才會(huì)更新一次鞭莽。比如，一個(gè)系統(tǒng)配置表麸祷，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存澎怒。
好在MySQL也提供了這種“按需使用”的方式。你可以將參數(shù)query_cache_type設(shè)置成DEMAND阶牍，這樣對(duì)于默認(rèn)的SQL語句都不使用查詢緩存喷面。而對(duì)于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用SQL_CACHE顯式指定走孽，像下面這個(gè)語句一樣：
mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10惧辈；
需要注意的是，MySQL 8.0版本直接將查詢緩存的整塊功能刪掉了融求，也就是說8.0開始徹底沒有這個(gè)功能了咬像。
4 分析器
如果沒有命中查詢緩存算撮，就要開始真正執(zhí)行語句了生宛。首先被廓，MySQL需要知道你要做什么祟敛，因此需要對(duì)SQL語句做解析。
分析器先會(huì)做“詞法分析”疟游。你輸入的是由多個(gè)字符串和空格組成的一條SQL語句审洞，MySQL需要識(shí)別出里面的字符串分別是什么莱睁，代表什么。
MySQL從你輸入的"select"這個(gè)關(guān)鍵字識(shí)別出來芒澜，這是一個(gè)查詢語句仰剿。它也要把字符串“T”識(shí)別成“表名T”，把字符串“ID”識(shí)別成“列ID”痴晦。
做完了這些識(shí)別以后南吮，就要做“語法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果誊酌，語法分析器會(huì)根據(jù)語法規(guī)則部凑，判斷你輸入的這個(gè)SQL語句是否滿足MySQL語法露乏。
如果你的語句不對(duì)，就會(huì)收到“You have an error in your SQL syntax”的錯(cuò)誤提醒涂邀，比如下面這個(gè)語句select少打了開頭的字母“s”瘟仿。
mysql> elect * from t where ID=1;
ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'elect * from t where ID=1' at line 1
一般語法錯(cuò)誤會(huì)提示第一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的位置，所以你要關(guān)注的是緊接“use near”的內(nèi)容比勉。
5 優(yōu)化器
經(jīng)過了分析器劳较，MySQL就知道你要做什么了。在開始執(zhí)行之前敷搪，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理兴想。
優(yōu)化器是在表里面有多個(gè)索引的時(shí)候，決定使用哪個(gè)索引赡勘；或者在一個(gè)語句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時(shí)候嫂便，決定各個(gè)表的連接順序。比如你執(zhí)行下面這樣的語句闸与，這個(gè)語句是執(zhí)行兩個(gè)表的join：
mysql> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;
既可以先從表t1里面取出c=10的記錄的ID值毙替，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到表t2，再判斷t2里面d的值是否等于20践樱。
也可以先從表t2里面取出d=20的記錄的ID值厂画，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到t1，再判斷t1里面c的值是否等于10拷邢。
這兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果是一樣的袱院，但是執(zhí)行的效率會(huì)有不同，而優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個(gè)方案瞭稼。
優(yōu)化器階段完成后忽洛，這個(gè)語句的執(zhí)行方案就確定下來了，然后進(jìn)入執(zhí)行器階段环肘。如果你還有一些疑問欲虚，比如優(yōu)化器是怎么選擇索引的，有沒有可能選擇錯(cuò)等等悔雹，沒關(guān)系复哆，我會(huì)在后面的文章中單獨(dú)展開說明優(yōu)化器的內(nèi)容。
6 執(zhí)行器
MySQL通過分析器知道了你要做什么腌零，通過優(yōu)化器知道了該怎么做梯找，于是就進(jìn)入了執(zhí)行器階段，開始執(zhí)行語句益涧。
開始執(zhí)行的時(shí)候锈锤，要先判斷一下你對(duì)這個(gè)表T有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒有，就會(huì)返回沒有權(quán)限的錯(cuò)誤牙咏，如下所示(在工程實(shí)現(xiàn)上臼隔，如果命中查詢緩存，會(huì)在查詢緩存放回結(jié)果的時(shí)候妄壶，做權(quán)限驗(yàn)證摔握。查詢也會(huì)在優(yōu)化器之前調(diào)用precheck驗(yàn)證權(quán)限)。
mysql> select * from T where ID=10;
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'
如果有權(quán)限丁寄，就打開表繼續(xù)執(zhí)行氨淌。打開表的時(shí)候，執(zhí)行器就會(huì)根據(jù)表的引擎定義伊磺，去使用這個(gè)引擎提供的接口盛正。
比如我們這個(gè)例子中的表T中，ID字段沒有索引屑埋，那么執(zhí)行器的執(zhí)行流程是這樣的：
調(diào)用InnoDB引擎接口取這個(gè)表的第一行豪筝，判斷ID值是不是10，如果不是則跳過摘能，如果是則將這行存在結(jié)果集中续崖；
調(diào)用引擎接口取“下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯团搞，直到取到這個(gè)表的最后一行严望。
執(zhí)行器將上述遍歷過程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。
至此逻恐，這個(gè)語句就執(zhí)行完成了像吻。
對(duì)于有索引的表，執(zhí)行的邏輯也差不多复隆。第一次調(diào)用的是“取滿足條件的第一行”這個(gè)接口拨匆，之后循環(huán)取“滿足條件的下一行”這個(gè)接口，這些接口都是引擎中已經(jīng)定義好的昏名。
你會(huì)在數(shù)據(jù)庫的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€(gè)rows_examined的字段涮雷，表示這個(gè)語句執(zhí)行過程中掃描了多少行阵面。這個(gè)值就是在執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時(shí)候累加的轻局。
在有些場景下，執(zhí)行器調(diào)用一次样刷，在引擎內(nèi)部則掃描了多行仑扑，因此引擎掃描行數(shù)跟rows_examined并不是完全相同的。
如果表T中沒有字段k置鼻，而你執(zhí)行了這個(gè)語句 select * from T where k=1, 那肯定是會(huì)報(bào)“不存在這個(gè)列”的錯(cuò)誤： “Unknown column ‘k’ in ‘where clause’”镇饮。你覺得這個(gè)錯(cuò)誤是在我們上面提到的哪個(gè)階段報(bào)出來的呢？(分析器)
