MySQL（四）MySqlServer层对象

IT_wtz
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MySqlServer层对象

Sql语句执行流程

微信截图_20210819173238.png

上面给出的是 MySQL 的基本架构示意图，从中你可以清楚地看到 SQL 语句在 MySQL 的各个功能模块中的执行过程

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，以及所有的内置函数（如日期、时间、数学和加密函数等），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、视图等

存储引擎层负责数据的存储和提取。其架构模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎。现在最常用的存储引擎是 InnoDB，它从 MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎

也就是说，你执行 create table 建表的时候，如果不指定引擎类型，默认使用的就是 InnoDB。不过，你也可以通过指定存储引擎的类型来选择别的引擎，比如在 create table 语句中使用 engine=memory,来指定使用内存引擎创建表。不同存储引擎的表数据存取方式不同，支持的功能也不同

从图中不难看出，不同的存储引擎共用一个Server 层，也就是从连接器到执行器的部分

连接器

你会先连接到这个数据库上，这时候接待你的就是连接器。连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令一般是这么写的

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

输完命令之后，你就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，但这样可能会导致你的密码泄露。如果你连的是生产服务器，强烈建议你不要这么做

连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后，连接器就要开始认证你的身份，这个时候用的就是你输入的用户名和密码

  • 如果用户名或密码不对，你就会收到一个"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，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。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

这就意味着，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。文本中这个图是 show processlist 的结果，其中的 Command 列显示为“Sleep”的这一行，就表示现在系统里面有一个空闲连接

客户端如果太长时间没动静，连接器就会自动将它断开。这个时间是由参数 wait_timeout 控制的，默认值是 8 小时

如果在连接被断开之后，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

建立连接的过程通常是比较复杂的，所以建议你在使用中要尽量减少建立连接的动作，也就是尽量使用长连接

但是全部使用长连接后，你可能会发现，有些时候 MySQL 占用内存涨得特别快，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。所以如果长连接累积下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM），从现象看就是 MySQL 异常重启了

怎么解决这个问题呢？你可以考虑以下两种方案

  • 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_connection 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

查询缓存

连接建立完成后，你就可以执行 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。之前执行过的语句及其结果可能会以 key-value 对的形式，被直接缓存在内存中。key 是查询的语句hash之后的值，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 就会被直接返回给客户端

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，为什么呢？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。因此很可能你费劲地把结果存起来，还没使用呢，就被一个更新全清空了。对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。除非你的业务就是有一张静态表，很长时间才会更新一次。比如，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存

好在 MySQL 也提供了这种“按需使用”的方式。你可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，这样对于默认的 SQL 语句都不使用查询缓存。而对于你确定要使用查询缓存的语句，可以用 SQL_CACHE显式指定，像下面这个语句一样

select sql_cache * from city where city_id = 1;

查询缓存命中次数

SHOW STATUS LIKE 'Qcache_hits'

query_cache_type 默认是关闭的

show variables like 'query_cache_type'

  • 值为 0或OFF 会禁止使用缓存

  • 值为 1或ON 将启用缓存，但以 SELECT SQL_NO_CACHE 开头的语句除外

  • 值为 2或DEMAND 时，只缓存以 SELECT SQL_CACHE 开头的语句

    需要修改配 my.cnf 置文件，在文件中增加如下内容开启缓存

    query_cache_type=2

    清空查询缓存

    可以使用下面三个SQL来清理查询缓存

    • FLUSH QUERY CACHE; // 清理查询缓存内存碎片

    • RESET QUERY CACHE; // 从查询缓存中移出所有查询

    • FLUSH TABLES; //关闭所有打开的表，同时该操作将会清空查询缓存中的内容

需要注意的是，MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说 8.0 开始彻底没有这个功能了

分析器

如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了

这个阶段就是 MySQL 的 Parser 解析器和 Preprocessor预处理模块的功能

客户端程序发送过来的请求事实上只是一段文本而已，所以MySQL服务器程序首先需要对这段文本做分析，判断请求的语法是否正确，然后从文本中将要查询的表、列和各种查询条件都提取出来，本质上是对一个SQL语句编译的过程，涉及词法解析、语法分析、语义分析等阶段

  • 解析器先会做“词法分析”

    词法分析就是把一个完整的 SQL 语句分割成一个个的字符串

    MySQL 同时需要识别出这个SQL语句中的字符串分别是什么，代表什么。MySQL 从"select"这个关键字识别出来，这是一个查询语句，把字符串“customer”识别成“表名 customer”，把字符“customer_id识别成“列 customer_id”

  • 解析器就要做“语法分析”

    分析器的第二步是根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则做语法检查，判断你输入的这个SQL 语句是否满足 MySQL 语法

    如果你的语句不对，就会收到“You have an error in your SQL syntax”的错误提醒

    一般语法错误会提示第一个出现错误的位置

    如果语法正确，就会根据 MySQL 定义的语法规则，根据 SQL 语句生成一个数据结构，这个数据结构我们把它叫做解析树

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  • 预处理器

    预处理器则会进一步去检查解析树是否合法，比如表名是否存在，语句中表的列是否存在等等，在这一步MySQL会检验用户是否有表的操作权限。预处理之后会得到一个新的解析树

优化器

在开始执行SQL之前，还要先经过优化器的处理

查询优化器的作用就是根据解析树生成不同的执行计划，然后选择一种最优的执行计划，MySQL 里面使用的是基于成本模型的优化器，哪种执行计划执行时成本最小就用哪种。而且它是io_cost和cpu_cost的开销总和，它通常也是我们评价一个查询的执行效率的一个常用指标

  #查看上次查询成本开销 
  show status like 'Last_query_cost';

优化器优化处理

  • 当有多个索引可用的时候，决定使用哪个索引

  • 在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序，以哪个表为基准表

优化器也不是万能的，我们不能完全依赖于MySQL的优化器，并不是再垃圾的 SQL 语句都能被优化，MySQL也不是每次都选择到最优的执行计划，大家在编写 SQL 语句的时候还是要注意，要对自己编写的SQL有一个预判，不能将所有的工作都交给MySQL

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，得到了一个查询计划。于是就进入了执行器阶段，开始执行语句

  • （1）开始执行的时候，要先判断一下你对这个表customer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，就使用指定的存储引擎打开表开始查询。执行器会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的查询接口，提取数据

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