一、MySQL的基本结构(V8.0以上)

在MySQL整体结构中，可以拆分为以下2个部分:

• 服务层

  服务层包括连接器、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。当更新数据后，查询缓存会被清理，因此在8.0以上的版本中，彻底移除掉了这个模块。

• 存储引擎层

  存储引擎层是被设计为插件模式的。因此在MySQL中支持多种存储引擎，其中最为常用的便是InnoDB。存储引擎主要实现一些读写接口，共用同一个服务层。

• 结构图如下

  

二、各模块的主要作用

• 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。当客户端发起一个连接，首先会进行TCP连接，然后输入账密进行验证，验证通过后会通过权限表查询用户权限。当一个连接成功后，它的权限值即便被更改，也不会影响当前连接，只有下一次连接才会应用新的权限。可以通过show processlist命令查看线程的状态(一个线程即一个连接)。当一个连接闲置太长，会被断开，这个时间由wait_timeout控制，默认8小时。

  连接分为长连接和短连接两种。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。因此建议使用长连接，因为连接的动作比较复杂。

  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。因此当连接时间过长，内存占用过大，可能导致异常重启。2种解决方案如下：

  • 定期断开长连接
  • 执行大操作后，执行mysql_reset_connection初始化连接资源，这个过程不会重连和权限校验，但会初始化状态

• 分析器

  • 词法分析

    将输入的SQL语句进行词组拆分

  • 语法分析

    对词法分析的结果进行分析，是否满足正确的SQL语法。

  • 语义检查

    当语法分析结果正常时，还需要进行语义检查，比如查询的列是否存在，表是否存在等。

• 优化器

  一条SQL语句的执行计划不是唯一的，存在很多种查询途径都可以获得同样的结果，优化器的目的就是找到最佳的执行计划。总的来说，优化器分为以下2步：

  • 逻辑查询优化-查询重写

    逻辑查询优化就是对SQL进行重写，通常采用的方式是对 SQL 语句进行等价变换，对查询进行重写，而查询重写的数学基础就是关系代数。对条件表达式进行等价谓词重写、条件简化，对视图进行重写，对子查询进行优化，对连接语义进行了外连接消除、嵌套连接消除等。

  • 物理查询优化-优化器模式

    • 基于规则的优化器

      简单来说，就是在优化器内嵌入规则，当SQL语句满足某一规则时，则执行相应规则制定的执行计划。

    • 基于代价的优化器

      这个模式是评估每条可能的执行计划的代价，选择代价最小的作为执行计划。MySQL内置了一系列的代价模型参数，比如创建一个表的代价是多少，进行一次键比较的代价是多少，通过这些代价参数，可以算出一个大致的执行代价。

• 执行器

  MySQL通过优化器得到了一个执行计划，此时便会通过执行器执行。此时会判断是否有权限，如果有权限，则打开表继续执行，此时会根据不同的引擎调用不同的接口，没有则报错。