MySQL的体系结构与SQL的执行流程

前言

如果你在使用MySQL时只会写sql语句的，那么你应该看一下《MySQL优化的底层逻辑》。如果你只了解到sql是如何优化的，那么你应该通过本文了解一下Mysql的体系结构以及sql语句的执行流程。

体系结构

先来看下MySQL的体系结构，下图是在MySQL官方网站上扒下来的，所以有很高的权威性和准确性。

通过这张图，我们可以直观的看到MySQL的内部结构，包括连接器、缓存、解析器、优化器、存储引擎以及支持DDL、DML、存储过程、视图等功能的SQL接口。接下来，通过一条sql语句的执行来深入了解MySQL各个组件功能以及其作用。

SQL语句的执行流程

1、连接MySQL

通常我们会编写sql语句通过某个客户端来执行并且接受执行结果，比如命令行、JDBC、navicat。但是在执行前肯定需要先和MySQL服务成功建立连接，这个就是「连接器」的工作。

这里通过命令行的方式MySQL服务建立连接，命令如下：

mysql -h127.0.0.1 -uroot -p

命令连接的是本地的MySQL服务，在输入密码后，连接器会验证用户和密码，如果验证失败会给客户端响应拒绝访问的信息。

验证成功后，连接器会与该客户端成功建立连接并且读取该用户的权限，用户之后的操作都会基于权限进行控制。

那么用户名和密码以及权限在哪存储呢？

在MySQL中，除了开发人员创建的业务库，还有支撑自己运行的系统库，包括mysql、sys、perfermance_schema、information_schema，用户信息就存储在mysql这个库。

当然，MySQL的连接数也是有限制的，这个可以通过max_connections参数控制。

MySQL [mysql]> show variables like 'max_connections';
+-----------------+-------+
| Variable_name   | Value |
+-----------------+-------+
| max_connections | 1215  |
+-----------------+-------+

也可以通过 show processlist 查看当前连接的客户端。

MySQL [mysql]> show processlist;
+------+------+-----------------+-------+---------+------+----------+------------------+
| Id   | User | Host            | db    | Command | Time | State    | Info             |
+------+------+-----------------+-------+---------+------+----------+------------------+
| 1156 | root | 127.0.0.1:61223 | mysql | Query   |    0 | starting | show processlist |
+------+------+-----------------+-------+---------+------+----------+------------------+

2、查询缓存

当成功建立连接后，客户端就可以向MySQL服务发送sql语句了，「SQL接口」就像我们写的Controller一样会接收到sql语句，如果是 select 语句，将会去「缓存」中检索结果响应给客户端。

有些博客的说法是在解析后才查询缓存，这种说法是不严谨的，这里抛出官方的说明“如果收到相同的语句，服务器将从查询缓存中检索结果，而不是解析并再次执行该语句”

同时在该说明中可以看到“从MySQL 5.7.20开始，查询缓存已被弃用，并在MySQL 8.0中被删除。”这个注释。按照官方的说法是“缓存只适用于表数据不会经常变动的场景，如果表数据经常更新（很明显大多是这个场景），缓存命中率低下，加上频繁的维护缓存，有时候造成的问题比解决的问题还要多，缓存的功能就显得比较鸡肋了。”

3、解析SQL语句

在经过缓存后，就由「解析器」开始工作了，解析器的目的是检查sql语句是否正确以及将sql语句解析成MySQL能够理解的结构，也就是sql语法树。

像 select1 id from table1 这条sql语句就会在解析时报错，因为没有识别到 select 这个关键字（对列名、表名的检查和验证是在预处理阶段）。

而像 select id from table1 这条sql语句会被解析成下图：

如果想了解具体的解析过程可以参考这篇博客

4、优化SQL语句

通过解析器生成sql语法树后就到了「优化器」阶段了，sql如何执行、使不使用索引、使用哪个索引都是在这个阶段处理，《MySQL优化的底层逻辑》中有写到，这里不过多赘述。

5、执行SQL语句

经过「优化器」后最终生成一个最优的执行计划交给「执行器」来执行，执行器通过调用「存储引擎」的接口来获取数据，这里先不展开执行器与存储引擎的交互，后面的文章会详细阐述一下。

总结

至此，一条查询语句的执行流程已经非常清晰了，同时也认识了MySQL的整个体系结构以及各组件的作用。最后用一张图来收尾本文的核心内容并做总结。

一条查询SQL语句的执行流程：

1. 客户端通过连接器连接MySQL服务。
2. 连接成功后向SQL接口发送SQL语句请求。
3. SQL接口接收到SQL查询语句会先去缓存查询，如果命中返回给客户端，否则交给解析器。
4. 解析器在拿到SQL语句后会判断语法是否正确，正确会生成sql语法树交给优化器，否则报错给客户端。
5. 优化器会根据sql语法树生成一个最优的执行计划交给执行器执行。
6. 执行器拿到执行计划调用存储引擎来获取数据响应给客户端。
7. 完成！！！