MySQL架構設計實例分析

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1. MySQL整體架構

由圖中可以看到MySQL架構主要分為Server層和存儲引擎層。

Server層又分為連接器、緩存、分析器、優化器、執行器。所有跨存儲引擎的功能都在這層實現，比如：函數、存儲過程、觸發器、視圖等。

存儲引擎是可插拔式的，常見的存儲引擎有MyISAM、InnoDB、Memory等，MySQL5.5之前默認的是MyISAM，之后默認的是InnoDB。

2. 連接器

連接器主要用來管理客戶端的連接和用戶身份認證。

客戶端與Server端的連接采用的是TCP協議，經過TCP握手，建立連接之后，連接器開始進行身份驗證。

> mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -p

如果認證失敗，就會出現錯誤 ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)。

可以通過 show processlist 命令查看系統所有連接的信息：

其中Commond列表示連接狀態，Daemon表示后臺進程，Query表示查詢，Sleep表示空閑連接。

3. 查詢緩存

客戶端請求不會直接去存儲引擎查詢數據，而是先在緩存中查詢結果是否存在。如果結果已存在，直接返回，否則再執行一遍查詢流程，查詢結束后把結果再緩存起來。

如果數據表發生更改，將清空失效緩存，例如 insert、update、delete、alter操作等。

對于頻繁變更的數據表來說，緩存命中率很低。使用緩存反而降低了讀寫性能，所以在MySQL8.0以后就移除了緩存模塊。

可以通過下面命令查看是否開啟了緩存：

4. 分析器

分析器主要對SQL語句進行詞法分析和語法分析。

首先進行詞法分析，分析出MySQL的關鍵字、以及每個詞語代表的含義。然后進行語法分析，檢測SQL語句是否符合MySQL語法要求。

MySQL通過識別字符串中列名、表名、where、select/update/insert 等MySQL關鍵字，在根據語法規則判斷sql是否滿足語法，最終會生成一個抽象語法樹(AST)。

比如：SQL語句中少寫個where關鍵字，就會提示錯誤。

mysql> select * from user 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 '=1' at line 1

5. 優化器

在真正執行SQL語句之前，還需要經過優化器處理。

我們熟知的執行計劃（Explain）就是優化器生成的。

優化器主要有兩個作用：邏輯優化和物理優化。

邏輯優化主要進行等價謂詞重寫、條件化簡、子查詢消除、連接消除、語義優化、分組合并、選擇下推、索引優化查詢、表查詢替換視圖查詢、Union替換or操作等。

物理優化主要作用是通過貪婪算法，根據代價估算模型，估算出每種執行方式的代價。并使用索引優化表連接，最終生成查詢執行計劃。

附上MySQL優化器架構圖，可以清晰的看到優化過程：

6. 執行器

在優化器優化完SQL，并生成了執行計劃后，就會把執行計劃傳遞給執行器。

執行器調用存儲引擎接口，真正的執行SQL查詢。獲取到存儲引擎返回的查詢結果，并把結果返回給客戶端，至此SQL語句執行結束。

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