本篇文章将通过一条 SQL 的执行过程来介绍 MySQL 的基础架构。
首先有一个 user_info 表,表里有一个 id 字段,执行下面这条查询语句:
select * from user_info where id = 1;
返回结果为:
+----+----------+----------+--------+------+---------------------+---------------------+
| id | username | password | openid | role | create_time | update_time |
+----+----------+----------+--------+------+---------------------+---------------------+
| 1 | 武培轩 | 123 | 1 | 1 | 2019-08-29 00:29:08 | 2019-08-29 00:29:08 |
+----+----------+----------+--------+------+---------------------+---------------------+
下面给出 MySQL 的基本架构示意图,可以看出 SQL 语句在 MySQL 的各个模块中的执行过程。
MySQL 基本架构
大体上,MySQL 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、执行器等,以及所有的内置函数(如日期、时间、数学和加密函数等)和跨存储引擎的功能(如存储过程、触发器、视图)。
存储引擎层负责数据的存储和提取,支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎。MySQL 5.5.5 版本后默认存储存储引擎是 InnoDB。
连接器(Connector)
在查询 SQL 语句前,肯定要先建立与 MySQL 的连接,这就是由连接器来完成的。连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令为:
mysql -h$ip -P$port -u$user -p
输入密码,验证通过后,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,一个用户成功建立连接后,即使管理员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。结果如下:
+----+------+----------------+------------------+---------+------+----------+------------------+
| Id | User | Host | db | Command | Time | State | Info |
+----+------+----------------+------------------+---------+------+----------+------------------+
| 3 | root | localhost:2790 | NULL | Sleep | 5878 | | NULL |
| 4 | root | localhost:2791 | springcloud_sell | Sleep | 5838 | | NULL |
| 7 | root | localhost:2900 | springcloud_sell | Sleep | 5838 | | NULL |
| 10 | root | localhost:3627 | springcloud_sell | Query | 0 | starting | show processlist |
+----+------+----------------+------------------+---------+------+----------+------------------+
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
。
长连接和短连接
- 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,建议在使用中要尽量减少建立连接的动作,尽量使用长连接。但是全部使用长连接后,有时候 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?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。
- MySQL 5.7 以上版本,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(Query Cache)
在建立连接后,就开始执行 select 语句了,执行前首先会查询缓存。
MySQL 拿到查询请求后,会先查询缓存,看是不是执行过这条语句。执行过的语句及其结果会以 key-value 对的形式保存在一定的内存区域中。key 是查询的语句,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。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,会提升效率。
但是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。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。如果业务中需要有一张静态表,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。MySQL 提供了这种按需使用的方式。可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND,对于默认的 SQL 语句都将不使用查询缓存。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,如下:
mysql> select SQL_CACHE * from user_info where id = 1;
MySQL 8.0 版本将查询缓存的功能删除了。
分析器(Analyzer)
如果查询缓存未命中,就要开始执行语句了。首先,MySQL 需要对 SQL 语句进行解析。
分析器先会做词法分析。SQL 语句是由多个字符串和空格组成的,MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么,代表什么。MySQL 从你输入的 select 这个关键字识别出来,这是查询语句。它也要把字符串 user_info 识别成表名,把字符串 id 识别成列名。之后就要做语法分析。根据词法分析的结果,语法分析器会根据语法规则,判断输入的 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。
如果你 SQL