MySQL架构设计实例分析

MySQL架构设计实例分析

1. MySQL整体架构

由图中可以看到MySQL架构主要分为Server层和存储引擎层。

Server层又分为连接器、缓存、分析器、优化器、执行器。所有跨存储引擎的功能都在这层实现，比如：函数、存储过程、触发器、视图等。

存储引擎是可插拔式的，常见的存储引擎有MyISAM、InnoDB、Memory等，MySQL5.5之前默认的是MyISAM，之后默认的是InnoDB。

2. 连接器

连接器主要用来管理客户端的连接和用户身份认证。

TCP协议被用于客户端和服务器端的连接，连接通过进行TCP握手建立，并在此基础上，连接器开始进行身份验证。

> mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -p登录后复制

如果认证失败，就会出现错误 ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)。

可以通过 show processlist 命令查看系统所有连接的信息：

其中Commond列表示连接状态，Daemon表示后台进程，Query表示查询，Sleep表示空闲连接。

3. 查询缓存

客户端请求的查询不会直接访问存储引擎，而是先检查缓存中是否存在结果。如果结果已经被缓存，直接返回；否则，重新执行查询过程，查询结束后再将结果缓存。

失效缓存将在数据表发生更改时清空，如执行insert、update、delete、alter操作。

对于频繁变更的数据表来说，缓存命中率很低。由于使用缓存会降低读写性能，因此在 MySQL 8.0 之后的版本中，缓存模块被移除。

可以通过下面命令查看是否开启了缓存：

4. 分析器

分析器主要对SQL语句进行词法分析和语法分析。

对于MySQL的关键字和每个词语的含义，需要进行词法分析。然后进行语法分析，检测SQL语句是否符合MySQL语法要求。

MySQL通过识别字符串中列名、表名、where、select/update/insert 等MySQL关键字，在根据语法规则判断sql是否满足语法，最终会生成一个抽象语法树(AST)。

比如：SQL语句中少写个where关键字，就会提示错误。

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登录后复制

5. 优化器

在真正执行SQL语句之前，还需要经过优化器处理。

我们熟知的执行计划（Explain）就是优化器生成的。

优化器主要有两个作用：逻辑优化和物理优化。

逻辑优化主要进行等价谓词重写、条件化简、子查询消除、连接消除、语义优化、分组合并、选择下推、索引优化查询、表查询替换视图查询、Union替换or操作等。

通过贪心算法和代价估算模型，物理优化的主要目的是估算每种执行方式的代价。并使用索引优化表连接，最终生成查询执行计划。

附上MySQL优化器架构图，可以清晰的看到优化过程：

6. 执行器

在优化器优化完SQL，并生成了执行计划后，就会把执行计划传递给执行器。

执行器调用存储引擎接口，真正的执行SQL查询。SQL语句的执行在获取存储引擎返回的查询结果，然后将其返回给客户端后结束。

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