MySQL 笔记（一）基础架构

一、整体概况

我们先通过一条简单的 SQL 聊一聊 MySQL 的基础架构。比如我们有个学生表，有 id，name，age 三个字段，执行如下语句时，它的内部执行过程是怎么样的呢？

SELECT * FROM student WHERE name = '张三';

从执行结果上看，我们执行了一条 SQL，给我们返回了 name='张三' 对应的这条记录。从 MySQL 的内部来看，它经过了 连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等，最后到达存储引擎取出我们需要的数据。这些组件之间是如何协同工作的呢？让我们看下 MySQL 的逻辑架构图

MySQL 逻辑架构图

由图上可以看出，MySQL 大体上可以分为 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、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。

• 存储引擎层：负责数据的存储和提取。其架构模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎。现在最常用的存储引擎是 InnoDB，它从 MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。

二、连接器

要使用 MySQL 数据库，第一步就是要连接上数据库，连接器就是负责这个连接操作的组件。连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接一般分这么几种情况：

• 命令行连接：mysql -h$ip -P$port -u$user -p

• 工具连接：Navicat、SQLyog 等

• 代码连接：各种数据库连接池，如 druid 等



执行连接操作时，连接器会在完成经典的 TCP 握手后，开始认证你的身份，这个时候用的就是你输入的用户名和密码。

• 如果用户名或密码不对，你就会收到一个"Access denied for user"的错误，然后客户端程序结束执行。

• 如果用户名密码认证通过，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。



要注意的是，一个用户成功建立连接后，即使你用管理员账号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。修改完成后，只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

三、查询缓存

回到我们开头的那条 SQL，连接建立后，执行 SELECT 查询语句，会先到查询缓存里查询，如果命中，直接返回；否则，继续后面的执行阶段。通常情况下，我们不建议使用查询缓存，查询缓存往往弊大于利。



因为在业务开发中，对一个表的更新是非常频繁的，这会导致查询缓存的失效也非常频繁。除非有一张很长时间才会更新一次的静态表。比如，系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。但是即使是这种静态表，也不太建议使用数据库的查询缓存，一般会使用 Redis 或 Mybatis 缓存。值得注意的是，MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说 8.0 开始彻底没有这个功能了。

四、分析器

或者叫解析器，主要进行 SQL 解析、预处理操作。实际上，从分析器开始，才是真正开始执行 SQL 语句，因为这时才需要对 SQL 语句进行解析。分析器分为两步“词法分析”和“语法分析”两步，我们以开头的那条 SQL 为例

• 词法分析：你输入的是由多个字符串和空格组成的一条 SQL 语句，MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。如：MySQL 从你输入的 SELECT 这个关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串 student 识别成“表名 student”，把字符串“name”识别成“列 name”。接着会进行“语法分析”。

• 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，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。如果不满足语法，会返回“You have an error in your SQL syntax”错误提示。

五、优化器

分析器之后，MySQL 就知道你要做什么了。但是在开始之前会再经过一个优化器的处理，比如表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序等。这一步会生成执行计划。

六、执行器

MySQL 通过分析器知道了你要做什么，通过优化器知道了该怎么做，于是就进入了执行器阶段，开始执行语句。

执行之前，会先判断该用户有没有执行查询的权限（如果命中查询缓存，会在查询缓存返回结果的时候，做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限）。

• 没有权限：返回没有权限的错误，如：ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'xxx'@'localhost' for table 'student'

• 有权限：继续往下执行，根据表的引擎定义，去调用这个存储引擎提供的接口。默认的存储引擎为 InnoDB 引擎。

七、小结

一条查询 SQL 的执行路径通常有这么几步：

1. 客户端发送一条查询 SQL 给服务器

2. 服务器先检查查询缓存（如果开启），如果命中了缓存，返回缓存的结果（返回之前会做权限验证）；否则，进入下一阶段

3. 服务器使用解析器对 SQL 进行解析、预处理。这一步会验证语法正确性并生成合法的解析树，也会做一些权限的验证

4. 优化器根据解析器提供的解析树生成对应的执行计划

5. MySQL 根据优化器生成的执行计划，调用存储引擎的 API 来执行查询

6. 将结果返回给客户端

这里，我参照《高性能 MySQL》画了下查询语句的执行路径图：