增删改查这么多年，后栽在MySQL的架构设计上！

2022-08-01 16:25:02

目前大部分后端开发人员对MySQL的理解可能停留在一个黑盒子阶段。

对MySQL的基本使用没什么问题，比如建库、建表、建索引，执行各种增删改查等。

所以很多后端开发人员眼中的MySQL如下图所示：

导致其在实际工作中碰到MySQL死锁异常、SQL性能太差、异常报错等问题时，直接百度搜索。

然后跟着博客捣鼓就解决了，可能自己都没搞明白里面的原理。

为了解决这种知其然而不知其所以然的问题，本文将带着大家探索MySQL底层原理。

这样大家碰到MySQL的一些异常或者问题时，能够直戳本质，快速地定位解决。

一、连接管理

系统（客户端）访问MySQL服务器前，做的件事就是建立TCP连接。

经过三次握手建立连接成功后，MySQL服务器对TCP传输过来的账号密码做身份认证、权限获取。

用户名或密码不对，会收到一个Access denied for user错误，客户端程序结束执行；
用户名密码认证通过，会从权限表查出账号拥有的权限与连接关联，之后的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

接着我们来思考以下问题：

一个系统只会和MySQL服务器建立一个连接吗？

只能有一个系统和MySQL服务器建立连接吗？

当然不是，多个系统都可以和MySQL服务器建立连接，每个系统建立的连接肯定不止一个。

所以，为了解决TCP无限创建与TCP频繁创建销毁带来的资源耗尽、性能下降问题。

MySQL服务器里有专门的TCP连接池限制接数，采用长连接模式复用TCP连接，来解决上述问题。

TCP连接收到请求后，必须要分配给一个线程去执行，所以还会有个线程池，去走后面的流程。

这些内容我们都归纳到MySQL的连接管理组件中。

所以连接管理的职责是负责认证、管理连接、获取权限信息。

二、解析与优化

经过了连接管理，现在MySQL服务器已经获取到SQL字符串。

如果是查询语句，MySQL服务器会使用select SQL字符串作为key。

去缓存中获取，命中缓存，直接返回结果（返回前需要做权限验证），未命中执行后面的阶段，这个步骤叫查询缓存。

需要注意，select SQL字符串要完全匹配，有任何不同的地方都会导致缓存不被命中（空格、注释、大小写、某些系统函数）。

小贴士：虽然查询缓存有时可以提升系统性能，但也不得不因维护这块缓存而造成一些开销，从MySQL 5.7.20开始，不推荐使用查询缓存，并在MySQL 8.0中删除。

没有命中缓存，或者非select SQL就来到分析器阶段了。

因为系统发送过来的只是一段文本字符串，所以MySQL服务器要按照SQL语法对这段文本进行解析。

如果你的SQL字符串不符合语法规范，就会收到You have an error in your SQL syntax错误提醒。

通过了分析器，说明SQL字符串符合语法规范，现在MySQL服务器要执行SQL语句了。

MySQL服务器要怎么执行呢？

你需要产出执行计划，交给MySQL服务器执行，所以来到了优化器阶段。

优化器不仅仅只是生成执行计划这么简单，这个过程它会帮你优化SQL语句。

如外连接转换为内连接、表达式简化、子查询转为连接、连接顺序、索引选择等，优化的结果就是执行计划。

截止到现在，还没有真正去读写真实的表，仅仅只是产出了一个执行计划。

于是就进入了执行器阶段，MySQL服务器终于要执行SQL语句了。

开始执行的时候，要先判断一下对这个表有没有相应的权限，如果没有，就会返回权限错误。

如果有权限，根据执行计划调用存储引擎API对表进行读写。

存储引擎API只是抽象接口，下面还有个存储引擎层，具体实现还是要看表选择的存储引擎。

讲到这里，上面提到的查询缓存、分析器、优化器、执行器都可以归纳到MySQL的解析与优化组件中。

所以解析与优化的职责如下：

缓存
SQL语法解析验证
SQL优化并生成执行计划
根据执行计划调用存储引擎接口

其中连接管理与解析与优化处于MySQL架构中的Server层。

三、小结

在学习任何知识前，先不要着急的陷入细节，而是先了解大致脉络，形成一个全局观，之后再去深入了解相关的细节。

MySQL架构分为Server层与存储引擎层。

连接管理、解析与优化这些并不涉及读写表数据的组件划分到Server层，读写表数据而是交给存储引擎层来做。

通过这种架构设计，我们发现Server层其实就是公用层，存储引擎层就是多态层，按需选择具体的存储引擎。

再细想下，它和模板方法设计模式一摸一样，它们的执行流程是固定的，Server层等于公用模板函数，存储引擎层等于抽象模板函数，按需子类实现。

后以一张MySQL简化版的架构图结束本文。

>>>>

参考资料

《MySQL实战45讲》

《从零开始带你成为MySQL实战优化高手》
《MySQL是怎样运行的：从根儿上理解MySQL》
《MySQL技术Innodb存储引擎》

作者丨阿星

来源丨公众号：程序猿阿星（ID：cxyax1993）

分享好友

分享这个小栈给你的朋友们，一起进步吧。

MySQL大本营

创建时间：2019-04-18 16:52:37

MySQL大本营是MySQL爱好者交流的社区。关注：MySQL实战，MySQL高性能，MySQL架构实战，MySQL DBA职业发展。MySQL大本营旨在创造一个MySQL社区交流环境。

展开

订阅须知

• 所有用户可根据关注领域订阅专区或所有专区

• 付费订阅：虚拟交易，一经交易不退款；若特殊情况，可3日内客服咨询

• 专区发布评论属默认订阅所评论专区（除付费小栈外）

栈主、嘉宾

查看更多

coolriver
栈主

小栈成员

查看更多

小雨滴
hwayw
栈栈
老七