基础架构：一条sql语句是如何执行的？
一条sql语句是如何执行的？
一条sql语句是如何执行的？
接下来我打算更新一本mysql基础架构专栏，此文章来自与林晓斌老师的极客时间收费栏目，现免费分享给大家
这是专栏的第一篇文章，我想来跟你聊聊MySQL的基础架构。我们经常说，看一个事儿千万不要直接陷入细节里，你应该先鸟瞰其全貌，这样能够帮助你从高维度理解问题。同样，对于MySQL的学习也是这样。平时我们使用数据库，看到的通常都是一个整体。比如，你有个最简单的表，表里只有一个ID字段，在执行下面这个查询语句时:
select * from T where Id = 10;
我们看到的只是输入—条语句，返回一个结果，却不知道这条语句在MySQL内部的执行过程。
所以今天我想和你—起把MySQL拆解一下，看看里面都有哪些“零件"，希望借由这个拆解过程，让你对MySQL有更深入的理解。这样当我们碰到MySQL的一些异常或者问题时，就能够直戳本质，更为快速地定位并解决问题。
下面我给出的是MySQL的基本架构示意图，从中你可以清楚地看到SQL语句在MySQL的各个功能模块中的执行过程。
MySQL的逻辑架构图
大体来说，MySQL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。
而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。
也就是说，你执行create table建表的时候，如果不指定引擎类型，默认使用的就是InnoDB。不过，你也可以通过指定存储引擎的类型来选择别的引擎，比如在create table语句中使用engine=memory,来指定使
用内存引擎创建表。不同行储宁季_1A1书门人不同，支持的功能也不同，在后面的文章中，我们会讨论到引擎的选择。从图中不难看出，不同的存储引擎共用一个Server层，也就是从连接器到执行器的部分。你可以先对每个组件的名字有个印象，接下来我会结合开头提到的那条SQL语句，带你走一遍整个执行流程，依次看下每个组件的作用。
连接器
第一步，你会先连接到这个数据库上，这时候接待你的就是连接器。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—般是这么写的:
mysql -h$ip-P$port -u$user -p
输完命令之后，你就需要在交互对话里面输入密码。虽然密码也可以直接跟在-p后面写在命令行中，但这样可能会导致你的密码泄露。如果你连的是生产服务器，强烈建议你不要这么做。
连接命令中的mysq1是客户端工具，用来跟服务端建立连接。在完成经典的TCP握手后，连接器就要开始认证你的身份，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"Accessdenied 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。
这就意味着，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。
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。文本中这个图是show processlist的结果，其中的Command列显示为"Sleep"的这一行，就表示现在系统里面有一个空闲连接。
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。
女口果在连接被断开之后，名户端再次友送请水的百，就会收到——个错误提醒: Lost connection to MysQLserver during query。这时候如果你要继续，就需要重连，然后再执行请求了。
数据库里面，长连接是指连接成功后，如果名尸编持续有请求，则—直使用同一个连接。短连接则是指母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，所以我建议你在使用中要尽量减少建立连接的动作，也就是尽量使用长连接。建立连接的过程通常是比较复杂的，所以我建议你在使用中要尽量减少建立连接的动作，也就是尽量使用长连接。
但是全部使用长连接后，你可能会发现，有些时候MySQL占用内存涨得特别快，这是内Mm自面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?你可以考虑以下两种方案。
1.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。
2.如果你用的是MySQL 5.7或更新版本，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
连接建立完成后，你就可以执行select语句了。执行逻辑就会来到第二步:查询缓存。
MySQL拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执行过的语句及其结果可能会以key-value对的形式，被直接缓存在内存中。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。你可以看到，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，这个效率会很高。
但是大多数情况下我会建议你不要使用查询缓存，为什么呢?因为查询缓存往往弊大于利。
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。因此很可能你费劲地把结果存起来，还没使用呢，就被一个更新全清空了。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。除非你的业务就是有—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。
好在MySQL也提供了这种“按需使用的方式。你可以将参数query_cache_type设置成DEMAND，这样对于默认的SQL语句都不使用查询缓存。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，像下面这个语句—样:
mysql> select sQL_CACHE* from T where ID=10;
需要注意的是,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。
分析器
如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。首先，MySQL需要知道你要做什么，因此需要对sQL语句做解析。
分析器先会做“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。
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“T"“识别成"表名T”，把字符串“ID"“识别成“列ID”"。
做完了这些识别以后，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，判断你输入的这个SQL语句是否满足MySQL语法。
如果你的语句不对，就会收到You have an error inyour sQL syntax"“的错误提醒，比如下面这个语句select少打了开头的字母“s”"。
mysql> select ~ from t where ID=1;ERROR 1064 (42000) : You have an error in your sQL
—般语法错误会提示第一个出现错误的位置，所以你要关注的是紧接use near""的内容。
优化器
经过了分析器，MySQL就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。
优化器是在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。比如你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的join:
mysql> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c = 10 and t2.d = 20
既可以先从表t1里面取出c=10的记录的ID值，再根据ID值关联到表t2，再判断t2里面d的值是否等于20。
也可以先从表2里面取出d=20的记录的ID值，再根据ID值关联到t1，再判断t1里面c的值是否等于10。
这两种执行方法的逻辑结果是—样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。
优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，然后进入执行器阶段。如果你还有一 些疑问，比如优化器是怎么选择索引的，有没有可能选择错等等,没关系,我会在后面的文章中单独展开说明优化器的内容。
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。
开始执行的时候，要先判断—下你对这个表T有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误，如下所示(在工程实现上，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)。
mysql> select from T where ID=10;ERROR 1142(42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost" for table 'T'
如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。
比如我们这个例子中的表T中，ID字段没有索引，那么执行器的执行流程是这样的:
1.调用InnoDB引擎接口取区1衣叫资这行值是不是10，如果不是则跳过，如果是则将这行存在结果集中;
2.调用引擎接口取“下一行”，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。
3.执行器将上述通力过程十T1网小 记录集作为结果集返回给客户端。
至此，这个语句就执行完成了。
对于有索引的表，执行逻辑也差不多。第一次调用的是“取满足条件的第一行”这个接口，之后循环取“满足条件的下一行”这个接口，这些都是引擎中已经定义好的。
你会在数据库的慢查询日志中看到一个
rows_examined的字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引学取数据行的时候累加的。
在有些场景下，执行器调用一次,在引擎内部扫描了多行，因此引擎扫描行数跟rows_examined 并不是完全相同的。我们后面会专门有一篇文章来讲存储引擎的内部机制，里面会有详细的说明。
小结
今天我给你介绍了MySQL的逻辑架构，希望你对—个SQL语句完整执行流程的各个阶段有了一个初步的印象。由于篇幅的限制，我只是用一个查询的例子将各个环节过了一遍。如果你还对每个环节的展开细节存有疑问，也不用担心，后续在实战章节中我还会再提到它们。
我给你留一个问题吧，如果表T中没有字段k，而你执行了这个语句select * from T where k=1,那肯定是会报“不存在这个列"的错误:“Unknown column 'k’in 'where clause"。你觉得这个错误是在我们上面提到的哪个阶段报出来的呢?
感谢你的收听，欢迎你给我留言，也欢迎分享给更多的朋友一起阅读。我会根据大家的反映情况选择是否需要继续更新下面的章节
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