msyql执行流程

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::

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select * from T where ID=10

我们看到的只是输入一条语句,返回一个结果,却不知道这条语句在 MySQL 内部的执行过程。

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。

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

  1. 验证账号密码是否正确
  2. 到权限表里面查出你拥有的权限,之后的执行语句,都会依赖这个权限数据。

查询缓存

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。

MySQL 8.0 版本将查询缓存的功能删除了。

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 in your 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”。

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elect * from t where 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 'elect * from t where ID=1' at line 1
*/

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:

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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 t2 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。

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,要先判断一下你对这个表 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)。

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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 引擎接口取这个表的第一行,判断 ID 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. 执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

对于有索引的表,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。

数据库的慢查询日志中有 rows_examined 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擎获取数据行的时候累加的。在有些场景下,执行器调用一次,在引擎内部则扫描了多行,因此引擎扫描行数跟 rows_examined 并不是完全相同的。

总结

主要通过对一个 SQL 语句完整执行过程进行讲解,介绍 MySQL 的逻辑架构,MySQL 主要包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器这几个模块。

参考文章