1 MySQL的基本架構(gòu)示意圖
大體來說，MySQL可以分為Server層和存儲引擎層兩部分。
Server層：
包括連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等，涵蓋MySQL的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期、時間、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)等），所有跨存儲引擎的功能都在這一層實現(xiàn)，比如存儲過程、觸發(fā)器、視圖等。
存儲引擎層：
負責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和提取。其架構(gòu)模式是插件式的，支持InnoDB、MyISAM、Memory等多個存儲引擎?，F(xiàn)在最常用的存儲引擎是InnoDB，它從MySQL 5.5.5版本開始成為了默認存儲引擎。
也就是說，你執(zhí)行create table建表的時候，如果不指定引擎類型，默認使用的就是InnoDB。不過，你也可以通過指定存儲引擎的類型來選擇別的引擎，比如在create table語句中使用engine=memory, 來指定使用內(nèi)存引擎創(chuàng)建表。不同存儲引擎的表數(shù)據(jù)存取方式不同，支持的功能也不同。
從圖中不難看出，不同的存儲引擎共用一個Server層，也就是從連接器到執(zhí)行器的部分。
2 連接器
第一步，會先連接到這個數(shù)據(jù)庫上，這時候接待你的就是連接器。連接器負責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管理連接。
連接命令一般是這么寫的：
mysql -h$ip -P$port -u$user -p
輸完命令之后，你就需要在交互對話里面輸入密碼。雖然密碼也可以直接跟在-p后面寫在命令行中，但這樣可能會導(dǎo)致你的密碼泄露。如果你連的是生產(chǎn)服務(wù)器，強烈建議你不要這么做。
連接命令中的mysql是客戶端工具，用來跟服務(wù)端建立連接。在完成經(jīng)典的TCP握手后，連接器就要開始認證你的身份，這個時候用的就是你輸入的用戶名和密碼。
- 如果用戶名或密碼不對，你就會收到一個"Access denied for user"的錯誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。
- 如果用戶名密碼認證通過，連接器會到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后，這個連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此時讀到的權(quán)限。
這就意味著，一個用戶成功建立連接后，即使你用管理員賬號對這個用戶的權(quán)限做了修改，也不會影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限。修改完成后，只有再新建的連接才會使用新的權(quán)限設(shè)置。
連接完成后，如果你沒有后續(xù)的動作，這個連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在show processlist命令中看到它。文本中這個圖是show processlist的結(jié)果，其中的Command列顯示為“Sleep”的這一行，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個空閑連接。
客戶端如果太長時間沒動靜，連接器就會自動將它斷開。這個時間是由參數(shù)wait_timeout控制的，默認值是8小時。
如果在連接被斷開之后，客戶端再次發(fā)送請求的話，就會收到一個錯誤提醒： Lost connection to MySQL server during query。這時候如果你要繼續(xù)，就需要重連，然后再執(zhí)行請求了。
數(shù)據(jù)庫里面，長連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請求，則一直使用同一個連接。短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次查詢就斷開連接，下次查詢再重新建立一個。
建立連接的過程通常是比較復(fù)雜的，所以我建議你在使用中要盡量減少建立連接的動作，也就是盡量使用長連接。
但是全部使用長連接后，你可能會發(fā)現(xiàn)，有些時候MySQL占用內(nèi)存漲得特別快，這是因為MySQL在執(zhí)行過程中臨時使用的內(nèi)存是管理在連接對象里面的。這些資源會在連接斷開的時候才釋放。所以如果長連接累積下來，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強行殺掉（OOM），從現(xiàn)象看就是MySQL異常重啟了。
怎么解決這個問題呢？你可以考慮以下兩種方案。
定期斷開長連接。使用一段時間，或者程序里面判斷執(zhí)行過一個占用內(nèi)存的大查詢后，斷開連接，之后要查詢再重連。
如果你用的是MySQL 5.7或更新版本，可以在每次執(zhí)行一個比較大的操作后，通過執(zhí)行 mysql_reset_connection來重新初始化連接資源。這個過程不需要重連和重新做權(quán)限驗證，但是會將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時的狀態(tài)。
3 查詢緩存
連接建立完成后，你就可以執(zhí)行select語句了。執(zhí)行邏輯就會來到第二步：查詢緩存。
MySQL拿到一個查詢請求后，會先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會以key-value對的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key是查詢的語句，value是查詢的結(jié)果。如果你的查詢能夠直接在這個緩存中找到key，那么這個value就會被直接返回給客戶端。
如果語句不在查詢緩存中，就會繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會被存入查詢緩存中。你可以看到，如果查詢命中緩存，MySQL不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作，就可以直接返回結(jié)果，這個效率會很高。
但是大多數(shù)情況下我會建議你不要使用查詢緩存，為什么呢？因為查詢緩存往往弊大于利。
查詢緩存的失效非常頻繁，只要有對一個表的更新，這個表上所有的查詢緩存都會被清空。因此很可能你費勁地把結(jié)果存起來，還沒使用呢，就被一個更新全清空了。對于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說，查詢緩存的命中率會非常低。除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表，很長時間才會更新一次。比如，一個系統(tǒng)配置表，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存。
好在MySQL也提供了這種“按需使用”的方式。你可以將參數(shù)query_cache_type設(shè)置成DEMAND，這樣對于默認的SQL語句都不使用查詢緩存。而對于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用SQL_CACHE顯式指定，像下面這個語句一樣：
mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10；
需要注意的是，MySQL 8.0版本直接將查詢緩存的整塊功能刪掉了，也就是說8.0開始徹底沒有這個功能了。
4 分析器
如果沒有命中查詢緩存，就要開始真正執(zhí)行語句了。首先，MySQL需要知道你要做什么，因此需要對SQL語句做解析。
分析器先會做“詞法分析”。你輸入的是由多個字符串和空格組成的一條SQL語句，MySQL需要識別出里面的字符串分別是什么，代表什么。
MySQL從你輸入的"select"這個關(guān)鍵字識別出來，這是一個查詢語句。它也要把字符串“T”識別成“表名T”，把字符串“ID”識別成“列ID”。
做完了這些識別以后，就要做“語法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果，語法分析器會根據(jù)語法規(guī)則，判斷你輸入的這個SQL語句是否滿足MySQL語法。
如果你的語句不對，就會收到“You have an error in your SQL syntax”的錯誤提醒，比如下面這個語句select少打了開頭的字母“s”。
mysql> 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
一般語法錯誤會提示第一個出現(xiàn)錯誤的位置，所以你要關(guān)注的是緊接“use near”的內(nèi)容。
5 優(yōu)化器
經(jīng)過了分析器，MySQL就知道你要做什么了。在開始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理。
優(yōu)化器是在表里面有多個索引的時候，決定使用哪個索引；或者在一個語句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時候，決定各個表的連接順序。比如你執(zhí)行下面這樣的語句，這個語句是執(zhí)行兩個表的join：
mysql> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;
既可以先從表t1里面取出c=10的記錄的ID值，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到表t2，再判斷t2里面d的值是否等于20。
也可以先從表t2里面取出d=20的記錄的ID值，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到t1，再判斷t1里面c的值是否等于10。
這兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果是一樣的，但是執(zhí)行的效率會有不同，而優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個方案。
優(yōu)化器階段完成后，這個語句的執(zhí)行方案就確定下來了，然后進入執(zhí)行器階段。如果你還有一些疑問，比如優(yōu)化器是怎么選擇索引的，有沒有可能選擇錯等等，沒關(guān)系，我會在后面的文章中單獨展開說明優(yōu)化器的內(nèi)容。
6 執(zhí)行器
MySQL通過分析器知道了你要做什么，通過優(yōu)化器知道了該怎么做，于是就進入了執(zhí)行器階段，開始執(zhí)行語句。
開始執(zhí)行的時候，要先判斷一下你對這個表T有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒有，就會返回沒有權(quán)限的錯誤，如下所示(在工程實現(xiàn)上，如果命中查詢緩存，會在查詢緩存放回結(jié)果的時候，做權(quán)限驗證。查詢也會在優(yōu)化器之前調(diào)用precheck驗證權(quán)限)。
mysql> select * from T where ID=10;
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'
如果有權(quán)限，就打開表繼續(xù)執(zhí)行。打開表的時候，執(zhí)行器就會根據(jù)表的引擎定義，去使用這個引擎提供的接口。
比如我們這個例子中的表T中，ID字段沒有索引，那么執(zhí)行器的執(zhí)行流程是這樣的：
調(diào)用InnoDB引擎接口取這個表的第一行，判斷ID值是不是10，如果不是則跳過，如果是則將這行存在結(jié)果集中；
調(diào)用引擎接口取“下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯，直到取到這個表的最后一行。
執(zhí)行器將上述遍歷過程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。
至此，這個語句就執(zhí)行完成了。
對于有索引的表，執(zhí)行的邏輯也差不多。第一次調(diào)用的是“取滿足條件的第一行”這個接口，之后循環(huán)取“滿足條件的下一行”這個接口，這些接口都是引擎中已經(jīng)定義好的。
你會在數(shù)據(jù)庫的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€rows_examined的字段，表示這個語句執(zhí)行過程中掃描了多少行。這個值就是在執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時候累加的。
在有些場景下，執(zhí)行器調(diào)用一次，在引擎內(nèi)部則掃描了多行，因此引擎掃描行數(shù)跟rows_examined并不是完全相同的。
如果表T中沒有字段k，而你執(zhí)行了這個語句 select * from T where k=1, 那肯定是會報“不存在這個列”的錯誤： “Unknown column ‘k’ in ‘where clause’”。你覺得這個錯誤是在我們上面提到的哪個階段報出來的呢？(分析器)
