01.MySQL的架构

1.MySQL的逻辑架构

在开始MySQL的学习之前，先来绘制一副MySQL的基本逻辑架构图是有助于我们学习MySQL的。

以下是由林晓斌（网名丁奇）在《MySQL实战45讲》中提供的MySQL逻辑架构示意图修改后的结果，删除了缓存查询的部分（MySQL8.0后移除该模块）。

2.Server层的组件

2.1.连接器

连接器是大多数基于网络的客户端/服务器的工具都有的架构。主要负责客户端建立连接，获取权限，授权认证和管理连接等。

客户端发起连接命令到MySQL的服务端，会进行权限验证（用户名，密码等），验证完成后，服务端建立起一个线程供该连接使用。

在连接建立起来后，连接器会在权限表里查询拥有的权限，此时权限已经确定，之后的权限判定，都依赖于此时的权限，即便是管理员账户修改了权限，也不会影响已经建立的连接的权限，直到下次重新连接后，权限发生变化。

短连接和长连接

经常会听到短连接和长连接，本质上MySQL不提供这两种连接，这两种连接也是基于你保持连接时间长短而定义的。

短连接的执行流程：

长连接的执行流程：

保持一个连接是为了避免频繁权限验证，权限查询等带来的性能损耗，如果你的业务会频繁与数据库进行交互，那么建立起连接后，便置于连接池中，等需要的时候再拿出来使用。

如果你只需要每天查询一次（如调度任务），那么查询完毕后，及时断开连接，可以降低空闲连接带来的性能损耗。

空闲连接

在连接建立后，如果长时间不使用，则连接处于Sleep的状态，这时就产生了一个空闲连接。

可以使用如下命令查看当前的链接：

show processlist;

此时我的MySQL中保持了3个root用户的连接，其中处于活跃状态的是ID=459的连接，至于另外两个连接，则处于Sleep的状态，这就是两个空闲连接。

至于ID=5的event_scheduler保持的连接，从Daemon也可以看出，这是一个守护进程。event_scheduler，事件调度器，MySQL 5.1中新增的功能，取代部分只能在操作系统任务调度器中完成的调度任务。

自动断开连接

如果不主动断开连接，它会永远保持吗？

MySQL的连接器会自动断开长时间未使用的连接，这个时间参数由wait_timeout决定。

可以使用如下命令来查看wait_timeout:

show variables like 'wait_timeout';

连接的优化

建立MySQL的连接是一个复杂的过程，如果频繁的创建连接，则会大量的消耗内存。

这是因为MySQL在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，如果长连接积累下来，可能会导致内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM），从现象看就是MySQL异常重启了。 – 林晓斌，《MySQL实战45讲》

同时林晓斌提供了两个建议：

• 定时断开空闲的长连接，重新建立连接，以释放资源；
• 当执行完一个占用内存较大的查询后，使用mysql_reset_connection（MySQL 5.7后提供的指令）来重置连接资源，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初始状态。

2.2.分析器

在MySQL 8.0之前，MySQL提供了一个缓存查询，只有缓存无法命中的的SQL语句才会进入分析-优化-执行的流程，但是数据这个东西，通常频繁查询的数据会经常变化，变化较少的又不会频繁查询，所以缓存的命中率是非常低的，MySQL官方也是意识到了这点，所以在MySQL 8.0中删除了缓存模块（既然你们都不开启缓存，那么我就删掉它）。

分析器用来解析SQL语句并构建内部数据结构的（解析树）。 分析器可以分为两部分：词法分析器和语法分析器。

词法分析器用来构建解析树。 例如：

select user_name from user;

在解析器的工作下，会识别出：

• select，查询语句；
• from user，查询表user；
• user_name，获取列user_name的值。

语法分析器用来校验输入的SQL语句是否正确。

通常我们见到的“You have an error in your SQL syntax”便是由语法解析器发现并提示的。

2.3.优化器

分析器的工作完成后，紧接着就是优化器进行工作。优化器主要负责：重写查询，表的读取顺序，选择合适的索引等。

通常，经过优化器后，MySQL已经拿到了一个最优的执行计划（但这不是绝对的），随后则交由执行器去执行这条SQL语句。

如果我们想知道优化器是如何决策的，可以请求优化器解释，如：

-- 表结构
CREATE TABLE `t_user` (
    `user_id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `user_name` varchar(20) DEFAULT NULL,
    `age` int DEFAULT NULL,
    `gender` varchar(2) DEFAULT NULL,
    `address` varchar(100) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

-- 查看执行计划 
explain select * from user where id = 1;

可以看到MySQL经过优化器的优化后选择了使用主键（具体的关于执行计划，会在后续分析）。

但极小概率下优化器的选择并不是最佳的，我们可以通过查看执行计划，查看优化器的选择，并根据结果去“诱导”优化器重新选择。

虽然优化器并不关心底层的存储引擎，但实际上，优化器的选择会受到存储引擎的影响。

在优化器进行优化的过程中，会请求存储引擎，提供容量，操作开销，表数据的统计信息等。并作为优化器的选择维度，来对SQL语句进行优化。

2.4.执行器

在经历了分析器，优化器后，到了SQL语句真正执行的环节了。

在开始执行时，执行器会对权限进行判断，如果没有执行权限，则返回没有权限的错误（MySQL 8.0之前，查询缓存同样会对权限进行验证）。

执行器通过调用存储引擎的接口来实现查询，修改和删除。