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MySQL执行查询操作时,内部经历了什么?

在执行一个查询操作时,比如:

mysql> select * from user where id = 10;

内部的操作过程图如下:

image.png

可以从上面看出,MySQL总共分为两个部分:Server层和存储引擎。

Server层:

  1. 连接器:管理连接,权限验证;

  2. 查缓存:命中则返回结果;

  3. 分析器:词法分析,语法分析;

  4. 优化器:执行计划生成,索引选择;

  5. 执行器:操作引擎,返回结果;

存储引擎: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等多种存储模式。

现如今最常用的存储引擎是InnoDB,它从MySQL5.5.5开始成为了默认存储引擎。

也就是说当我们不指定存储引擎时默认使用的就是InnoDB,我们也可以在 create table时通过engine=memory 来指定存储引擎。

从图中可以看出:不同的存储引擎共用同一个 server层,也就是连接器到执行器那一部分。

内部详细流程图:

image.png

这里简单说明下,每个步骤的做的事情:

连接器

连接器主要工作就是做跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接;

这里需要说明是:如果用户名密码认证通过,连接器则会去权限表中查询该用户所拥有的权限,这个链接里边的权限逻辑判断,全都依赖于此时读到的权限。

这就意味着,当一个用户成功建立连接后,即使使用管理员账户对其权限做了修改,也不会立即生效,只有重新建立链接后才会使用新的权限设置。


查询缓存

连接建立成功后,会先来查询缓存,之前执行的语句可能会以 key-value 的形式直接缓存在内存中。key是查询语句,value是查询结果。如果你的查询能在缓存中找到相应的key,则直接返回其对应的value 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。

但是同样的缓存的弊端也很大,那是因为缓存失效的频率非常频繁,只有对一个表的更新操作,这个表上的所有查询缓存都会清空。因此很可能我们费老劲把它们给存起来,还没来得及用,就被一个更新把缓存全都给清空了,一下回到解放前。因此对于更新压力大的数据库来讲,并不建议使用缓存;如果在业务中有一张静态表,很长时间才回去更新一次,那么使用缓存才是合适 。

MySQL 提供了一种方式设置默认不使用缓存:将参数query_cache_type设置为DEMAND。这样对于默认的SQL语句则不使用缓存,如果要使用缓存的话可以使用SQL_CACHE显示的指定,如下:

Tips: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

分析器首先进行词法分析,合法就再进行语法分析。

这两个都是MySQL自己的规则;

词法分析的报错:

比如字段不存在,表不存在等

Unknown column 'id1' in 'where clause'

语法分析的报错:

You have an error in your SQL syntax;xxx


优化器

优化器主要负责:

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。


执行器

到这里就是真正的执行语句了。

不过,首先要确认我们是否有操作这个表(T)的权限,如果没有权限则会返回没有权限的错误;

mysql> select * from user where id = 10; 
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'user'@'localhost' for table 'user'

如果有权限,就打开表继续执行,打开表的时候执行器会根据表的引擎定义,去使用这个额引擎提供的接口。

比如在这个例子中的表T中的ID字段是没有索引的,那么执行器的流程是这样的:

  • 调用InnoDB引擎接口取这个表的第一行,判断ID是否为10,如果不是则跳过,如果是则将这行存在结果集中。

  • 调用引擎接口取下一行,重复相同的逻辑判断,直到取到这个表的最后一行。

  • 执行器将上述遍历过程的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。

至此,这个语句就执行完成了。

对于有索引的表,执行的逻辑也差不多。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,这些接口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。


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