MySQL组成
整个过程解析,如下图所示。
主要由服务端和客户端组成。
服务端:
- server 层。主要包含:连接器、查询缓存、解析器、预处理器、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。
- 存储引擎层。主要负责:数据的存储和提取。
解析流程,步骤如下:
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连接器:
对来自客户端的连接进行验证,包含:-
`用户名密码` 或 `SSL 证书` 验证
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`库-database`、`表-table`、`读写权限` 验证
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查询缓存:
对客户源原始SQL进行缓存命中检测
:命中则直接返回,未命中则进一步执行查询。 -
解析器:
对查询语句进行解析,得到查询语句的解析树
。 -
预处理器:
对解析树
进一步验证。 -
优化器:
将解析树
转化为执行计划
。 -
执行器:
通过 API 与底层的存储引擎
进行交互,执行执行计划
。 -
MySQL:存储引擎 层得到执行结果,返回给 MySQL server 层。MySQL server 层将结果交由
查询缓存
进行缓存,并返回给客户端。
查询缓存
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关键逻辑:
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包含 `now()` `current_date()` 等日期函数
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包含 `用户自定义函数`、`存储函数` `用户变量` `临时表` 等
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涉及 mysql 数据库的表或者字段
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`select * from user where id=1;`
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`select * from user where id="1";`
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`select username from user where id=1;`
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`SELECT username FROM user WHERE id=1;`
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`查询缓存` 缓存了 `执行计划` 的完整结果,当缓存命中时,直接返回缓存中的结果,从而跳过了 `解析-优化-执行` 的过程。
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`查询缓存` 基于不变的表结构和表数据,`当表结构或表数据发生变化时,其表上的所有缓存都将失效`。
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`查询缓存` 可以理解将 `执行计划` 的结果缓存在 hashtable 中,key 是 `客户端发来的原始查询sql` 的 hash 值,因此:
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的 hash 值并不相同。即:`即使同一条SQL,如果大小写、空格、单引号、双引号、注释等不同,都会使用不同的缓存 key`
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[结果不 set 缓存的情况] 当查询语句中包含以下情况是,查询结果不会被缓存:
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因为在 `查询缓存` 阶段,还没有进行 `解析器` 解析的工作,因此:`所有查询都会尝试去 get 缓存,但总是不命中`。
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相关配置:
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如果查询结果比较大,超过了query_cache_min_res_unit的值,MySQL将一边检索结果,一边进行保存结果。
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根据自身情况设置合适的大小:太大会造成大量的 `内存碎片`,太小又需要 `频繁的申请内存`。
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`have_query_cache`,当前的MYSQL版本是否支持“查询缓存”功能。
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`query_cache_limit`,能够缓存的最大查询结果,查询结果大于该值时不会被缓存,默认值是 1MB
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`query_cache_min_res_unit`,查询缓存分配的最小块(字节)。默认值是4096(4KB)。
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`query_cache_size`,为缓存查询结果分配的总内存。
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`query_cache_type`,默认为on,可以缓存除了以 `select sql_no_cache` 开头的所有查询结果。
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`query_cache_wlock_invalidate`,如果该表被锁住,是否返回缓存中的数据,默认是关闭的。
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优缺点:
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对于频繁变动(`修改表结构、新增、删除、修改数据`)的表,由于一旦 `变动` 就会清除该表的所有缓存,导致:命中率极低,每次SQL还增加了 `查询缓存` 的额外工作。
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参与 hash 计算的是客户端发来的原始SQL,还未经过 `解析器` 解析,`完全一样` 的sql才能命中缓存。
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`查询缓存` 实质上是缓存 `SQL的hash值` 和 `该SQL的查询结果`,省去了大量重复SQL查询的 `解析-优化-执行` 过程。
解析器&预处理器
解析器
和 预处理器
的工作主要包含:
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对
原始SQL
进行语法解析,验证语法规则,如: -
关键字是否正确
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关键字顺序是否正确
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语句是否有语法错误,如:缺少逗号等
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得到 `语法解析树`
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进一步验证
语法解析树
,如: -
库、表是否存在
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字段、类型是否正确
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是否使用了禁止的关键字等
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调用函数、识别别名等
优化器
-
优化器
是基于Cost-Based Optimizer
模型,预估
每条执行方式的成本
,选择成本最小
的执行方式,转化为执行计划
。 -
选择最优的执行方式
比较好使,优化器
维护了一个执行计划缓存
,当缓存命中时,直接使用上次的执行计划
。 -
每种执行方式的成本
cost
预估包含几个方面: -
`io_cost`,对IO操作的成本预估
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`cpu_cost`,对CPU操作的成本预估
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`import_cost`,对远程操作的成本预估
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`mem_cost`,对内存消耗的成本预估
存储引擎
具体的 执行计划
如何执行,依赖于各种不同的 存储引擎
的索引算法,如:
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B-Tree 从根节点开始,沿着向下的指针,找到存储了行数据位置的叶子节点,再判断是否满足
覆盖查询
,访问行数据。 -
Hash 则根据直接计算 hash 值,如果冲突,再遍历链表。
常用的有如下:
- InnoDB,是Mysql默认的存储引擎,数据放在磁盘上,支持事物,支持外键,支持B-tree索引。
- MyISAM,数据放在磁盘上,不支持事物,不支持外键,支持B-tree索引。
- Memory,基于内存的存储引擎,效率高,但是受内存限制,数据放在内存里,不支持事物,不支持外键,支持B-tree索引。