SQL语句执行过程

MySQL架构

MySQL架构如下：
MySQL架构

MySQL架构共分为两层：

  • Server层：负责建立连接、分析和执行SQL。
  • 存储引擎层：复杂数据的存储和提取。

MySQL的几个重要组件：

  • 连接器：负责处理客户端连接。
  • 查询缓存：缓存查询结果以提高性能。
  • 解析器：解析SQL语句，生成查询计划。
  • 优化器：优化查询计划以提高执行效率。
  • 执行器：执行查询计划并返回结果。

连接器

连接器主要负责连接MySQL服务，然后才能执行SQL语句。

连接命令：

1
mysql -h localhost -u root -p

MySQL是基于TCP协议的，所以连接时需要经过TCP三次握手过程，断开连接时需要经过TCP四次挥手过程。

常用参数：

  • wait_timeout：空闲连接最大空闲时长，默认值为8小时。
  • max_connections：最大连接数，默认值为151。

MySQL连接也分为长连接和短连接，但长连接有可能会占用内存过大导致MySQL服务异常重启。
解决办法：

  • 定期断开长连接。
  • 客户端主动重置连接。

连接器总结：

  • 与客户端进行TCP三次握手建立连接。
  • 校验客户端的用户名和密码，如果不对则报错。
  • 如果对，读取该用户权限，后面的权限逻辑判断都基于此时的权限。

查询缓存

查询缓存以key-value的形式存储查询结果，key是SQL查询语句，value是查询结果。

但对于更新频繁的表，查询缓存的命中率较低，因为每次更新都会导致相关缓存被清空。

所以，MySQL8.0版本已经废弃了查询缓存功能。8.0之前的版本可以通过参数query_cache_type设置成DEMAND来关闭查询缓存。

解析器

解析器负责将SQL语句解析成MySQL能够理解的格式，生成查询计划。主要做两件事：

  • 词法分析
  • 语法分析

词法分析

词法分析将SQL语句分解成一个个的词法单元（token），每个token代表SQL语句中的一个基本元素，如关键字、标识符、操作符等。

如下SQL语句：

1
select name from user;

词法分析的结果如下：

关键字 非关键字 关键字 非关键字
select name from user

语法分析

语法分析将词法分析的结果根据语法规则判断是否满足MySQL语法，没问题就会构建出SQL语法树，方便后续获取SQL类型、表名、字段名等信息。

SQL语法树

注意：解析器只负责检查语法和构建语法树，不会去查表或者字段存不存在。

执行SQL

执行SQL主要分为三步：

  • prepare阶段：预处理阶段。
  • optimize阶段：优化阶段。
  • execute阶段：执行阶段。

预处理器

prepare阶段主要做两件事：

  • 检查SQL语句中的表或者字段是否存在。
  • 将select *中的*扩展为表上的所有列。

优化器

优化器主要负责确定SQL查询语句执行方案，比如选择哪个索引、使用什么连接方式等。

可以通过explain命令查看SQL语句的执行计划。

执行器

执行器根据优化器生成的执行计划来执行SQL语句，最终返回结果给客户端。

总结

执行一条SQL查询语句的过程如下：

  • 连接器：建立连接，校验用户名和密码，读取权限。

  • 查询缓存：如果查询缓存命中，则直接返回结果，否则继续执行。MySQL8.0版本已经废弃了查询缓存功能。

  • 解析器SQL，通过解释器对SQL语句进行词法和语法分析，构建语法树。

  • 执行SQL，共有三个阶段：

    • 预处理阶段：检查表和字段是否存在，扩展select *中的*。
    • 优化阶段：确定SQL查询语句执行方案。
    • 执行阶段：根据优化器生成的执行计划来执行SQL语句，最终返回结果给客户端。

  • 查询语句的执行流程如下：权限校验（如果命中缓存）—>查询缓存—>分析器—>优化器—>权限校验—>执行器—>引擎

  • 更新语句执行流程如下：分析器---->权限校验---->执行器—>引擎—redo log(prepare 状态)—>binlog—>redo log(commit 状态)