sql是如何运行的

sql语句是如何执行的

mysql> select * from user where id = 1;

我们平时只专注返回的结果,却不知道其内部的执行过程。


下面是Mysql的基本架构图:
Mysql架构示意图


总得来说,mysql可以分为server层和引擎层两部分.

Server 层包括连接器、查询缓存、分析器、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。
而存储引擎层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 等多个存储引擎。现在最常用的存储引擎是 InnoDB,它从 MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。

各组件分工

1. 连接器
执行sql语句的第一步就是闲连接到这个数据库上,这时候等待你的就是连接器,连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。

mysql -h$ip -P$port -u$user -p
  • 如果用户名或密码不对,你就会收到一个”Access denied for user”的错误,然后客户端程序结束执行。
  • 如果用户名密码认证通过,连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。之后,这个连接里面的权限判断逻辑,都将依赖于此时读到的权限。
    这就意味着一个用户连接成功后,及时你对这个用户的用户权限做了修改,也不会影响已经存在连接的影响。修改完成后只有重新登录才会使用新的权限设置。

连接完成后,如果你没有后续的动作,这个连接就处于空闲状态,你可以在 show processlist 命令中看到它:
show processlist

客户端如果太长时间没动静,将会自动断开,这个是由wait_timeout控制的,默认是8小时。

数据库里面,长连接是指连接成功后,如果客户端持续有请求,则一直使用同一个连接。短连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接,下次查询再重新建立一个。

建立连接的过程通常是比较复杂的,所以我建议你在使用中要尽量减少建立连接的动作,也就是尽量使用长连接。

但是全部使用长连接后,你可能会发现,有些时候 MySQL 占用内存涨得特别快,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。所以如果长连接累积下来,可能导致内存占用太大,被系统强行杀掉(OOM),从现象看就是 MySQL 异常重启了。(52开发环境Mysql经常崩溃的原因)

可以考虑以下两种方案。

  • 定期断开长连接。使用一段时间,或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后,断开连接,之后要查询再重连。

  • 如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本,可以在每次执行一个比较大的操作后,通过执行 mysql_reset_connection 来重新初始化连接资源。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刚刚创建完时的状态

2. 查询缓存
建立连接后就是执行sql语句。
MySQL查询语句,首先会去查询缓存查看,查看缓存的内存中是否有上一次缓存的数据。数据是key-vlaue形式缓存的,key是查询的语句,vlaue是查询的结果。如果缓存内有这个key就会返回数据省去之后繁杂的操作,效率很高。
但大多数情况下还是还是不建议使用查询缓存,因为查询缓存往往弊大于利。
查询缓存失效是非常频繁的,只要有对表的更新,这个表上所有的缓存都会失效。对于更新压力大的数据库来说,查询缓存的命中率会非常低。(静态表适合做查询缓存)
MySQL 也提供了这种“按需使用”的方式。你可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND,这样对于默认的 SQL 语句都不使用查询缓存。而对于你确定要使用查询缓存的语句,可以用 SQL_CACHE 显式指定,像下面这个语句一样:

mysql> select SQL_CACHE * from user where id=1

Mysql8.0已经将查询缓存整个功能删除了

3. 分析器
分析器会先做”词法分析”,一条sql语句是有字符串和空格拼接而成的,分析器需要识别出里面的字符串分别是什么.代表什么。
比如:

mysql> select * from user where id = 1;

分析器就会通过”select” 知道这是个查询的sql语句.”user”代表表user,”id”代表列表id。
“词法分析”后做”语法分析”,根据词法分析的结果,语法分析器会根据语法规则,判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。
如果句法不对就会出现:

You have an error in your SQL syntax

4. 优化器
经过了分析器后,再开始sql查询之前还要再经过优化器。
优化器是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。

5. 执行器
MySQL 通过分析器知道了你要做什么,通过优化器知道了该怎么做,于是就进入了执行器阶段,开始执行语句。

  1. 执行之前还要先判断下你对这张表是否有相应的执行权限。否则会返回没有权限的错误信息。
  2. 如果有权限,就打开表继续执行。打开表的时候,执行器就会根据表的引擎定义,去使用这个引擎提供的接口。
    比如:
select * from user where id=10;

如果user表id字段没有索引,那么执行器的执行流程是这样的:

  1. 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行,判断 id 值是不是 10,如果不是则跳过,如果是则将这行存在结果集中;
  2. 调用引擎接口取“下一行”,重复相同的判断逻辑,直到取到这个表的最后一行。
  3. 执行器将上述遍历过程中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。

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。我们后面会专门有一篇文章来讲存储引擎的内部机制,里面会有详细的说明。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注