前言

目前大部分的後端開發人員對MySQL的理解可能停留在一個黑盒子階段。

對MySQL基本使用沒什麼問題，比如建庫、建表、建索引，執行各種增刪改查。

所有很多後端開發人員眼中的MySQL如下圖所示

導致在實際工作中碰到MySQL中死鎖異常、SQL性能太差、異常報錯等問題時，直接百度搜索。

然後跟著博客搗鼓就解決了，可能自己都沒搞明白裡面的原理。

為了解決這種知其然而不知其所以然的問題，阿星的重學MySQL系列會帶著大家去探索MySQL底層原理的方方面面。

這樣大家碰到MySQL的一些異常或者問題時，能夠直戳本質，快速地定位解決。

連接管理

系統（客戶端）訪問MySQL伺服器前，做的第一件事就是建立TCP連接。

經過三次握手建立連接成功後，MySQL伺服器對TCP傳輸過來的賬號密碼做身份認證、許可權獲取。

• 用戶名或密碼不對，會收到一個Access denied for user錯誤，客戶端程序結束執行
• 用戶名密碼認證通過，會從許可權表查出賬號擁有的許可權與連接關聯，之後的許可權判斷邏輯，都將依賴於此時讀到的許可權

接著我們來思考一個問題

一個系統只會和MySQL伺服器建立一個連接嗎？

只能有一個系統和MySQL伺服器建立連接嗎？

當然不是，多個系統都可以和MySQL伺服器建立連接，每個系統建立的連接肯定不止一個。

所以，為了解決TCP無限創建與TCP頻繁創建銷毀帶來的資源耗盡、性能下降問題。

MySQL伺服器里有專門的TCP連接池限制接數，採用長連接模式復用TCP連接，來解決上述問題。

TCP連接收到請求後，必須要分配給一個線程去執行，所以還會有個線程池，去走後面的流程。

這些內容我們都歸納到MySQL的連接管理組件中。

所以連接管理的職責是負責認證、管理連接、獲取許可權信息。

解析與優化

經過了連接管理，現在MySQL伺服器已經獲取到SQL字元串。

如果是查詢語句，MySQL伺服器會使用select SQL字元串作為key。

去緩存中獲取，命中緩存，直接返回結果（返回前需要做許可權驗證），未命中執行後面的階段，這個步驟叫查詢緩存。

需要注意，select SQL字元串要完全匹配，有任何不同的地方都會導致緩存不被命中（空格、注釋、大小寫、某些系統函數）。

小貼士：雖然查詢緩存有時可以提升系統性能，但也不得不因維護這塊緩存而造成一些開銷，從MySQL 5.7.20開始，不推薦使用查詢緩存，並在MySQL 8.0中刪除。

沒有命中緩存，或者非select SQL就來到分析器階段了。

因為系統發送過來的只是一段文本字元串，所以MySQL伺服器要按照SQL語法對這段文本進行解析。

如果你的SQL字元串不符合語法規範，就會收到You have an error in your SQL syntax錯誤提醒

通過了分析器，說明SQL字元串符合語法規範，現在MySQL伺服器要執行SQL語句了。

MySQL伺服器要怎麼執行呢？

你需要產出執行計劃，交給MySQL伺服器執行，所以來到了優化器階段。

優化器不僅僅只是生成執行計劃這麼簡單，這個過程它會幫你優化SQL語句。

如外連接轉換為內連接、表達式簡化、子查詢轉為連接、連接順序、索引選擇等一堆東西，優化的結果就是執行計劃。

截止到現在，還沒有真正去讀寫真實的表，僅僅只是產出了一個執行計劃。

於是就進入了執行器階段，MySQL伺服器終於要執行SQL語句了。

開始執行的時候，要先判斷一下對這個表有沒有相應的許可權，如果沒有，就會返回許可權錯誤。

如果有許可權，根據執行計劃調用存儲引擎API對錶進行的讀寫。

存儲引擎API只是抽象介面，下面還有個存儲引擎層，具體實現還是要看錶選擇的存儲引擎。

講到這裡，上面提到的查詢緩存、分析器、優化器、執行器都可以歸納到MySQL的解析與優化組件中。

所以解析與優化的職責如下：

• 緩存
• SQL語法解析驗證
• SQL優化並生成執行計劃
• 根據執行計劃調用存儲引擎介面

其中連接管理與解析與優化處於MySQL架構中的Server層。

小結

在學習任何知識前，先不要著急的陷入細節，而是先了解大致脈絡，有個全局觀，之後再去深入相關的細節。

MySql架構分為Server層與存儲引擎層。

連接管理、解析與優化這些並不涉及讀寫表數據的組件劃分到Server層，讀寫表數據而是交給存儲引擎層來做。

通過這種架構設計，我們發現Server層其實就是公用層，存儲引擎層就是多態層，按需選擇具體的存儲引擎。

再細想下，它和模板方法設計模式一模一樣，它們的執行流程是固定的，Servce層等於公用模板函數，存儲引擎層等於抽象模板函數，按需子類實現。

阿星最後以一張MySQL簡化版的架構圖結束本文，我們下期再見~

站在巨人的肩膀上：

• 《MySQL實戰45講》
• 《從零開始帶你成為MySQL實戰優化高手》
• 《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解MySQL》
• 《MySQL技術Innodb存儲引擎》

關於我

阿星是一個熱愛技術的 Java 程序猿，公眾號 「程序猿阿星」 定期分享有趣有料的精品原創文章！

非常感謝各位小哥哥小姐姐們能看到這裡，原創不易，文章有幫助可以關注、點個贊、分享與評論，都是支持（莫要白嫖）！