【干货】MySQL底层架构设计,你了解多少?
很多开发同学对SQL优化如数家珍,却对MySQL架构一知半解。岂不是只见树叶,不见森林,终将陷入细节中不能自拔。
今天就一块学习MySQL分层架构,深入了解MySQL底层实现原理,以及每层的作用,我们常见的SQL优化到底在哪一层做了优化?
1. MySQL整体架构
由图中可以看到MySQL架构主要分为Server层和存储引擎层。
Server层又分为连接器、缓存、分析器、优化器、执行器。所有跨存储引擎的功能都在这层实现,比如:函数、存储过程、触发器、视图等。
存储引擎是可插拔式的,常见的存储引擎有MyISAM、InnoDB、Memory等,MySQL5.5之前默认的是MyISAM,之后默认的是InnoDB。
2. 连接器
连接器主要用来管理客户端的连接和用户身份认证。
客户端与Server端的连接采用的是TCP协议,经过TCP握手,建立连接之后,连接器开始进行身份验证。
> mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -p
如果认证失败,就会出现错误 ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)。
可以通过 show processlist 命令查看系统所有连接的信息:
其中Commond列表示连接状态,Daemon表示后台进程,Query表示查询,Sleep表示空闲连接。
3. 查询缓存
客户端请求不会直接去存储引擎查询数据,而是先在缓存中查询结果是否存在。如果结果已存在,直接返回,否则再执行一遍查询流程,查询结束后把结果再缓存起来。
如果数据表发生更改,将清空失效缓存,例如 insert、update、delete、alter操作等。
对于频繁变更的数据表来说,缓存命中率很低。使用缓存反而降低了读写性能,所以在MySQL8.0以后就移除了缓存模块。
可以通过下面命令查看是否开启了缓存:
4. 分析器
分析器主要对SQL语句进行词法分析和语法分析。
首先进行词法分析,分析出MySQL的关键字、以及每个词语代表的含义。然后进行语法分析,检测SQL语句是否符合MySQL语法要求。
MySQL通过识别字符串中列名、表名、where、select/update/insert 等MySQL关键字,在根据语法规则判断sql是否满足语法,最终会生成一个抽象语法树(AST)。
比如:SQL语句中少写个where关键字,就会提示错误。
mysql> select * from user id=1;
ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near '=1' at line 1
5. 优化器
在真正执行SQL语句之前,还需要经过优化器处理。
我们熟知的执行计划(Explain)就是优化器生成的。
优化器主要有两个作用:逻辑优化和物理优化。
逻辑优化主要进行等价谓词重写、条件化简、子查询消除、连接消除、语义优化、分组合并、选择下推、索引优化查询、表查询替换视图查询、Union替换or操作等。
物理优化主要作用是通过贪婪算法,根据代价估算模型,估算出每种执行方式的代价。并使用索引优化表连接,最终生成查询执行计划。
附上MySQL优化器架构图,可以清晰的看到优化过程:
如果想知道优化器估算结果信息,可以通过Explain查看,关注一灯,下篇文章会详细讲解Explain具体用法。
6. 执行器
在优化器优化完SQL,并生成了执行计划后,就会把执行计划传递给执行器。
执行器调用存储引擎接口,真正的执行SQL查询。获取到存储引擎返回的查询结果,并把结果返回给客户端,至此SQL语句执行结束。
7. 总结
本篇文章主要带大家了解了MySQL分层架构,以及每层的架构的作用。可以看出MySQL每层架构分工明确、逻辑清晰,深刻地体现了架构设计中“高内聚,低耦合”的设计思想。我们平时在做架构设计的时候,也要多学习一下这种分层架构的设计思想。
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