【MySQL】逻辑架构

逻辑架构

逻辑架构剖析
- 服务器处理客户端请求
- 连接层
- 服务层
- - [SQL Interface : SQL接口](#SQL Interface : SQL接口)
  - [Parser : 解析器](#Parser : 解析器)
  - [Optimizer : 查询优化器](#Optimizer : 查询优化器)
  - [Caches&Buffers : 查询缓存组件](#Caches&Buffers : 查询缓存组件)
- 引擎层
- 存储层
SQL执行流程
- MySQL查询流程
数据库缓冲池

逻辑架构剖析

服务器处理客户端请求

连接层

客户端访问MySQL服务器前,做的第一件事就是建立TCP连接

经过三次握手和服务器建立连接成功后,MySQL服务器对TCP传输过来的账号密码做身份验证,权限获取

TCP连接收到请求后,必须要分配一个线程专门与这个客户端的交互,所以还会有个线程池,去继续后面的流程,每一个链接从线程池中获取线程,省去了创建和销毁线程的开销

服务层

SQL Interface : SQL接口

接受用户的sql命令,并且返回用户需要查询的结果

Parser : 解析器

在解析器对sql语句进行语法分析,语义分析,将sql语句分解成数据结构,并将这个结构传递到后续步骤,以后的sql语句的传递和处理就是基于这个结构的,如果在分解构成中遇到错误,就说明这个sql语句是不合理的
在sql命令传递到解析器是会被解析器验证和解析,并为其创建语法树,并且根据数据字典丰富查询语法树,会验证该客户端是否与有执行该查询的权限,创建好语法树后,MySQL还会对sql查询进行语法上的优化,进行查询重写

Optimizer : 查询优化器

SQL语句在语法解析之后、查询之前会使用查询优化器确定 SQL 语句的执行路径，生成一个执行计划。
这个执行计划表明应该使用哪些索引进行查询（全表检索还是使用索引检索），表之间的连接顺序如何，最后会按照执行计划中的步骤调用存储引擎提供的方法来真正的执行查询，并将查询结果返回给用户。

Caches&Buffers : 查询缓存组件

MySQL内部维持着一些Cache和Buffer，比如Query Cache用来缓存一条SELECT语句的执行结果，如果能够在其中找到对应的查询结果，那么就不必再进行查询解析、优化和执行的整个过程了，直接将结果反馈给客户端。
这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，key缓存，权限缓存等。
这个查询缓存可以在不同客户端之间共享。

引擎层

插件式存储引擎层（ Storage Engines），真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，对物理服务器级别维护的底层数据执行操作，服务器通过API与存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有的功能不同，这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。

MySQL 8.0.25默认支持的存储引擎如下：

存储层

所有的数据，数据库、表的定义，表的每一行的内容，索引，都是存在文件系统上，以文件的方式存在的，并完成与存储引擎的交互。当然有些存储引擎比如InnoDB，也支持不使用文件系统直接管理裸设备，但现代文件系统的实现使得这样做没有必要了。在文件系统之下，可以使用本地磁盘，可以使用DAS、NAS、SAN等各种存储系统。

SQL执行流程

MySQL查询流程

查询缓存

**Server 如果在查询缓存中发现了这条 SQL 语句，就会直接将结果返回给客户端；如果没有，就进入到解析器阶段。**需要说明的是，因为查询缓存往往效率不高，所以在 MySQL8.0 之后就抛弃了这个功能

解析器

在解析器中对 SQL 语句进行语法分析、语义分析。

词法分析

分析器先做" 词法分析 "。你输入的是由多个字符串和空格组成的一条 SQL 语句，MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。 MySQL 从你输入的"select"这个关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串"T"识别成"表名 T"，把字符串"ID"识别成"列 ID"。

语法分析

接着，要做" 语法分析 "。根据词法分析的结果，语法分析器（比如：Bison）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SQL语句正确，则会生成一个这样的语法树：

优化器

在优化器中会确定 SQL 语句的执行路径，比如是根据全表检索，还是根据索引检索等。

在查询优化器中，可以分为 逻辑查询优化 阶段和 物理查询优化阶段。

执行器

截止到现在，还没有真正去读写真实的表，仅仅只是产出了一个执行计划。于是就进入了执行器阶段。

在执行之前需要判断该用户是否具备权限。如果没有，就会返回权限错误。如果具备权限，就执行 SQL查询并返回结果。在 MySQL8.0 以下的版本，如果设置了查询缓存，这时会将查询结果进行缓存。

数据库缓冲池

它是数据库管理系统（DBMS）中的一个组件，用于缓存数据页并提供高速访问。

数据库缓冲池的主要目的是减少与磁盘的IO操作次数，通过将热门数据页保留在内存中，加快对这些页的读取和写入速度。当应用程序需要访问数据库中的数据时，首先会检查缓冲池中是否存在相应的数据页，如果存在则直接从内存中读取，避免了频繁的磁盘IO操作，提高了数据库的响应性能。

在innoDB 存储引擎中,有一部分数据会放到内存中,缓冲池则占了这部分内存的大部分,它用来存储各种数据的缓存

缓冲池管理器会尽量将经常使用的数据保存起来，在数据库进行页面读操作的时候，首先会判断该页面是否在缓冲池中，如果存在就直接读取，如果不存在，就会通过内存或磁盘将页面存放到缓冲池中再进行读取。