MySQL服务器是如何处理客户端请求的？

MySQL服务器是如何处理客户端请求的？

当我们在学习MySQL时，通常是由客户端发起请求，向服务端查询数据并返回，但内部发生了什么其实我们并不知晓，今天我们就来剖析其内部结构。

一、MySQL执行流程是怎样的？

从图中我们可以看出，服务器在处理来自客户端的查询请求大致需要经过三个部分，分别是连接管理 、 解析与优化 、 存储引擎 ，也就是我们常说的连接层 、服务层 、引擎层，接下来我们来详细每一层结构的具体内容。

1、连接层

客户端在向 MySQL 服务器发送一条查询请求前，首先要确保MySQL服务器已经正常启动，并且客户端需要与MySQL服务器已经建立 TCP 连接。 在客户端程序发起连接请求时，要携带主机地址、用户名、密码、端口号等信息，服务器程序会对客户端程序提供的这些信息做身份认证、权限获取。

• 用户名或密码不对，会收到一个Access denied for user错误，客户端程序结束执行
• 用户名密码认证通过，会从权限表查出账号拥有的权限与连接关联，之后的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。所以，如果一个用户已经建立了连接，即使管理员中途修改了该用户的权限，也不会影响已经存在连接的权限。修改完成后，只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

每当有一个客户端进程连接到服务器进程时，服务器进程都会创建一个线程来专门处理与这个客户端的交互，当该客户端退出和服务器断开连接时，服务器并不会立即把与该客户端交互的线程销毁掉，而是把它缓存起来，在另一个新的客户端再进行连接时，把这个缓存的线程分配给该新客户端。这样就起到了不频繁创建和销毁线程的效果，从而节省开销。

综上，连接层的职责是负责认证、管理连接、获取权限信息等。

2、服务层

当客户端与服务器建立连接后，客户端就可以向 MySQL 服务发送 SQL 语句了，MySQL 服务器在接受 SQL 语句后，就会解析出 SQL 语句的第一个字段，看看是什么类型的语句。

#从student表中查询id=1的姓名
select last_name from student where id = 1

2.1 查询缓存

很明显上面是一条查询语句，那么首先MySQL会去查询缓存（ Query Cache ）里查找缓存数据，看看之前有没有执行过这一条命令，这个查询缓存是以 key-value 形式保存在内存中的，key 为 具体 SQL 查询语句，value 为 SQL 语句查询的结果。

• 如果查询的语句命中查询缓存，那么就会直接返回查询结果给客户端。
• 如果查询的语句没未命中，那么就要往下继续执行，等执行完后，将查询的结果存入查询缓存中。

这么看，查询缓存还挺有用，但是其实查询缓存挺鸡肋的。

• 如果两个查询请求在任何字符上的不同（例如：空格、注释、大小写），都会导致缓存不会命中。比如查询语句1先查询数据库，得到结果后存入查询缓存，查询语句2再次查询数据库时，并不会命中查询缓存。

  select last_name from student where id = 1	#查询语句1
  
  select last_name from student where id= 1	#查询语句2

• 如果查询请求中包含某些系统函数、用户自定义变量和函数、一些系统表，那这个请求就不会被缓存。比如 NOW 函数 ，每次调用都会产生最新的当前时间， 如果在一个查询请求中调用了这个函数，那即使查询请求的文本信息都一样，那不同时间的两次查询也应该得到不同的结果，如果在第一次查询时就缓存了，那第二次查询的时候直接使用第一次查询的结果就是错误的！

• 如果表的结构或者表中的数据被修改后，会导致缓存失效。如对该表使用了 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 TRUNCATE TABLE 、 ALTER TABLE 、 DROP TABLE 或 DROP DATABASE 语句，那表的所有查询缓存都将变为无效并删除！

注：

1、查询缓存并非是innodb存储引擎中的缓冲池buffer pool；

2、查询缓存是服务层的组件，也就是说可以在不同客户端之间共享。比如客户端A刚刚查询了一个语句，而客户端B在此后发送了一条一模一样的查询请求，那么客户端B的这次查询就可以直接使用查询缓存中的数据；

3、虽然查询缓存有时可以提升系统性能，但也不得不因维护这块缓存而造成一些开销，同时查询缓存的命中率并不高，所以从MySQL 5.7.20 开始，不推荐使用查询缓存，并在MySQL 8.0中删除。

2.2 语法解析

如果查询缓存没有命中，接下来就需要进入正式的查询阶段了。因为客户端程序发送过来的请求只是一段文本，所以 MySQL 服务器程序首先要对这段文本进行解析，这部分包含词法解析、语法解析等，保证我们编写的SQL语言正确，从而构建出 SQL 语法树。

• 词法分析。MySQL 会根据你输入的文本识别出关键字出来。例如下面的SQL语句，在分析完成，会得到7个token，其中有3个关键字，分别为 select、from、where。

  #从student表中查询id=1的姓名
  select last_name from student where id = 1

• 语法分析。根据词法分析的结果，语法解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，如果没问题就会构建出 SQL 语法树。

如果我们输入的 SQL 语句语法不对，就会在解析器这个阶段报错。比如，我下面这条查询语句，把 from 写成了 form，这时 MySQL 解析器就会给报错。

2.3 查询优化

语法解析之后，服务器程序就获得了需要的信息，比如要查询的列是哪些，表是哪个，搜索条件是什么等，但光有这些是不够的，因为我们写的 MySQL 语句执行起来效率可能并不是很高， MySQL 的优化程序会对我们的语句做一些优化。比如外连接转换为内连接、表达式简化、子查询转为连接等。

• 查询优化器确定 SQL 语句的执行路径，生成一个MySQL认为的最小执行成本的执行计划。
• 这个执行计划表明了应该使用哪些索引进行查询（全表检索还是使用索引检索），表之间的连接顺序是啥样的。我们可以使用 EXPLAIN 语句来查看某个语句的具体执行信息，这里暂时不再赘述，待到索引优化部分再提。

3、存储引擎

经历完优化器后，就确定了执行方案，接下来 MySQL 就真正开始执行语句了，这个工作是由`执行器`完成的。在执行的过程中，执行器就会和存储引擎交互，以`记录`为交互的基本单位。执行器将按照生成的执行计划调用底层存储引擎提供的API，获取到数据后返回给客户端。以`select语句`为例，服务层根据执行计划先向存储引擎层取一条记录，然后判断该记录是否符合`where`条件，如果符合，就保留并适机发给客户端，否则就跳过该记录，继续判断下一条记录，以此类推。

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。MySQL提供了多种存储引擎，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：

其中的 Support 列表示该存储引擎是否可用，DEFAULT值代表是当前服务器程序的默认存储引擎。 Comment 列 是对存储引擎的一个描述（英文的将就着看吧）。 Transactions 列代表该存储引擎是否支持事务处理。 XA 列代 表着该存储引擎是否支持分布式事务。 Savepoints 代表着该列是否支持部分事务回滚。

二、常见面试题

1、简述MySQL的执行流程

答：当客户端通过TCP协议与服务器连接时，MySQL服务器首先将客户端传输过来的主机地址、账号、密码等信息与mysql数据库下的user表中数据进行身份验证，若验证成功，则登录成功，若验证失败，则返回一条错误信息。

当客户端向服务器发送一次sql语句请求时，mysql服务器首先会经过解析器会sql语句进行解析，其中包含词法解析，语法解析等，解析完成后会生成一个语法树。经过解析器解析完成后，要经过优化器对语法树进行优化，最终生成一个优化器认为执行成本最低的执行计划，最终到达执行器，执行器会检查该用户的是否拥有权限等，最后调用存储引擎的API与缓冲池或磁盘交互，最终将查询返回结果给用户。

注：若MySQL版本在8.0之前，在返回结果时，还会将结果进行缓存，当下次继续发送相同语句时，MySQL会直接将sql语句作为key，从查询缓存中获取结果，不需要在经过解析器及后续操作。