MySQL基本架构

基本架构示意图

MySQL逻辑架构图

Server层
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），所有的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。
存储引擎层
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。服务层通过API与存储引擎进行通信。这些接口屏蔽了不通存储引擎之间的差异，使得这些差异对上层的查询过程透明。存储引擎API包含几十个底层函数，用于执行诸如“开始一个事务”或者“根据主键提取一行记录”等操作。
存储引擎不会去解析SQL，但是InnoDB是一个例外，它会解析外键定义，因为MySQL服务器本身没有实现该功能。

连接器

连接器负责和客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。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。也就是一个用户连接成功后，即使管理员对这个用户的权限做了修改，也不会影响已经存在的连接的权限。修改完成后，只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -D study -u root -p

连接完成后，如果没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态。

连接信息

客户端如果长时间没有动静，连接器就会自动将它断开，这个时间是由参数 wait_timeout控制的，默认值是8小时。

长连接与短连接问题

问题：建立连接的过程比较复杂，所以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，MySQL 占用的内存涨得特别快，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，所以长连接累积下来，可能导致内存占用太大，出现 OOM 错误，从现象看就是 MySQL 异常重启了。
解决方案：

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。
如果使用 MySQL 5.7或更新的版本，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。

查询缓存

连接建立完成后，就可以执行 sql 语句了，执行逻辑会来到第二步：查询缓存。
MySQL拿到查询请求后，会先到查询缓存中看看是否之前执行过这条语句。之前执行过的语句及其结果可能会议 key-value 对的形式，被直接缓存在内存中。key 是查询的语句，value 是查询的结果。
如果语句不在查询缓存中，就会继续执行后面的执行阶段，执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中。
缓存的效率很高，但是大多数情况下不建议使用查询缓存
查询缓存的失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。所以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。

select SQL_CACHE * from Student where id = 01;

分析器

词法分析：对多个字符串和空格组成的一条SQL语句进行分析，识别出关键字、表名、列名等
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，判断输入的SQL是否满足 MySQL 语法

优化器

表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引
语句有多表关联 (join) 的时候，决定表的连接顺序

 select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;

上面这条语句，既可以先从 t1 中取出 c=10 的记录的 ID 值关联到表 t2 ，再判断 t2 里面的 d 的值是否等于 20；也可以先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的ID值，再根据 ID 值关联到 t1 ，再判断 t1 里面 c 的值是否等于10。
这两种执行方法的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定使用哪一个方案。

执行器

权限验证，判断用户是否对于表有相应的操作权限。如果查询缓存命中了，也会在返回结果之前做权限验证
权限验证通过后，执行器会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口

select * from T where ID = 1;

这条 sql 语句在执行器中会依次遍历获取所有行，判断 ID 是否为1，如果满足条件则将这行存在结果集中，不满足则跳过；对于有索引的表，执行逻辑也差不多，只是不需要遍历所有行，而是满足条件的所有行。

小结

对于 MySQL 逻辑架构的学习，了解 MySQL server 层和存储引擎层各自的作用，结合一条查询语句对整个流程进行学习。

思考

问题：如果表 T 中没有字段 k，而在执行语句 select * from T where k = 1; 则肯定会报错，这个报错在哪个阶段报出来呢？