Question

连接层

将 MySQL 服务层通过线程池和 TCP 连接池，与多个客户端连接。主要工作是: 连接处理 、 授权认证 、 安全防护 。

服务层

服务层用于处理核心服务，如标准的 SQL 接口、查询解析、SQL 优化和统计、全局的和引擎依赖的缓存与缓冲器等等。所有的与存储引擎无关的工作，如过程、函数等，都会在这一层来处理。在该层上，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成优化，如确定查询表的顺序，是否利用索引等，最后生成相关的执行操作。

服务层可以细分为几个部分:

• SQL Interface: SQL 接口
  • 接收用户的 SQL 命令，并且返回用户需要查询的结果。比如 SELECT ... FROM 就是调用 SQL Interface
  • MySQL 支持 DML（数据操作语言）、DDL（数据定义语言）、存储过程、视图、触发器、自定义函数等多种 SQL 语言接口
• Parser: 解析器
  • 在解析器中对 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 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，那么就说明这个 SQL 语句是不合理的。
  • 在 SQL 命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析，并为其创建语法树，并根据数据字典丰富查询语法树，会验证该客户端是否具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。
  • 它使用“ 选取-投影-连接 ”策略进行查询。例如:

  SELECT id,name FROM student WHERE gender = '女';
  

  这个 SELECT 查询先根据 WHERE 语句进行选取，而不是将表全部查询出来以后再进行 gender 过滤。 这个 SELECT 查询先根据 id 和 name 进行属性投影，而不是将属性全部取出以后再进行过滤，将这两个查询条件连接起来生成最终查询结果。

• 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。
  • 从 MySQL5.7.20 开始，不推荐使用查询缓存， 并在 MySQL 8.0 中删除 。

引擎层

存储引擎层，存储引擎负责实际的 MySQL 数据的 存储与提取，服务器通过 API 与 存储引擎进行通信 。不同的存储引擎功能和特性有所不同，这样可以根据实际需要有针对性的使用不同的存储引擎。

SQL 执行流程

MySQL 的查询流程:

1. 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。

查询缓存是提前把查询结果缓存起来，这样下次不需要执行就可以直接拿到结果。需要说明的是，在 MySQL 中的查询缓存，不是缓存查询计划，而是查询对应的结果。只有 相同的查询操作才会命中查询缓存 。 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 。

同时，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，如 mysql、 information_schema、 performance_schema 数据库中的表，那这个请求就不会被缓存。

此外，既然是缓存，那就有它缓存失效的时候。MySQL 的缓存系统会监测涉及到的每张表，只要该表的结构或者数据被修改，如对该表使用了 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 TRUNCATE TABLE 、 ALTER TABLE 、 DROP TABLE 或 DROP DATABASE 语句，那使用该表的所有缓存都将变为无效并被删除。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。

2. 解析器 :在解析器中对 SQL 语句进行语法分析、语义分析。

分析器先做 词法分析 。用户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。

接着做 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，判断用户输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。如果 SQL 语句正确，则会生成一个语法树，否则，报语法错误的信息

3. 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。

物理优化:通过索引、表连接方式等技术进行优化；逻辑优化:通过 SQL 等价变换提升查询效率。

4. 执行器 :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。