MySQL架構設計思想詳解

2022-08-05 14:04:07

前言

很多開發同學對SQL優化如數家珍，卻對MySQL架構一知半解。豈不是隻見樹葉，不見森林，終將陷入細節中不能自拔。

今天就一塊學習MySQL分層架構，深入瞭解MySQL底層實現原理，以及每層的作用，我們常見的SQL優化到底在哪一層做了優化？

1. MySQL整體架構

由圖中可以看到MySQL架構主要分為Server層和儲存引擎層。

Server層又分為聯結器、快取、分析器、優化器、執行器。所有跨儲存引擎的功能都在這層實現，比如：函數、儲存過程、觸發器、檢視等。

儲存引擎是可插拔式的，常見的儲存引擎有MyISAM、InnoDB、Memory等，MySQL5.5之前預設的是MyISAM，之後預設的是InnoDB。

2. 聯結器

聯結器主要用來管理使用者端的連線和使用者身份認證。

使用者端與Server端的連線採用的是TCP協定，經過TCP握手，建立連線之後，聯結器開始進行身份驗證。

> mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -p

如果認證失敗，就會出現錯誤 ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)。

可以通過 show processlist 命令檢視系統所有連線的資訊：

其中Commond列表示連線狀態，Daemon表示後臺程序，Query表示查詢，Sleep表示空閒連線。

3. 查詢快取

使用者端請求不會直接去儲存引擎查詢資料，而是先在快取中查詢結果是否存在。如果結果已存在，直接返回，否則再執行一遍查詢流程，查詢結束後把結果再快取起來。

如果資料表發生更改，將清空失效快取，例如 insert、update、delete、alter操作等。

對於頻繁變更的資料表來說，快取命中率很低。使用快取反而降低了讀寫效能，所以在MySQL8.0以後就移除了快取模組。

可以通過下面命令檢視是否開啟了快取：

4. 分析器

分析器主要對SQL語句進行詞法分析和語法分析。

首先進行詞法分析，分析出MySQL的關鍵字、以及每個詞語代表的含義。然後進行語法分析，檢測SQL語句是否符合MySQL語法要求。

MySQL通過識別字串中列名、表名、where、select/update/insert 等MySQL關鍵字，在根據語法規則判斷sql是否滿足語法，最終會生成一個抽象語法樹(AST)。

比如：SQL語句中少寫個where關鍵字，就會提示錯誤。

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. 優化器

在真正執行SQL語句之前，還需要經過優化器處理。

我們熟知的執行計劃（Explain）就是優化器生成的。

優化器主要有兩個作用：邏輯優化和物理優化。

邏輯優化主要進行等價謂詞重寫、條件化簡、子查詢消除、連線消除、語意優化、分組合並、選擇下推、索引優化查詢、表查詢替換檢視查詢、Union替換or操作等。

物理優化主要作用是通過貪婪演演算法，根據代價估算模型，估算出每種執行方式的代價。並使用索引優化表連線，最終生成查詢執行計劃。

附上MySQL優化器架構圖，可以清晰的看到優化過程：

如果想知道優化器估算結果資訊，可以通過Explain檢視，關注一燈架構，下篇文章會詳細講解Explain具體用法。

6. 執行器

在優化器優化完SQL，並生成了執行計劃後，就會把執行計劃傳遞給執行器。

執行器呼叫儲存引擎介面，真正的執行SQL查詢。獲取到儲存引擎返回的查詢結果，並把結果返回給使用者端，至此SQL語句執行結束。

7. 總結

本篇文章主要帶大家瞭解了MySQL分層架構，以及每層的架構的作用。可以看出MySQL每層架構分工明確、邏輯清晰，深刻地體現了架構設計中“高內聚，低耦合”的設計思想。我們平時在做架構設計的時候，也要多學習一下這種分層架構的設計思想。

到此這篇關於MySQL架構設計思想詳解的文章就介紹到這了,更多相關MySQL架構設計內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！