01 Mysql 基础架构：一条 SQL 查询语句是如何执行的

本文是基于 极客时间——MySQL 实战 45 讲 整理的学习笔记，仅供学习参考，请勿用于商业用途，如若侵权，请联系并删除。

课程重点

1. 了解 Mysql 基础架构是怎样的
2. 输入一条 select 语句，返回一个结果，在 Mysql 内部中执行了怎样的过程
3. 连接器、查询缓存、分析器、执行器这些组件的作用分别是什么

基础架构

MySQL 的逻辑架构图：

大体来说，MySQL 可以分为 Server 层和存储引擎层两部分。

不同的存储引擎共用一个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。

而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。现在最常用的存储引擎是 InnoDB，它从 MySQL 5.5.5 版本开 始成为了默认存储引擎。

执行过程

执行一条 select 分为五个步骤：

1. 客户端发送一条 select 查询给服务器
2. 服务器先检查查询缓存，如果命中缓存，则立即返回存储在缓存中的结果，否则进入下一阶段
3. 服务器进行词法分析、语法分析，再由查询优化器生成对应的执行计划
4. Mysql 根据执行计划调用存储引擎 API 执行查询
5. 将结果返回给客户端，同时也会放入查询缓存中

组件

连接器

连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。

连接命令：

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mysql -h$ip -P$post -u$user -p

连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后， 连接器就要开始认证你的身份，这个时候用的就是你输入的用户名和密码。

• 如果用户名或密码不对，你就会收到一个”Access denied for user”的错误，然后客户端 程序结束执行。
• 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。

连接完成后，如果你没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态，你可以在 show processlist 命令中看到它。

文本中这个图是 show processlist 的结果，其中的 Command 列显示为“Sleep”的这一行，就表示现在系统里面有一个空闲连接。

数据库里面，长连接是指连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。短 连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询再重新建立一个。

查询缓存

MySQL 拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执 行过的语句及其结果可能会以 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。如果你的查询能够直接在这个缓存中找到 key，那么这个 value 就会被直接返回给客户端。

如果语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果会被存入查询 缓存中。你可以看到，如果查询命中缓存，MySQL 不需要执行后面的复杂操作，就可以直 接返回结果，这个效率会很高。

但是大多数情况下，不会建议使用查询缓存，这是因为查询缓存往往弊大于利——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。

分析器

如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。

分析器先会做“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。

“语法分析”则是，根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

如果你的语句不对，就会收到“You have an error in your SQL syntax“ 的错误提醒。

优化器

经过了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。

优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引;或者在一个语句有多表关联 (join)的时候，决定各个表的连接顺序。

优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，然后进入执行器阶段。

执行器

开始执行的时候，要先判断一下你对这个表 T 有没有执行查询的权限，如果没有，就会返 回没有权限的错误，如下所示：

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mysql> select * from T where ID = 10;

ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这 个引擎提供的接口。

比如我们这个例子中的表 T 中，ID 字段没有索引，那么执行器的执行流程是这样的：

1. 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行，判断 ID 值是不是 10，如果不是则跳过，如 果是则将这行存在结果集中;
2. 调用引擎接口取“下一行”，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。
3. 执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

至此，这个语句就执行完成了。

对于有索引的表，执行的逻辑也差不多。第一次调用的是“取满足条件的第一行”这个接 口，之后循环取“满足条件的下一行”这个接口，这些接口都是引擎中已经定义好的。

你会在数据库的慢查询日志中看到一个 rows_examined 的字段，表示这个语句执行过程中 扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。