MySQL的一條查詢和更新語句是怎樣實現的

想要深刻的瞭解MySQL，首先要了解MySQL語句是怎麼實現的，瞭解了MySQL里語句的執行過程能夠更加快速的分析問題的緣由，或者進行合理的優化。

MySQL的架構

MySQL的架構圖以下所示，主要由如下幾個部分組成：鏈接器，緩存，分析器，優化器，執行器和存儲引擎。

MySQL能夠分爲server層和存儲引擎層，server層包括鏈接器、分析器、優化器和執行器，主要負責SQL語法的解析，內置函數的實現，觸發器，視圖等。存儲引擎層負責數據的存儲和提取，存儲引擎是插件式的，MySQL支持的存儲引擎就有InnoDB、MyISAM、Memory等。目前，InnoDB是mysql默認的存儲引擎。

鏈接器

鏈接器負責與客戶端創建網絡鏈接、校驗用戶名密碼、校驗用戶權限、維持和管理鏈接等。

網絡鏈接創建後，首先驗證用戶名和密碼，用戶名和密碼驗證經過之後鏈接器會到權限表裏查詢該用戶的權限。以後，這個鏈接裏的權限判斷邏輯，都將依賴於此時讀到的權限。這就意味着，一個用戶成功鏈接後，再去修改該用戶的權限，也不會影響到已經創建好的鏈接，只有從新創建鏈接權限纔會生效。

MySQL的網絡鏈接採用的是多線程模型，維護一個線程池，每當有一個新的鏈接請求時，就從空閒的線程池中選擇一個線程進行處理。可使用show processlist命令看到當前所創建的全部鏈接。

+------------+--------------+--------------------+------------------+---------+-------+-------+------------------+
| Id         | User         | Host               | db               | Command | Time  | State | Info             |
+------------+--------------+--------------------+------------------+---------+-------+-------+------------------+
| 1801071833 | user_name    | 10.1.1.1:49788     | test_db          | Sleep   |   131 |       | NULL             |  
| 2309292411 | user_name    | 10.1.1.1:57642     | test_db          | Query   |     0 | NULL  | show processlist |
複製代碼

ID表示創建鏈接的線程ID。客戶端若是一段時間沒有動做，Command一欄就會顯示Sleep，表示該鏈接處於空閒狀態。 多線程的模型必然存在鏈接數有限的問題，所以客戶端若是太長時間沒有動靜，鏈接器就會自動斷開，回收線程。

緩存

鏈接創建後，就能夠執行查詢語句。查詢語句首先會查詢緩存中是否該語句的緩存結果，由於MySQL查詢語句的執行結果可能會已K-V的形式存儲在緩存中，SQL語句作KEY，查詢的結果作值。

可是MySQL自帶的緩存不建議使用，由於MySQL的緩存失效的很是頻繁，只要對一個表有更新，那麼這個表上全部的緩存都會失效，所以緩存命中率很低。不如在業務層用Redis或者Memcached作緩存來的靈活高效。

分析器

若是緩存沒有命中或者沒用使用緩存，查詢語句就會到達分析器，分析器就是一個編程語言的解析器，解析的是SQL語言。分析器的工做主要分爲兩個部分：

1 詞法分析：詞法分析時分析器會分析SQL語句中每一個用空格或者逗號分割的字符串，把SELECT關鍵詞提取出來，把語句裏的標識爲表名的字符串對應到MySQL的表，把每個column對應到表裏的字段。

2 語法分析：語法分析就是整個SQL語句是否知足語法要求，知足則能執行成功，不知足則報錯。

優化器

優化器的功能一句話就能描述，卻很是重要，決定了查詢的性能。優化器是在表裏面有多個索引的時候，決定使用哪一個索引；或者在聯表查詢時決定用哪一張表關聯哪一張表。

執行器

執行器的功能就是調用存儲引擎的API存入數據或者取出數據。在調用存儲引擎的API以前會先進行權限校驗，校驗該用戶是否有對該表相應的操做權限。存儲引擎若是索引沒有命中，存儲引擎就一條條掃表，直到查到指定的數據，而後返回給server層。若是命中了索引，存儲引擎就在索引命中的數據中一條條掃描，直到查到指定的數據。若是索引類型爲const類型，那麼存儲引擎會直接命中，而後返回。

查詢語句如何實現

說完了MySQL的架構，咱們用一個例子來總結一下一條查詢語言是如何實現的

select * from t where id = 123 and name = 'tom'
複製代碼

1 客戶端與MySQL服務端創建網絡鏈接，鏈接語句譬如：

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u 'name' -p'password!' database_name -A --default-character-set=utf8
複製代碼

這條語句指定了MySQL服務器的地址爲127.0.0.1，也就是本機，端口號爲3306，用戶名爲name，密碼爲password。指定庫名爲database_name，指定默認字符集爲utf8。

2 完成鏈接後，若是開啓了MySQL的緩存機制，這時候會先去查詢緩存是否命中，若是緩存命中則直接返回緩存中的數據，若是緩存沒有命中則繼續向下執行。

3 分析器會分析每一個詞是不是有意義的，好比會解析到select是SQL的關鍵詞，t是表名，id和name是表名中的字段.而後分析SQL的語法是否正常，該條語句能夠正常執行。

4 優化器會分析在字段id和name上是否有索引，應該選擇哪一個索引。若是表t是以id爲主鍵，那麼分析器就會直接走主鍵索引了。

5 執行器開始執行前會先校驗該用戶是否有對該的讀權限。經過權限校驗後，執行器會調用存儲引擎的API查詢出這條數據，返回給客戶端。

更新語句如何實現

一條更新語句的執行也要經歷一條查詢語句所要經歷的幾個階段，鏈接器創建鏈接、分析器分析語法、優化器選擇索引，執行器調用存儲引擎的API，與查詢語句相比，更新語句更爲複雜，由於MySQL的InnoDB引擎要保證在數據庫機器宕機之後數據不丟失。

一樣以一個例子來總結查詢語句是如何實現的

update t set name = 'tom' where id = 123
複製代碼

1 客戶端與MySQL服務端創建網絡鏈接

2 分析器解析出這是一條更新語句

3 優化器選擇主鍵索引，假設以id作該表的主鍵

4 執行器首先查詢內存中是否有表t中id等於123的這一行數據，若是沒有則經過存儲引擎將這行數據取到內存中

5 執行器修改name字段爲tom，獲得一個新的行

6 存儲引擎將新行的數據寫入內存，並寫redo log日誌， 此時 redo log 處於 prepare 狀態

7 執行器寫bin log日誌

8 存儲引擎修改redo log日誌爲commit狀態

以上步驟就是一個完整的更新語句執行過程，細心的讀者會發現更新的數據只寫入到內存，尚未持久化到磁盤，mysql異步按期將內存中的數據寫入到磁盤，這一過程和操做系統的文件系統讀寫很像，文件系統中有一個page cache，寫文件時先寫cache而後用一個獨立的進程將數據刷到磁盤。mysql使用了redo log日誌，所以即便服務器宕機，數據也不會丟失，能夠從redo log日誌中恢復。

redo log日誌與bin log日誌

1 redo log日誌是由server層來寫，bin log日誌由存儲引擎來寫的；

2 redo log 是物理日誌，記錄的是「在某個數據頁上作了什麼修改"，bin log用於記錄邏輯操做。在statement模式時，bin log記的就是SQL語句；

3 redo log日誌循環寫的，空間用完後，要先將數據刷到磁盤，而後清理空間。bin log日誌是追加寫入的；

4 redo log日誌用於數據庫崩潰後恢復數據，而bin log日誌則用於主備同步，數據備份等；