MySQL的架构与SQL语句执行过程

本文涉及的产品
云原生数据库 PolarDB 分布式版,标准版 2核8GB
云数据库 RDS SQL Server,基础系列 2核4GB
RDS SQL Server Serverless,2-4RCU 50GB 3个月
推荐场景:
简介: MySQL架构分为Server层和存储引擎层,具有高度灵活性和可扩展性。Server层包括连接器、查询缓存(MySQL 8.0已移除)、分析器、优化器和执行器,负责处理SQL语句;存储引擎层负责数据的存储和读取,常见引擎有InnoDB、MyISAM和Memory。SQL执行过程涉及连接、解析、优化、执行和结果返回等步骤,本文详细讲解了一条SQL语句的完整执行过程。

一、MySQL的结构详解

MySQL的架构可以分为Server层存储引擎层。这种分层设计使得MySQL具有高度的灵活性和可扩展性;
未命名文件(77).png

1、Server层

Server层是MySQL的核心,负责处理所有与SQL语句相关的操作。

(1)连接器:

连接器是MySQL与客户端之间的桥梁,负责与客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。
当客户端发送连接请求时,连接器会验证用户名和密码,确认用户是否有权限访问数据库。如果验证通过,连接器会为客户端分配一个线程,用于后续的交互。

(2)查询缓存:

查询缓存是MySQL的一个优化机制,以key-value的形式缓存查询结果,当MySQL 拿到一个查询请求后,会先检查查询缓存中是否存在相同的查询语句(key),如果存在,MySQL会直接返回缓存中的结果(value),从而避免重复执行查询,提高性能。
MySQL 8.0版本中,查询缓存功能已被移除。

(3)分析器:

分析器将SQL语句分解为MySQL能够理解的内部结构,进行“词法分析”、“语法分析”,根据语法规则,判断输入的 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

(4)优化器:

优化器决定SQL语句的执行计划。
优化器的主要任务包括:

  • 在表中有多个索引时,决定使用哪个索引。
    • 在多表关联(JOIN)的情况下,决定各个表的连接顺序。
    • 优化查询的执行路径,以提高查询效率。
      优化器会根据表的统计信息(如行数、索引分布等)和查询语句的特点,生成一个最优的执行计划。

      (5)执行器:

      执行器是MySQL中真正执行SQL语句的模块。在执行之前,执行器会验证用户是否具有执行该SQL语句的权限。如果权限不足,执行器会返回“没有权限”的错误。如果权限验证通过,执行器会根据优化器生成的执行计划,调用存储引擎层的功能,完成SQL语句的执行。

2、存储引擎层

存储引擎层负责数据的存储和读取。常见的存储引擎包括:

  • InnoDB:支持事务、行级锁和外键,适用于需要高并发和事务支持的场景。
  • MyISAM:不支持事务,但读取速度较快,适用于以读为主的应用场景。
  • Memory:将数据存储在内存中,读写速度极快,但数据在服务器重启后会丢失。

存储引擎层与Server层通过一组标准的接口进行交互,这些接口被称为“存储引擎API”。

二、SQL语句的执行过程

示例:

SELECT name, age FROM students WHERE age > 20;
AI 代码解读

执行过程:
1、连接器:客户端通过TCP/IP连接到MySQL服务器;
2、查询缓存(MySQL 5.x版本):查询缓存检查是否已经缓存了相同的查询语句。如果存在,MySQL会直接返回缓存结果,避免后续的解析和执行过程。
3、分析器:对SQL语句进行解析,如果发现语法错误,会立即返回错误信息。
4、优化器:根据表的统计信息和查询语句的特点,生成一个最优的执行计划。

  • 如果age列上有索引,使用索引扫描;
  • 如果没有索引,进行全表扫描;

5、执行器:根据优化器生成的执行计划,调用存储引擎层的功能,开始执行SQL语句。

  • 读取数据:根据执行计划,从存储引擎中读取students表的数据。
  • 应用条件:对于每一行数据,执行器会检查WHERE子句的条件age > 20是否成立。
  • 选择列:对于符合条件的行,执行器提取name和age列的值。

6、结果返回:执行器将最终的结果组织成一个结果集,返回给客户端。

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