MySQL架构

前言

目前大部分的后端开发人员对 MySQL 的了解和使用只停留在建库、建表、建索引，执行各种增删改查操作，完全不了解内部的架构和原理。下面我们就来简单了解以下MySQL的架构。

文章参考：重学MySQL系列01-揭开面纱，显露架构 (opens new window)

整体架构

MySql 架构分为 Server 层与存储引擎层

• Server 层：负责连接管理、解析与优化这些不涉及读写数据的操作，后面将详细介绍 Server 层
• 存储引擎层：负责读写数据，我们了解的存储的引擎有 InnoDB 和 MyISAM

整体架构如下图所示，下面我们就详细看看 MYSQL 的 Server 层到底做了什么：

连接管理

系统（客户端）访问 MySQL 服务器前，做的第一件事就是建立 TCP 连接。

经过三次握手建立连接成功后，MySQL 服务器对 TCP 传输过来的账号密码做身份认证、权限获取。

• 用户名或密码不对，会收到一个 Access denied for user 错误，客户端程序结束执行
• 用户名密码认证通过，会从权限表查出账号拥有的权限与连接关联，之后的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限

同一时刻，可以有多个系统和 MySQL 服务器建立连接，每个系统建立的连接肯定不止一个。所以，为了解决 TCP 无限创建与 TCP 频繁创建销毁带来的资源耗尽、性能下降问题。MySQL 服务器里有专门的 TCP 连接池限制接数，采用长连接模式复用 TCP 连接，来解决上述问题。

TCP 连接收到请求后，必须要分配给一个线程去执行，所以还会有个线程来负责后面的流程。这些内容我们都归纳到 MySQL 的连接管理组件中。

所以连接管理的职责是负责认证、管理连接、获取权限信息。

解析与优化

查询缓存

经过了连接管理，现在 MySQL 服务器已经获取到 SQL 字符串。

如果是查询语句， MySQL 服务器会使用 select SQL 字符串作为 key 。去缓存中查询：

• 如果命中缓存则直接返回结果（返回前需要做权限验证）
• 未命中执行后面的阶段

需要注意，select SQL字符串要完全匹配，有任何不同的地方都会导致缓存不被命中（空格、注释、大小写、某些系统函数）

小贴士：虽然查询缓存有时可以提升系统性能，但也不得不因维护这块缓存而造成一些开销，从MySQL 5.7.20开始，不推荐使用查询缓存，并在MySQL 8.0中删除。

分析器

没有命中缓存，或者非 select SQL 就来到分析器阶段了。因为系统发送过来的只是一段文本字符串，所以 MySQL 服务器要按照 SQL 语法对这段文本进行解析。

如果你的 SQL 字符串不符合语法规范，就会收到 You have an error in your SQL syntax 错误提醒

优化器

通过了分析器，说明SQL字符串符合语法规范，现在 MySQL 服务器要执行 SQL 语句了。首先需要产出执行计划，交给 MySQL 服务器执行，所以来到了优化器阶段。

优化器不仅仅只是生成执行计划这么简单，这个过程它会帮你优化 SQL 语句。如外连接转换为内连接、表达式简化、子查询转为连接、连接顺序、索引选择等一堆东西，优化的结果就是执行计划。

执行器

截止到现在，还没有真正去读写真实的表，仅仅只是产出了一个执行计划。于是就进入了执行器阶段， MySQL 服务器终于要执行 SQL 语句了。

开始执行的时候，要先判断一下对这个表有没有相应的权限，如果没有，就会返回权限错误。如果有权限，根据执行计划调用存储引擎 API 对表进行的读写。

存储引擎 API 只是抽象接口，下面还有个存储引擎层，具体实现还是要看表选择的存储引擎。

总结

MySql 架构分为 Server 层与存储引擎层

• Server 层：负责连接管理、解析与优化
  • 连接管理：负责认证、管理连接、获取权限信息
  • 解析与优化：查询缓存、SQL语法解析验证、SQL优化并生成执行计划、根据执行计划调用存储引擎接口
• 存储引擎层：负责读写数据

通过这种架构设计，我们发现 Server 层其实就是公用层，存储引擎层就是多态层，按需选择具体的存储引擎。