MySQL执行流程

MySql基础架构

连接器: 身份认证和权限相关(登录mysql的时候)
查询缓存: 执行查询语句的时候,会先查询缓存(Mysql 8.0版本后移除,因为这个功能不太实用)
分析器: 没有名字缓存的话,sql语句就会经过分析器,分析器说白了就是要先看你的sql语句要干啥,再检查你的sql是否正确
优化器: 按照mysql认为最优的方案去执行

MySql主要分为 Server 层和存储引擎层

server层: 主要包括连接器,查询缓存,分析器,优化器,执行器等.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,函数等,还有一个通用的日志模块binlog日志模块
存储引擎: 主要负责数据的存储和读取,采用可以替换的插件式架构,支持 InnoDB,MyISAM,Memory等多个存储引擎,其中InnoDB引擎有自有的日志模块 redolog模块. 现在最常用的存储引擎是InnoDB,它从MySql 5.5.5版本开始便作为默认存储引擎了

Server层基本组件介绍

连接器

主要负责用户登录数据库,进行用户的身份认证,包括校验账户密码,权限等操作.

如果用户账户密码已通过,连接器回到权限表中查询该用户的所有权限,之后在这个连接里权限逻辑判断都是会依赖此时读取到的权限数据,也就是说,后续只要这个连接不断开,即使管理员修改了该用户的权限,用户也不会受到影响

查询缓存(MySql 8.0版本后移除)

连接建立后,执行查询语句的时候,会先查询缓存,MySql会先校验这个sql是否执行过,以key-value的形式缓存在内存中,key是查询预计,value是结果集,如果缓存key被命中,就会直接返回给客户端,如果没有命中,就会执行后续的操作,sql执行完后也会把结果缓存起来,方便下一次调用.当然,在执行缓存查询的时候还是会校验用户的权限,是否有该表的查询权限

MySQL 查询不建议使用缓存，因为查询缓存失效在实际业务场景中可能会非常频繁，假如你对一个表更新的话，这个表上的所有的查询缓存都会被清空。对于不经常更新的数据来说，使用缓存还是可以的。

所以，一般在大多数情况下我们都是不推荐去使用查询缓存的。

MySQL 8.0 版本后删除了缓存的功能，官方也是认为该功能在实际的应用场景比较少，所以干脆直接删掉了。

分析器

MySql没有命中缓存,那么就会进入分析器,分析器主要用来分析SQL语句是来干什么的,分析器也会分为几步:

词法分析,一条sql语句由多个字符串组成,首先要提取关键字,比如select,提出查询的表,提出字段名,提出查询条件等等,做完这些操作后,就会进入第二步
语法分析, 主要就是判断你输入的sql是否正确,是否符合MySql的语法

完成这两步之后,MySql就准备开始执行了,但是如何执行,怎么执行是最好的结果呢,就需要优化器上场了

优化器

优化器的作用就是它人为的最优的执行方案去执行,比如多个索引的时候该如何选择,多表查询的时候如何选择关联顺序等

执行器

当选择了执行方案后,MySq就准备开始执行了,首先执行前会校验用户有没有权限,如果没有权限,就返回错误信息,如果有权限,就会去调用引擎的接口,返回接口执行的结果

存储引擎层

主要负责数据的存储和提取，是基于插件的形式的架构，支持InnoDB，MyISAM等存储引擎；5.5.5后默认使用InnoDB作为默认的存储引擎。在创建表的时候不指定引擎，默认就是InnoDB，也可以通过engine=memory来指定使用的存储引擎。

InnoDB

MySQL5.5.5版本后的默认存储引擎，具体特点如下：

支持事务，在可重复读和读提交隔离级别下通过MVCC一致性视图解决了不可重复读问题，通过间隙锁解决了幻读的问题。
默认支持行锁，更小的锁力度支持更大的并发
InnoDB使用B+Tree来作为索引的数据结构，查询效率高，并在基础B+Tree上进行了优化，叶子节点通过指针相连接，提高范围查询效率
数据与主键索引放在一起，叶子节点会冗余非叶子节点的数据，在叶子节点上存储主键对应的整行数据

MyISAM

MySQL5.1版本前默认的存储引擎，具体特点如下：

不支持事务，不具有ACID特性
update时通过表锁保证数据的安全性（写操作会阻塞读和写，读操作不会阻塞读）
读数据速度快，占用资源更少，并且会记录表中记录行数
不支持外键约束

语句分析

sql语句主要分两种.一种是查询,一种是更新(新增,编辑,删除)

查询语句

对于查询语句,它的执行流程如下
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select * from student A where A.age='18' and A.name='张三';
- 先检查该语句是否有权限,如果没有权限,直接返回错误信息,如果有权限,在MySql8.0版本之前,会先检查缓存,以这条sql语句为key在内存中查询是否有结果,如果有直接返回,如果没有,则执行下一步
- 通过分析器进行词法分析,提取sql语句的关键元素,比如提取上面这个语句是select查询语句,提取需要查询的表名为 student,需要查询所有的列,然后会判断这个sql语句是否有语法错误,比如关键字是否正确等等,如果检查没有问题执行下一步
- 接下来就是优化器精选确定执行方案,上面的SQL语句,可以有两种执行方案,
  - a.先查询student表中name为”张三”的学生,然后判断age是否为”18”
  - b.先找出student表中age为”18”的学生,再查询name是”张三”的学生
  那么优化器根据自己的优化算法进行选择执行效率最好的一个方案,那么确定了执行计划后就准备开始执行了
- 进行权限校验,如果没有权限就会返回错误信息,如果有权限就会调用数据库引擎接口,返回引擎的执行结果

更新语句

对于更新语句,他的执行流程如下

update student A set A.age='19' where A.name=' 张三 ';

其实,更新语句也基本是按照查询语句的流程走,只不过在执行更新的时候哟啊记录日志,这就会引入日志模块了,MySql自带的日志模块是binlog(归档日志),所有的存储引擎都可以使用,我们常用的InnoDB引擎还自带了一个日志模块redolog(重做日志),我们就以InnoDB模式在探讨一下这个SQL语句的执行流程.流程如下

先查询张三这一条数据,如果有缓存,也是会用到缓存
然后拿到查询的语句,把age值改为19,然后调用引擎API接口,写入这一条数据,InnoDB引擎把数据保存在内存中,同时记录到redo log,此时redo log进入prepare状态,然后告诉执行,执行完成了,随时可以提交
执行器收到通知后记录到binlog,然后调用引擎接口,提交redo log为提交状态
更新完成

为什么要用两个日志模块,用一个不可以嘛?

这是因为最开始 MySQL 并没有 InnoDB 引擎（InnoDB 引擎是其他公司以插件形式插入 MySQL 的），MySQL 自带的引擎是 MyISAM，但是我们知道 redo log 是 InnoDB 引擎特有的，其他存储引擎都没有，这就导致会没有 crash-safe 的能力(crash-safe 的能力即使数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失)，binlog 日志只能用来归档。

> 先写 redo log 直接提交，然后写 binlog，假设写完 redo log 后，机器挂了，binlog 日志没有被写入，那么机器重启后，这台机器会通过 redo log 恢复数据，但是这个时候 bingog 并没有记录该数据，后续进行机器备份的时候，就会丢失这一条数据，同时主从同步也会丢失这一条数据。

> 先写 binlog，然后写 redo log，假设写完了 binlog，机器异常重启了，由于没有 redo log，本机是无法恢复这一条记录的，但是 binlog 又有记录，那么和上面同样的道理，就会产生数据不一致的情况。

如果采用 redo log 两阶段提交的方式就不一样了，写完 binglog 后，然后再提交 redo log 就会防止出现上述的问题，从而保证了数据的一致性。那么问题来了，有没有一个极端的情况呢？假设 redo log 处于预提交状态，binglog 也已经写完了，这个时候发生了异常重启会怎么样呢？ 这个就要依赖于 MySQL 的处理机制了，MySQL 的处理过程如下：
1.判断 redo log 是否完整，如果判断是完整的，就立即提交。
2.如果 redo log 只是预提交但不是 commit 状态，这个时候就会去判断 binlog 是否完整，如果完整就提交 redo log, 不完整就回滚事务。