目前大部分的後端開發人員對MySQL的理解可能停留在一個黑盒子階段。

對MySQL基本使用沒什麼問題，比如建庫、建表、建索引，執行各種增刪改查。

所有很多後端開發人員眼中的MySQL如下圖所示

導致在實際工作中碰到MySQL中死鎖異常、SQL效能太差、異常報錯等問題時，直接百度搜尋。

然後跟著部落格搗鼓就解決了，可能自己都沒搞明白裡面的原理。

為了解決這種知其然而不知其所以然的問題，阿星的重學MySQL系列會帶著大家去探索MySQL底層原理的方方面面。

這樣大家碰到MySQL的一些異常或者問題時，能夠直戳本質，快速地定位解決。

連線管理

系統（客戶端）訪問MySQL伺服器前，做的第一件事就是建立TCP連線。

經過三次握手建立連線成功後，MySQL伺服器對TCP傳輸過來的賬號密碼做身份認證、許可權獲取。

• 使用者名稱或密碼不對，會收到一個Access denied for user錯誤，客戶端程式結束執行
• 使用者名稱密碼認證透過，會從許可權表查出賬號擁有的許可權與連線關聯，之後的許可權判斷邏輯，都將依賴於此時讀到的許可權

接著我們來思考一個問題

一個系統只會和MySQL伺服器建立一個連線嗎？

只能有一個系統和MySQL伺服器建立連線嗎？

當然不是，多個系統都可以和MySQL伺服器建立連線，每個系統建立的連線肯定不止一個。

所以，為了解決TCP無限建立與TCP頻繁建立銷燬帶來的資源耗盡、效能下降問題。

MySQL伺服器裡有專門的TCP連線池限制接數，採用長連線模式複用TCP連線，來解決上述問題。

TCP連線收到請求後，必須要分配給一個執行緒去執行，所以還會有個執行緒池，去走後面的流程。

這些內容我們都歸納到MySQL的連線管理元件中。

所以連線管理的職責是負責認證、管理連線、獲取許可權資訊。

解析與最佳化

經過了連線管理，現在MySQL伺服器已經獲取到SQL字串。

如果是查詢語句，MySQL伺服器會使用select SQL字串作為key。

去快取中獲取，命中快取，直接返回結果（返回前需要做許可權驗證），未命中執行後面的階段，這個步驟叫查詢快取。

需要注意，select SQL字串要完全匹配，有任何不同的地方都會導致快取不被命中（空格、註釋、大小寫、某些系統函式）。

小貼士：雖然查詢快取有時可以提升系統效能，但也不得不因維護這塊快取而造成一些開銷，從MySQL 5.7.20開始，不推薦使用查詢快取，並在MySQL 8.0中刪除。

沒有命中快取，或者非select SQL就來到分析器階段了。

因為系統傳送過來的只是一段文字字串，所以MySQL伺服器要按照SQL語法對這段文字進行解析。

如果你的SQL字串不符合語法規範，就會收到You have an error in your SQL syntax錯誤提醒

透過了分析器，說明SQL字串符合語法規範，現在MySQL伺服器要執行SQL語句了。

MySQL伺服器要怎麼執行呢？

你需要產出執行計劃，交給MySQL伺服器執行，所以來到了最佳化器階段。

最佳化器不僅僅只是生成執行計劃這麼簡單，這個過程它會幫你最佳化SQL語句。

如外連線轉換為內連線、表示式簡化、子查詢轉為連線、連線順序、索引選擇等一堆東西，最佳化的結果就是執行計劃。

截止到現在，還沒有真正去讀寫真實的表，僅僅只是產出了一個執行計劃。

於是就進入了執行器階段，MySQL伺服器終於要執行SQL語句了。

開始執行的時候，要先判斷一下對這個表有沒有相應的許可權，如果沒有，就會返回許可權錯誤。

如果有許可權，根據執行計劃呼叫儲存引擎API對錶進行的讀寫。

儲存引擎API只是抽象介面，下面還有個儲存引擎層，具體實現還是要看錶選擇的儲存引擎。

講到這裡，上面提到的查詢快取、分析器、最佳化器、執行器都可以歸納到MySQL的解析與最佳化元件中。

所以解析與最佳化的職責如下：

• 快取
• SQL語法解析驗證
• SQL最佳化並生成執行計劃
• 根據執行計劃呼叫儲存引擎介面

其中連線管理與解析與最佳化處於MySQL架構中的Server層。

小結

在學習任何知識前，先不要著急的陷入細節，而是先了解大致脈絡，有個全域性觀，之後再去深入相關的細節。

MySql架構分為Servce層與儲存引擎層。

連線管理、解析與最佳化這些並不涉及讀寫表資料的元件劃分到Servce層，讀寫表資料而是交給儲存引擎層來做。

透過這種架構設計，我們發現Servce層其實就是公用層，儲存引擎層就是多型層，按需選擇具體的儲存引擎。

再細想下，它和模板方法設計模式一摸一樣，它們的執行流程是固定的，Servce層等於公用模板函式，儲存引擎層等於抽象模板函式，按需子類實現。

阿星最後以一張MySQL簡化版的架構圖結束本文，我們下期再見~

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