柚子快報(bào)邀請(qǐng)碼778899分享：數(shù)據(jù)庫(kù) SQL底層執(zhí)行原理詳解

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MySQL的內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)

示例圖：

MySQL 可以分為 Server 層和存儲(chǔ)引擎層兩部分。

Server 層和存儲(chǔ)引擎層概念

Server層：

包括連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等，涵蓋 MySQL 的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù) （如日期、時(shí)間、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)等），所有跨存儲(chǔ)引擎的功能都在這一層實(shí)現(xiàn)，比如存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器、視圖等。

Store層（存儲(chǔ)引擎層）：

存儲(chǔ)引擎層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和提取。其架構(gòu)模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個(gè)存儲(chǔ)引擎。現(xiàn)在 最常用的存儲(chǔ)引擎是 InnoDB，它從 MySQL 5.5.5 版本開(kāi)始成為了默認(rèn)存儲(chǔ)引擎。也就是說(shuō)如果我們?cè)赾reate table時(shí)不指定 表的存儲(chǔ)引擎類型,默認(rèn)會(huì)給你設(shè)置存儲(chǔ)引擎為InnoDB。

CREATE TABLE `test` (

2 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

3 `name` varchar(255) DEFAULT NULL,

4 PRIMARY KEY (`id`)

5 ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=9 DEFAULT CHA

MySQL層級(jí)詳細(xì)說(shuō)明

連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器

連接器

客戶端要向mysql發(fā)起通信都必須先跟Server端建立通信連接，通過(guò)連接器完成

:::info 鏈接步驟 :::

你會(huì)先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上，這時(shí)候接待你的就是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管理連接

[root@192 ~]# mysql ‐h host[數(shù)據(jù)庫(kù)地址] ‐u root[用戶] ‐p root[密碼] ‐P 3306

連接命令中的 mysql 是客戶端工具，用來(lái)跟服務(wù)端建立連接。在完成經(jīng)典的 TCP 握手后，連接器就要開(kāi)始認(rèn)證你的身份，這個(gè)時(shí)候用的就是你輸入的用戶名和密碼。

如果用戶名或密碼不對(duì)，你就會(huì)收到一個(gè)"Access denied for user"的錯(cuò)誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。如果用戶名密碼認(rèn)證通過(guò)，連接器會(huì)到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后，這個(gè)連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此時(shí)讀到的權(quán)限。

用戶的權(quán)限表在系統(tǒng)表空間的mysql的user表中

mysql> CREATE USER 'username'@'host' IDENTIFIED BY 'password'; //創(chuàng)建新用戶

mysql> grant all privileges on *.* to 'username'@'%'; //賦權(quán)限,%表示所有(host)

mysql> flush privileges //刷新數(shù)據(jù)庫(kù)

mysql> update user set password=password(”123456″) where user=’root’;(設(shè)置用戶名密碼)

mysql> show grants for root@"%"; 查看當(dāng)前用戶的權(quán)限

連接完成后，如果你沒(méi)有后續(xù)的動(dòng)作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在 show processlist 命令中看到它客戶端如果長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)送command到Server端，連接器就會(huì)自動(dòng)將它斷開(kāi)。

參數(shù) wait_timeout 控制斷開(kāi)時(shí)長(zhǎng)，默認(rèn)8小時(shí)。斷開(kāi)后發(fā)送請(qǐng)求，報(bào)錯(cuò)：Lost connection to MySQL server duringquery

mysql> show global variables like "wait_timeout";

mysql>set global wait_timeout=28800; 設(shè)置全局服務(wù)器關(guān)閉非交互連接之前等待活動(dòng)的秒數(shù)

:::info 鏈接方式 :::

長(zhǎng)連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請(qǐng)求，則一直使用同一個(gè)連接 短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次，查詢就斷開(kāi)連接，下次查詢?cè)僦匦陆⒁粋€(gè)

長(zhǎng)鏈接問(wèn)題： 開(kāi)發(fā)當(dāng)中我們大多數(shù)時(shí)候用的都是長(zhǎng)連接,把連接放在Pool內(nèi)進(jìn)行管理，但是長(zhǎng)連接有些時(shí)候會(huì)導(dǎo)致 MySQL 占用內(nèi)存漲得特別快，這是因?yàn)?MySQL 在執(zhí)行過(guò)程中臨時(shí)使用的內(nèi)存是管理在連接對(duì)象里面的。這些資源會(huì)在連接斷開(kāi)的時(shí)候才釋放。所以如果長(zhǎng)連接累積下來(lái)，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉（OOM），從現(xiàn)象看就是 MySQL 異常重啟了。 優(yōu)化方法：

定期斷開(kāi)長(zhǎng)連接。使用一段時(shí)間，或者程序里面判斷執(zhí)行過(guò)一個(gè)占用內(nèi)存的大查詢后，斷開(kāi)連接，之后要查詢?cè)僦剡B。如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本，可以在每次執(zhí)行一個(gè)比較大的操作后，通過(guò)執(zhí)行 mysql_reset_connection 來(lái)重新初始化連接資源。這個(gè)過(guò)程不需要重連和重新做權(quán)限驗(yàn)證，但是會(huì)將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時(shí)的狀態(tài)。

查詢緩存（MySQL8.0已移除）

常用命令

mysql>show databases; //顯示所有數(shù)據(jù)庫(kù)

mysql>use dbname； //打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)：

mysql>show tables; //顯示數(shù)據(jù)庫(kù)mysql中所有的表；

mysql>describe user; //顯示表mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中user表的列信息）；

連接建立完成后，你就可以執(zhí)行 select 語(yǔ)句了。執(zhí)行邏輯就會(huì)來(lái)到第二步：查詢緩存。 執(zhí)行過(guò)程 MySQL 拿到一個(gè)查詢請(qǐng)求后，會(huì)先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過(guò)這條語(yǔ)句。之前執(zhí)行過(guò)的語(yǔ)句及其結(jié)果可能會(huì)以key-value 對(duì)的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key 是查詢的語(yǔ)句，value 是查詢的結(jié)果。 如果你的查詢能夠直接在這個(gè)緩存中找到 key，那么這個(gè) value 就會(huì)被直接返回給客戶端。 如果語(yǔ)句不在查詢緩存中，就會(huì)繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會(huì)被存入查詢緩存中。你可以看到，如果查詢命中緩存，MySQL 不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作，就可以直接返回結(jié)果，這個(gè)效率會(huì)很高。

思考：大多數(shù)情況查詢緩存就是個(gè)雞肋，為什么呢？ 因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?。查詢緩存的失效非常頻繁，表更新會(huì)導(dǎo)致查詢緩存失效，所以更新頻繁的表緩存命中會(huì)非常低。 因此建議查詢緩存用于靜態(tài)表，強(qiáng)制使用緩存將my.cnf參數(shù)querycachetype 設(shè)置成DEMAND

my.cnf

#query_cache_type有3個(gè)值 0代表關(guān)閉查詢緩存OFF，1代表開(kāi)啟ON，2（DEMAND）代表當(dāng)sql語(yǔ)句中有SQL_CACHE關(guān)鍵詞時(shí)才緩存

query_cache_type=2

這樣對(duì)于默認(rèn)的 SQL 語(yǔ)句都不使用查詢緩存。而對(duì)于你確定要使用查詢緩存的語(yǔ)句，可以用 SQL_CACHE 顯式指定，像下面這個(gè)語(yǔ)句一樣：

mysql> select SQL_CACHE * from test where ID=5；

查看當(dāng)前mysql實(shí)例是否開(kāi)啟緩存機(jī)制

mysql> show global variables like "%query_cache_type%";

監(jiān)控查詢緩存的命中率:

mysql> show status like'%Qcache%'; //查看運(yùn)行的緩存信息

查詢結(jié)果 參數(shù)說(shuō)明

**Qcache_free_blocks:**表示查詢緩存中目前還有多少剩余的blocks，如果該值顯示較大，則說(shuō)明查詢緩存中的內(nèi)存碎片過(guò)多了，可能在一定的時(shí)間進(jìn)行整理。**Qcache_free_memory:**查詢緩存的內(nèi)存大小，通過(guò)這個(gè)參數(shù)可以很清晰的知道當(dāng)前系統(tǒng)的查詢內(nèi)存是否夠用，是多了，還是不夠用，DBA可以根據(jù)實(shí)際情況做出調(diào)整。Qcache_hits:表示有多少次命中緩存。我們主要可以通過(guò)該值來(lái)驗(yàn)證我們的查詢緩存的效果。數(shù)字越大，緩存效果越理想。Qcache_inserts: 表示多少次未命中然后插入，意思是新來(lái)的SQL請(qǐng)求在緩存中未找到，不得不執(zhí)行查詢處理，執(zhí)行查詢處理后把結(jié)果insert到查詢緩存中。這樣的情況的次數(shù)，次數(shù)越多，表示查詢緩存應(yīng)用到的比較少，效果也就不理想。當(dāng)然系統(tǒng)剛啟動(dòng)后，查詢緩存是空的，這很正常。**Qcache_lowmem_prunes:**該參數(shù)記錄有多少條查詢因?yàn)閮?nèi)存不足而被移除出查詢緩存。通過(guò)這個(gè)值，用戶可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整緩存大小。Qcache_not_cached: 表示因?yàn)閝uery_cache_type的設(shè)置而沒(méi)有被緩存的查詢數(shù)量。Qcache_queries_in_cache:當(dāng)前緩存中緩存的查詢數(shù)量。**Qcache_total_blocks:**當(dāng)前緩存的block數(shù)量。

分析器

作用：當(dāng)SQL語(yǔ)句沒(méi)有命中緩存時(shí)，MySQL需要對(duì)SQL語(yǔ)句作解析

分析器先會(huì)做“詞法分析”。你輸入的是由多個(gè)字符串和空格組成的一條 SQL 語(yǔ)句，MySQL 需要識(shí)別出里面的字符串分別是什么，代表什么。 MySQL 從你輸入的"select"這個(gè)關(guān)鍵字識(shí)別出來(lái)，這是一個(gè)查詢語(yǔ)句。它也要把字符串“T”識(shí)別成“表名 T”，把字符串“ID”識(shí)別成“列 ID”。 做完了這些識(shí)別以后，就要做“語(yǔ)法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果，語(yǔ)法分析器會(huì)根據(jù)語(yǔ)法規(guī)則，判斷你輸入的這個(gè) SQL 語(yǔ)句是否滿足 MySQL 語(yǔ)法。 如果你的語(yǔ)句不對(duì)，就會(huì)收到“You have an error in your SQL syntax”的錯(cuò)誤提醒

mysql> select * fro test where id=1;

ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'fro test where id=1' at line 1

詞法分析器原理 詞法分析器分成6個(gè)主要步驟完成對(duì)sql語(yǔ)句的分析

詞法分析語(yǔ)法分析語(yǔ)義分析構(gòu)造執(zhí)行樹(shù)生成執(zhí)行計(jì)劃計(jì)劃的執(zhí)行

下圖是SQL詞法分析的過(guò)程步驟：

SQL語(yǔ)句的分析分為詞法分析與語(yǔ)法分析，mysql的詞法分析由MySQLLex[MySQL自己實(shí)現(xiàn)的]完成，語(yǔ)法分析由Bison生成。關(guān)于語(yǔ)法樹(shù)大家如果想要深入研究可以參考這篇wiki文章：https://en.wikipedia.org/wiki/LR_parser。那么除了Bison外，Java當(dāng)中也有開(kāi)源的詞法結(jié)構(gòu)分析工具例如Antlr4，ANTLR從語(yǔ)法生成一個(gè)解析器，可以構(gòu)建和遍歷解析樹(shù)，可以在IDEA工具當(dāng)中安裝插件：antlr v4 grammar plugin。 經(jīng)過(guò)bison語(yǔ)法分析之后，會(huì)生成一個(gè)這樣的語(yǔ)法樹(shù)

優(yōu)化器

經(jīng)過(guò)了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在開(kāi)始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過(guò)優(yōu)化器的處理 優(yōu)化器是在表里面有多個(gè)索引的時(shí)候，決定使用哪個(gè)索引；或者在一個(gè)語(yǔ)句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時(shí)候，決定各個(gè)表的連接順序。比如你執(zhí)行下面這樣的語(yǔ)句，這個(gè)語(yǔ)句是執(zhí)行兩個(gè)表的 join：

mysql> select * from test1 join test2 using(ID) where test1.name=yangguo and test2.name=xiaolongnv;

既可以先從表 test1 里面取出 name=yangguo的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到表 test2，再判斷 test2 里面 name的值是否等于 yangguo。 也可以先從表 test2 里面取出 name=xiaolongnv 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到 test1，再判斷 test1 里面 name的值是否等于 yangguo。 這兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果是一樣的，但是執(zhí)行的效率會(huì)有不同，而優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個(gè)方案。優(yōu)化器階段完成后，這個(gè)語(yǔ)句的執(zhí)行方案就確定下來(lái)了，然后進(jìn)入執(zhí)行器階段。如果你還有一些疑問(wèn)，比如優(yōu)化器是怎么選擇索引的，有沒(méi)有可能選擇錯(cuò)等等

執(zhí)行器

開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候，要先判斷一下你對(duì)這個(gè)表 T 有沒(méi)有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒(méi)有，就會(huì)返回沒(méi)有權(quán)限的錯(cuò)誤 如果有權(quán)限，就打開(kāi)表繼續(xù)執(zhí)行。打開(kāi)表的時(shí)候，執(zhí)行器就會(huì)根據(jù)表的引擎定義，去使用這個(gè)引擎提供的接口。

mysql> select * from test where id=1;

SQL 執(zhí)行順序

如果查詢無(wú)索引

調(diào)用 InnoDB 引擎接口取這個(gè)表的第一行，判斷 ID 值是不是 10，如果不是則跳過(guò)，如果是則將這行存在結(jié)果集中；調(diào)用引擎接口取“下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯，直到取到這個(gè)表的最后一行。器將上述遍歷過(guò)程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。 如果查詢有索引

第一次調(diào)用的是“取滿足條件的第一行”這個(gè)接口循環(huán)取“滿足條件的下一行”這個(gè)接口 數(shù)據(jù)庫(kù)的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€(gè) rows_examined 的字段，表示這個(gè)語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程中掃描了多少行；數(shù)值表示執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時(shí)候累加的存在場(chǎng)景：執(zhí)行器調(diào)用一次，在引擎內(nèi)部則掃描了多行，因此引擎掃描行數(shù)跟 rows_examined 并不是完全相同的。

bin-log歸檔

什么是bin-log

binlog是Server層實(shí)現(xiàn)的二進(jìn)制日志,他會(huì)記錄我們的cud操作

Bin-log的特點(diǎn)

Binlog在MySQL的Server層實(shí)現(xiàn)（引擎共用）Binlog為邏輯日志,記錄的是一條語(yǔ)句的原始邏輯Binlog不限大小,追加寫入,不會(huì)覆蓋以前的日志

Bin-log的應(yīng)用場(chǎng)景

誤刪了數(shù)據(jù)庫(kù),可以使用binlog進(jìn)行歸檔要使用binlog歸檔，首先我們得記錄binlog，因此需要先開(kāi)啟MySQL的binlog功能

如何開(kāi)啟bin-Log功能

log‐bin=/usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin

注意5.7以及更高版本需要配置本項(xiàng)：server‐id=123454（自定義,保證唯一性）;

#binlog格式，有3種statement,row,mixed

binlog‐format=ROW

#表示每1次執(zhí)行寫入就與硬盤同步，會(huì)影響性能，為0時(shí)表示，事務(wù)提交時(shí)mysql不做刷盤操作，由系統(tǒng)決定

sync‐binlog=1

bin-Log常用命令

mysql> show variables like '%log_bin%'; 查看bin‐log是否開(kāi)啟

mysql> flush logs; 會(huì)多一個(gè)最新的bin‐log日志

mysql> show master status; 查看最后一個(gè)bin‐log日志的相關(guān)信息

mysql> reset master; 清空所有的bin‐log日志

查看bin-Log內(nèi)容

mysql> /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog ‐‐no‐defaults /usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin.000001 查看binlog內(nèi)容

bin-Log歸檔操作

# 從bin‐log恢復(fù)數(shù)據(jù)

恢復(fù)全部數(shù)據(jù)

/usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog ‐‐no‐defaults /usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin.000001

|mysql ‐uroot ‐p tuling(數(shù)據(jù)庫(kù)名)

#恢復(fù)指定位置數(shù)據(jù)

/usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog ‐‐no‐defaults ‐‐start‐position="408" ‐‐stop‐position="731"

/usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin.000001 |mysql ‐uroot ‐p tuling(數(shù)據(jù)庫(kù))

#恢復(fù)指定時(shí)間段數(shù)據(jù)

/usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog ‐‐no‐defaults /usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin.000001

‐‐stop‐date= "2018‐03‐02 12:00:00" ‐‐start‐date= "2019‐03‐02 11:55:00"|mysql ‐uroot ‐p test(數(shù)據(jù)庫(kù))

big-Log測(cè)試用例

定義一個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程，寫入數(shù)據(jù)

drop procedure if exists tproc;

delimiter $$

create procedure tproc(i int)

begin

declare s int default 1;

declare c char(50) default repeat('a',50);

while s<=i do

start transaction;

insert into test values(null,c);

commit;

set s=s+1;

end while;

end$$

delimiter ;

刪除數(shù)據(jù)

mysql> truncate test;

利用binlog歸檔

mysql> /usr/local/mysql/bin/mysqlbinlog ‐‐no‐defaults /usr/local/mysql/data/binlog/mysql‐bin.000001 |mysql ‐uroot ‐p tuling(數(shù)據(jù)庫(kù)名)

歸檔完畢，數(shù)據(jù)恢復(fù)

總結(jié):MySQl執(zhí)行原理和順序

你會(huì)先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上，這時(shí)候接待你的就是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管理連接。（連接器）連接建立完成后，你就可以執(zhí)行 select 語(yǔ)句了。執(zhí)行邏輯就會(huì)來(lái)到第二步：查詢緩存。（查詢緩存）如果沒(méi)有命中查詢緩存，就要開(kāi)始真正執(zhí)行語(yǔ)句了。首先，MySQL 需要知道你要做什么，因此需要對(duì) SQL 語(yǔ)句做解析。（分析器）經(jīng)過(guò)了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在開(kāi)始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過(guò)優(yōu)化器的處理。（優(yōu)化器）開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候，要先判斷一下你對(duì)這個(gè)表 T 有沒(méi)有執(zhí)行查詢的權(quán)限（執(zhí)行器）

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