SQL 쿼리문이 실행되는 방식을 분석합니다.

먼저 id 필드가 있는 user_info 테이블이 있습니다. 다음 쿼리 문을 실행하세요.

select * from user_info where id = 1;

반환된 결과는 다음과 같습니다.

MySQL 기본 아키텍처 다이어그램:

(관련 비디오 튜토리얼 권장: mysql 비디오 튜토리얼)

일반적으로 MySQL은 서버 계층과 스토리지 엔진 계층의 두 부분으로 나뉩니다.

서버 레이어에는 커넥터, 쿼리 캐시, 분석기, 실행기 등은 물론 모든 내장 기능(예: 날짜, 시간, 수학 및 암호화 기능 등)과 교차 스토리지 엔진 기능(예: 저장 기능)이 포함됩니다. 프로시저, 트리거, 보기) ).

스토리지 엔진 계층은 데이터 저장 및 검색을 담당하며 InnoDB, MyISAM 및 Memory와 같은 여러 스토리지 엔진을 지원합니다. MySQL 5.5.5 이후의 기본 스토리지 엔진은 InnoDB입니다.

Connector

SQL 문을 쿼리하기 전에 먼저 커넥터에서 수행하는 MySQL과의 연결을 설정해야 합니다. 커넥터는 클라이언트와의 연결 설정, 권한 획득, 연결 유지 및 관리를 담당합니다. 연결 명령은 다음과 같습니다.

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

비밀번호를 입력하세요. 확인이 통과된 후 커넥터는 권한 테이블을 확인하여 보유한 권한을 찾습니다. 이후 이 연결의 권한 판단 논리는 여기에서 읽은 권한에 따라 달라집니다. 사용자 연결이 성공적으로 설정된 후에는 관리자가 사용자의 권한을 수정하더라도 수정 후에는 새 연결에만 새 권한 설정이 사용됩니다.

연결이 완료된 후 후속 조치가 없으면 연결은 유휴 상태가 됩니다. show processlist 명령에서 확인할 수 있습니다. 결과는 다음과 같습니다.

클라이언트가 너무 오랫동안 비활성 상태이면 커넥터가 자동으로 연결을 끊습니다. 이 시간은 wait_timeout 매개변수에 의해 제어되며 기본값은 8시간입니다. 연결이 끊어진 후 클라이언트가 다시 요청을 보내면 오류 알림을 받게 됩니다. Lost connection to MySQL server during query

긴 연결 및 짧은 연결

데이터베이스에서 긴 연결은 연결이 성공한 후, if 클라이언트가 계속 요청하면 항상 동일한 연결을 사용합니다. 짧은 연결은 몇 번의 쿼리가 실행된 후 연결이 끊어지고 다음 쿼리를 위해 새 연결이 다시 설정되는 것을 의미합니다.

연결을 설정하는 과정은 일반적으로 복잡합니다. 사용 중에는 연결을 설정하는 작업을 최소화하고 긴 연결을 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 긴 연결을 모두 사용한 후 MySQL이 차지하는 메모리가 매우 빠르게 증가하는 경우가 있는데, 이는 MySQL이 실행 중에 일시적으로 사용하는 메모리를 연결 개체에서 관리하기 때문입니다.

이 리소스는 연결이 끊어지면 해제됩니다. 따라서 긴 연결이 누적되면 너무 많은 메모리를 차지하여 시스템(OOM)에 의해 강제로 종료되는 현상으로 판단하면 MySQL이 비정상적으로 다시 시작됩니다.

이 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까? 다음 두 가지 옵션을 고려할 수 있습니다.

긴 연결을 정기적으로 끊습니다. 일정 기간 사용 후 또는 프로그램에서 메모리를 차지하는 큰 쿼리가 실행된 것으로 판단한 후 연결이 끊어진 후 쿼리가 필요했다가 다시 연결됩니다. MySQL 5.7 이상의 경우 각 대규모 작업 후에 mysql_reset_connection을 실행하여 연결 리소스를 다시 초기화할 수 있습니다. 이 프로세스에는 재연결 및 권한 확인이 필요하지 않지만 방금 생성된 상태로 연결을 복원합니다.

Query Cache

연결이 설정된 후 select 문이 실행되기 시작합니다. 실행 전에 캐시가 먼저 쿼리됩니다.

MySQL은 쿼리 요청을 받은 후 먼저 캐시에 쿼리하여 이 명령문이 실행되었는지 확인합니다. 실행된 명령문과 그 결과는 키-값 쌍의 형태로 특정 메모리 영역에 저장됩니다. 키는 쿼리문이고, 값은 쿼리 결과입니다. 쿼리가 이 캐시에서 직접 키를 찾을 수 있으면
값이 클라이언트에 직접 반환됩니다.

문이 쿼리 캐시에 없으면 후속 실행 단계로 계속됩니다. 실행이 완료된 후 실행 결과는 쿼리 캐시에 저장됩니다. 쿼리가 캐시에 도달하면 MySQL은 후속 복잡한 작업을 수행하지 않고 결과를 직접 반환할 수 있으므로 효율성이 향상됩니다.

但是查询缓存的失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。如果业务中需要有一张静态表，很长时间才会更新一次。

比如，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。MySQL 提供了这种按需使用的方式。可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，对于默认的 SQL 语句都将不使用查询缓存。而对于你确定要使用查询缓存的语句，可以用 SQL_CACHE 显式指定，如下：

mysql> select SQL_CACHE * from user_info where id = 1;

MySQL 8.0 版本将查询缓存的功能删除了。

分析器（Analyzer）

如果查询缓存未命中，就要开始执行语句了。首先，MySQL 需要对 SQL 语句进行解析。

分析器先会做词法分析。SQL 语句是由多个字符串和空格组成的，MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。MySQL 从你输入的 select 这个关键字识别出来，这是查询语句。它也要把字符串 user_info 识别成表名，把字符串 id 识别成列名。之后就要做语法分析。根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则，判断输入的 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

如果你 SQL 语句不对，就会收到 You have an error in your SQL syntax 的错误提醒，比如下面这个语句 from 写成了 form。

mysql> select * form user_info  where id = 1;
1064 - 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 'form user_info  where id = 1' at line 1

一般语法错误会提示第一个出现错误的位置，所以要关注的是紧接 use near 的内容。

优化器（Optimizer）

经过分析器的词法分析和语法分析后，还要经过优化器的处理。

优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序。比如你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的 join：

mysql> SELECT * FROM order_master JOIN order_detail USING (order_id) WHERE order_master.pay_status = 0 AND order_detail.detail_id = 1558963262141624521;

既可以先从表 order_master 里面取出 pay_status = 0 的记录的 order_id 值，再根据 order_id 值关联到表 order_detail，再判断 order_detail 里面 detail_id 的值是否等于 1558963262141624521。

也可以先从表 order_detail 里面取出 detail_id = 1558963262141624521 的记录的 order_id 值，再根据 order_id 值关联到 order_master，再判断 order_master 里面 pay_status 的值是否等于 0。

这两种执行方法的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，然后进入执行器阶段。

执行器（Actuator）

MySQL 通过分析器知道了要做什么，通过优化器知道了该怎么做，于是就进入了执行器阶段，开始执行语句。

开始执行的时候，要先判断一下你对这个表 user_info 有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误，如下所示 (如果命中查询缓存，会在查询缓存返回结果的时候，做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限)。

mysql> select * from user_info where id = 1;ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'wupx'@'localhost' for table 'user_info'

如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。比如我们这个例子中的表 user_info 中，id 字段没有索引，那么执行器的执行流程是这样的：

1、调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行，判断 id 值是不是 1，如果不是则跳过，如果是则将这行存在结果集中；

2、调用引擎接口取下一行，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。

3、执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

对于有索引的表，第一次调用的是取满足条件的第一行这个接口，之后循环取满足条件的下一行这个接口。

数据库的慢查询日志中有 rows_examined 字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。在有些场景下，执行器调用一次，在引擎内部则扫描了多行，因此引擎扫描行数跟 rows_examined 并不是完全相同的。

总结

主要通过对一个 SQL 语句完整执行过程进行讲解，介绍 MySQL 的逻辑架构，MySQL 主要包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器这几个模块。

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