【MySQL】MySQL逻辑架构

如果能在头脑中构建一副MySQL各组件之间如何协同工作的架构图，就会有助于深入理解MySQL服务器。

最上层的服务并不是MySQL所独有的，大多数基于网络的客户端/服务器的工具都有类似的架构。比如连接处理、授权认证、安全等等。

第二层架构是MySQL比较有意思的部分。大多数MySQL的核心服务功能都在这一层，包括查询解析、分析、优化、缓存以及所有内置函数（例如，日期，时间，数学和加密函数），所有跨存储引擎的功能都在这一层实现：存储过程，触发器，视图等。

第三层包含了存储引擎。存储引擎负责MySQL中数据的存储和提取。和GNU/Linux下的各种文件系统一样，每个存储引擎都有它的优势和劣势。服务器通过API与存储引擎进行通信。这些接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异，使得这些差异对上层的查询过程透明。存储引擎API包含十几个底层函数，用于执行诸如“开始一个事物”或者“根据主键提取一行记录”等操作。但存储引擎不会去解析SQL（注：InnoDB是一个例外，它会解析外键定义，因为MySQL服务器本身没有实现该功能），不同存储引擎之间也不会互相通信，而只是简单地响应上层服务器的请求。

连接管理与安全

每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程，这个连接的查询只会在这个单独的线程中执行，该线程只能轮流在某个CPU核心或者CPU中运行。服务器会负责缓存线程，因此不需要为每一个新建的连接创建或者销毁线程。（注：MySQL5.5或者更新的版本提供的一个API，支持线程池插件，可以使用池中少量的线程来服务大量的连接）。

当客户端（应用）连接到MySQL服务器时，服务器需要对其进行认证。认证基于用户名，原始主机信息和密码。如果使用了安全套接字（SSL）的方式连接，还可以使用X.509证书认证。一旦客户端连接成功，服务器会继续验证客户端是否具有某个特定查询的权限（例如，是否允许客户端对world数据库的Country表执行SELECT语句）。

优化与执行

MySQL会解析查询，并创建内部数据结构（解析树），然后对其进行各种优化，包括重写查询，决定表的读取顺序，以及选择合适的索引等。用户可以通过特殊的关键字提示（hint）优化器，影响它的决策过程。也可以请求优化器解释（explain）优化过程的各个因素，使用户可以知道服务器是如何进行优化决策的，并提供一个参考基准，便于用户重构查询和schema，修改相关配置，是应用尽可能高效运行。

优化器并不关心使用的是什么存储引擎，但存储引擎对于优化查询是有影响的。优化器会请求存储引擎提供容量或某个具体操作的开销信息，以及表数据的统计信息等。例如，某些存储引擎的某种索引，可能对一些特定的查询有优化。

对于SELECT语句，在解析查询之前，服务器会先检查查询缓存（Query Cache），如果能够在其中找到对应的查询，服务器就不必再执行查询解析、优化和执行的整个过程，而是直接返回查询缓存中的结果集。

如果能在头脑中构建一副MySQL各组件之间如何协同工作的架构图，就会有助于深入理解MySQL服务器。

最上层的服务并不是MySQL所独有的，大多数基于网络的客户端/服务器的工具都有类似的架构。比如连接处理、授权认证、安全等等。

第二层架构是MySQL比较有意思的部分。大多数MySQL的核心服务功能都在这一层，包括查询解析、分析、优化、缓存以及所有内置函数（例如，日期，时间，数学和加密函数），所有跨存储引擎的功能都在这一层实现：存储过程，触发器，视图等。

第三层包含了存储引擎。存储引擎负责MySQL中数据的存储和提取。和GNU/Linux下的各种文件系统一样，每个存储引擎都有它的优势和劣势。服务器通过API与存储引擎进行通信。这些接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异，使得这些差异对上层的查询过程透明。存储引擎API包含十几个底层函数，用于执行诸如“开始一个事物”或者“根据主键提取一行记录”等操作。但存储引擎不会去解析SQL（注：InnoDB是一个例外，它会解析外键定义，因为MySQL服务器本身没有实现该功能），不同存储引擎之间也不会互相通信，而只是简单地响应上层服务器的请求。

连接管理与安全

每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程，这个连接的查询只会在这个单独的线程中执行，该线程只能轮流在某个CPU核心或者CPU中运行。服务器会负责缓存线程，因此不需要为每一个新建的连接创建或者销毁线程。（注：MySQL5.5或者更新的版本提供的一个API，支持线程池插件，可以使用池中少量的线程来服务大量的连接）。

当客户端（应用）连接到MySQL服务器时，服务器需要对其进行认证。认证基于用户名，原始主机信息和密码。如果使用了安全套接字（SSL）的方式连接，还可以使用X.509证书认证。一旦客户端连接成功，服务器会继续验证客户端是否具有某个特定查询的权限（例如，是否允许客户端对world数据库的Country表执行SELECT语句）。

优化与执行

MySQL会解析查询，并创建内部数据结构（解析树），然后对其进行各种优化，包括重写查询，决定表的读取顺序，以及选择合适的索引等。用户可以通过特殊的关键字提示（hint）优化器，影响它的决策过程。也可以请求优化器解释（explain）优化过程的各个因素，使用户可以知道服务器是如何进行优化决策的，并提供一个参考基准，便于用户重构查询和schema，修改相关配置，是应用尽可能高效运行。

优化器并不关心使用的是什么存储引擎，但存储引擎对于优化查询是有影响的。优化器会请求存储引擎提供容量或某个具体操作的开销信息，以及表数据的统计信息等。例如，某些存储引擎的某种索引，可能对一些特定的查询有优化。

对于SELECT语句，在解析查询之前，服务器会先检查查询缓存（Query Cache），如果能够在其中找到对应的查询，服务器就不必再执行查询解析、优化和执行的整个过程，而是直接返回查询缓存中的结果集。

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