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新手入門(mén)Mysql--sql執(zhí)行過(guò)程

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1. 流程

2. 核心架構(gòu)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) MySQL 主要分為 Server 層和存儲(chǔ)引擎層:

  • Server 層:主要包括連接器、查詢(xún)緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等,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,函數(shù)等,還有一個(gè)通用的日志模塊 binglog 日志模塊。
  • 存儲(chǔ)引擎: 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取,采用可以替換的插件式架構(gòu),支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個(gè)存儲(chǔ)引擎,其中 InnoDB 引擎有自有的日志模塊 redolog 模塊?,F(xiàn)在最常用的存儲(chǔ)引擎是 InnoDB,它從 MySQL 5.5.5 版本開(kāi)始就被當(dāng)做默認(rèn)存儲(chǔ)引擎了。

 2.1 Server 層基本組件介紹

1.連接器

連接器主要和身份認(rèn)證和權(quán)限相關(guān)的功能相關(guān),就好比一個(gè)級(jí)別很高的門(mén)衛(wèi)一樣。

主要負(fù)責(zé)用戶登錄數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行用戶的身份認(rèn)證,包括校驗(yàn)賬戶密碼,權(quán)限等操作,如果用戶賬戶密碼已通過(guò),連接器會(huì)到權(quán)限表中查詢(xún)?cè)撚脩舻乃袡?quán)限,之后在這個(gè)連接里的權(quán)限邏輯判斷都是會(huì)依賴(lài)此時(shí)讀取到的權(quán)限數(shù)據(jù),也就是說(shuō),后續(xù)只要這個(gè)連接不斷開(kāi),即時(shí)管理員修改了該用戶的權(quán)限,該用戶也是不受影響的。

2.查詢(xún)緩存(MySQL 8.0 版本后移除)

查詢(xún)緩存主要用來(lái)緩存我們所執(zhí)行的 SELECT 語(yǔ)句以及該語(yǔ)句的結(jié)果集。

連接建立后,執(zhí)行查詢(xún)語(yǔ)句的時(shí)候,會(huì)先查詢(xún)緩存,MySQL 會(huì)先校驗(yàn)這個(gè) sql 是否執(zhí)行過(guò),以 Key-Value 的形式緩存在內(nèi)存中,Key 是查詢(xún)預(yù)計(jì),Value 是結(jié)果集。如果緩存 key 被命中,就會(huì)直接返回給客戶端,如果沒(méi)有命中,就會(huì)執(zhí)行后續(xù)的操作,完成后也會(huì)把結(jié)果緩存起來(lái),方便下一次調(diào)用。當(dāng)然在真正執(zhí)行緩存查詢(xún)的時(shí)候還是會(huì)校驗(yàn)用戶的權(quán)限,是否有該表的查詢(xún)條件。

MySQL 查詢(xún)不建議使用緩存,因?yàn)椴樵?xún)緩存失效在實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中可能會(huì)非常頻繁,假如你對(duì)一個(gè)表更新的話,這個(gè)表上的所有的查詢(xún)緩存都會(huì)被清空。對(duì)于不經(jīng)常更新的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō),使用緩存還是可以的。

所以,一般在大多數(shù)情況下我們都是不推薦去使用查詢(xún)緩存的。

MySQL 8.0 版本后刪除了緩存的功能,官方也是認(rèn)為該功能在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景比較少,所以干脆直接刪掉了。

3.分析器

MySQL 沒(méi)有命中緩存,那么就會(huì)進(jìn)入分析器,分析器主要是用來(lái)分析 SQL 語(yǔ)句是來(lái)干嘛的,分析器也會(huì)分為幾步:

  1. 第一步,詞法分析,一條 SQL 語(yǔ)句有多個(gè)字符串組成,首先要提取關(guān)鍵字,比如 select,提出查詢(xún)的表,提出字段名,提出查詢(xún)條件等等。做完這些操作后,就會(huì)進(jìn)入第二步。
  2. 第二步,語(yǔ)法分析,主要就是判斷你輸入的 sql 是否正確,是否符合 MySQL 的語(yǔ)法。

完成這 2 步之后,MySQL 就準(zhǔn)備開(kāi)始執(zhí)行了,但是如何執(zhí)行,怎么執(zhí)行是最好的結(jié)果呢?這個(gè)時(shí)候就需要優(yōu)化器上場(chǎng)了。

4.優(yōu)化器

優(yōu)化器的作用就是它認(rèn)為的最優(yōu)的執(zhí)行方案去執(zhí)行(有時(shí)候可能也不是最優(yōu),這篇文章涉及對(duì)這部分知識(shí)的深入講解),比如多個(gè)索引的時(shí)候該如何選擇索引,多表查詢(xún)的時(shí)候如何選擇關(guān)聯(lián)順序等。

可以說(shuō),經(jīng)過(guò)了優(yōu)化器之后可以說(shuō)這個(gè)語(yǔ)句具體該如何執(zhí)行就已經(jīng)定下來(lái)。

5.執(zhí)行器

當(dāng)選擇了執(zhí)行方案后,MySQL 就準(zhǔn)備開(kāi)始執(zhí)行了,首先執(zhí)行前會(huì)校驗(yàn)該用戶有沒(méi)有權(quán)限,如果沒(méi)有權(quán)限,就會(huì)返回錯(cuò)誤信息,如果有權(quán)限,就會(huì)去調(diào)用引擎的接口,返回接口執(zhí)行的結(jié)果。

3. 語(yǔ)句分析

3.1 查詢(xún)語(yǔ)句

sql 可以分為兩種,一種是查詢(xún),一種是更新(增加,更新,刪除)。我們先分析下查詢(xún)語(yǔ)句,語(yǔ)句如下:

select * from tb_student A where A.age=‘18' and A.name=' 張三 ';

結(jié)合上面的說(shuō)明,我們分析下這個(gè)語(yǔ)句的執(zhí)行流程:

先檢查該語(yǔ)句是否有權(quán)限,如果沒(méi)有權(quán)限,直接返回錯(cuò)誤信息,如果有權(quán)限,在 MySQL8.0 版本以前,會(huì)先查詢(xún)緩存,以這條 sql 語(yǔ)句為 key 在內(nèi)存中查詢(xún)是否有結(jié)果,如果有直接緩存,如果沒(méi)有,執(zhí)行下一步。

通過(guò)分析器進(jìn)行詞法分析,提取 sql 語(yǔ)句的關(guān)鍵元素,比如提取上面這個(gè)語(yǔ)句是查詢(xún) select,提取需要查詢(xún)的表名為 tb_student,需要查詢(xún)所有的列,查詢(xún)條件是這個(gè)表的 id=‘1'。然后判斷這個(gè) sql 語(yǔ)句是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤,比如關(guān)鍵詞是否正確等等,如果檢查沒(méi)問(wèn)題就執(zhí)行下一步。

接下來(lái)就是優(yōu)化器進(jìn)行確定執(zhí)行方案,上面的 sql 語(yǔ)句,可以有兩種執(zhí)行方案:

a. 先查詢(xún)學(xué)生表中姓名為“張三”的學(xué)生,然后判斷是否年齡是 18。
b. 先找出學(xué)生中年齡 18 歲的學(xué)生,然后再查詢(xún)姓名為“張三”的學(xué)生。

那么優(yōu)化器根據(jù)自己的優(yōu)化算法進(jìn)行選擇執(zhí)行效率最好的一個(gè)方案(優(yōu)化器認(rèn)為,有時(shí)候不一定最好)。那么確認(rèn)了執(zhí)行計(jì)劃后就準(zhǔn)備開(kāi)始執(zhí)行了。

進(jìn)行權(quán)限校驗(yàn),如果沒(méi)有權(quán)限就會(huì)返回錯(cuò)誤信息,如果有權(quán)限就會(huì)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)引擎接口,返回引擎的執(zhí)行結(jié)果。

3.2 更新語(yǔ)句

以上就是一條查詢(xún) sql 的執(zhí)行流程,那么接下來(lái)我們看看一條更新語(yǔ)句如何執(zhí)行的呢?sql 語(yǔ)句如下:

update tb_student A set A.age=‘19' where A.name=' 張三 ';

我們來(lái)給張三修改下年齡,在實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)肯定不會(huì)設(shè)置年齡這個(gè)字段的,不然要被技術(shù)負(fù)責(zé)人打的。其實(shí)條語(yǔ)句也基本上會(huì)沿著上一個(gè)查詢(xún)的流程走,只不過(guò)執(zhí)行更新的時(shí)候肯定要記錄日志啦,這就會(huì)引入日志模塊了,MySQL 自帶的日志模塊式 binlog(歸檔日志) ,所有的存儲(chǔ)引擎都可以使用,我們常用的 InnoDB 引擎還自帶了一個(gè)日志模塊 redo log(重做日志),我們就以 InnoDB 模式下來(lái)探討這個(gè)語(yǔ)句的執(zhí)行流程。流程如下:

先查詢(xún)到張三這一條數(shù)據(jù),如果有緩存,也是會(huì)用到緩存。

然后拿到查詢(xún)的語(yǔ)句,把 age 改為 19,然后調(diào)用引擎 API 接口,寫(xiě)入這一行數(shù)據(jù),InnoDB 引擎把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中,同時(shí)記錄 redo log,此時(shí) redo log 進(jìn)入 prepare 狀態(tài),然后告訴執(zhí)行器,執(zhí)行完成了,隨時(shí)可以提交。

執(zhí)行器收到通知后記錄 binlog,然后調(diào)用引擎接口,提交 redo log 為提交狀態(tài)。

更新完成。

這里肯定有同學(xué)會(huì)問(wèn),為什么要用兩個(gè)日志模塊,用一個(gè)日志模塊不行嗎?

這是因?yàn)樽铋_(kāi)始 MySQL 并沒(méi)與 InnoDB 引擎( InnoDB 引擎是其他公司以插件形式插入 MySQL 的) ,MySQL 自帶的引擎是 MyISAM,但是我們知道 redo log 是 InnoDB 引擎特有的,其他存儲(chǔ)引擎都沒(méi)有,這就導(dǎo)致會(huì)沒(méi)有 crash-safe 的能力(crash-safe 的能力即使數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生異常重啟,之前提交的記錄都不會(huì)丟失),binlog 日志只能用來(lái)歸檔。

并不是說(shuō)只用一個(gè)日志模塊不可以,只是 InnoDB 引擎就是通過(guò) redo log 來(lái)支持事務(wù)的。那么,又會(huì)有同學(xué)問(wèn),我用兩個(gè)日志模塊,但是不要這么復(fù)雜行不行,為什么 redo log 要引入 prepare 預(yù)提交狀態(tài)?這里我們用反證法來(lái)說(shuō)明下為什么要這么做?

先寫(xiě) redo log 直接提交,然后寫(xiě) binlog,假設(shè)寫(xiě)完 redo log 后,機(jī)器掛了,binlog 日志沒(méi)有被寫(xiě)入,那么機(jī)器重啟后,這臺(tái)機(jī)器會(huì)通過(guò) redo log 恢復(fù)數(shù)據(jù),但是這個(gè)時(shí)候 bingog 并沒(méi)有記錄該數(shù)據(jù),后續(xù)進(jìn)行機(jī)器備份的時(shí)候,就會(huì)丟失這一條數(shù)據(jù),同時(shí)主從同步也會(huì)丟失這一條數(shù)據(jù)。

先寫(xiě) binlog,然后寫(xiě) redo log,假設(shè)寫(xiě)完了 binlog,機(jī)器異常重啟了,由于沒(méi)有 redo log,本機(jī)是無(wú)法恢復(fù)這一條記錄的,但是 binlog 又有記錄,那么和上面同樣的道理,就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的情況。

如果采用 redo log 兩階段提交的方式就不一樣了,寫(xiě)完 binglog 后,然后再提交 redo log 就會(huì)防止出現(xiàn)上述的問(wèn)題,從而保證了數(shù)據(jù)的一致性。那么問(wèn)題來(lái)了,有沒(méi)有一個(gè)極端的情況呢?假設(shè) redo log 處于預(yù)提交狀態(tài),binglog 也已經(jīng)寫(xiě)完了,這個(gè)時(shí)候發(fā)生了異常重啟會(huì)怎么樣呢? 這個(gè)就要依賴(lài)于 MySQL 的處理機(jī)制了,MySQL 的處理過(guò)程如下:

判斷 redo log 是否完整,如果判斷是完整的,就立即提交。

如果 redo log 只是預(yù)提交但不是 commit 狀態(tài),這個(gè)時(shí)候就會(huì)去判斷 binlog 是否完整,如果完整就提交 redo log, 不完整就回滾事務(wù)。

這樣就解決了數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題。

4. 總結(jié)

  • MySQL 主要分為 Server 層和引擎層,Server 層主要包括連接器、查詢(xún)緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器,同時(shí)還有一個(gè)日志模塊(binlog),這個(gè)日志模塊所有執(zhí)行引擎都可以共用,redolog 只有 InnoDB 有。
  • 引擎層是插件式的,目前主要包括,MyISAM,InnoDB,Memory 等。
  • SQL 等執(zhí)行過(guò)程分為兩類(lèi),一類(lèi)對(duì)于查詢(xún)等過(guò)程如下:權(quán)限校驗(yàn)—》查詢(xún)緩存—》分析器—》優(yōu)化器—》權(quán)限校驗(yàn)—》執(zhí)行器—》引擎
  • 對(duì)于更新等語(yǔ)句執(zhí)行流程如下:分析器----》權(quán)限校驗(yàn)----》執(zhí)行器—》引擎—redo log prepare—》binlog—》redo log commit

這篇文章就到這了,希望大家可以多多關(guān)注腳本之家的其他內(nèi)容!

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