发布日期: 2023-08-27

MySQL的执行流程

查询执行流程

查询缓存

MySQL 内部自带了一个缓存模块。

MySQL 的缓存默认是关闭的。

show variables like 'query_cache%';

默认关闭的意思就是不推荐使用，为什么 MySQL 不推荐使用它自带的缓存呢?

表里面任何一条数据发生变化的时候，这张表所有缓存都会失效，所以对于有大量数据更新的应用，也不适合。
MySQL 自带的缓存的应用场景有限，第一个是它要求 SQL 语句必须一模一样，中间多一个空格，字母大小写不同都被认为是不同的的 SQL。

在 MySQL 8.0 中，查询缓存已经被移除了。

语法解析和预处理(Parser & Preprocessor)

对语句基于 SQL 语法进行词法和语法分析和语义的解析。

词法解析

词法分析就是把一个完整的 SQL 语句打碎成一个个的单词。
语法解析

语法分析会对 SQL 做一些语法检查，比如单引号有没有闭合，然后根据 MySQL 定义的语法规则，根据 SQL 语句生成一个数据结构。这个数据结构我们把它叫做解析树(select_lex)。
预处理器

如果我写了一个词法和语法都正确的 SQL，但是表名或者字段不存在，会在哪里报错?是在数据库的执行层还是解析器?

实际上还是在解析的时候报错，解析 SQL 的环节里面有个预处理器。

它会检查生成的解析树，解决解析器无法解析的语义。比如，它会检查表和列名是否存在，检查名字和别名，保证没有歧义。
查询优化(Query Optimizer)与查询执行计划

一条 SQL 语句是可以有很多种执行方式的，最终返回相同的结果，他们是等价的。但是如果有这么多种执行方式，这些执行方式怎么得到的?最终选择哪一种去执行?根据什么判断标准去选择?

这个就是 MySQL 的查询优化器的模块(Optimizer)。

查询优化器的目的就是根据解析树生成不同的执行计划(Execution Plan)，然后选择一种最优的执行计划，MySQL 里面使用的是基于开销(cost)的优化器，那种执行计划开销最小，就用哪种。
```
show status like 'Last_query_cost';
```
官网地址

优化器最终会把解析树变成一个查询执行计划，查询执行计划是一个数据结构。

MySQL 提供了一个执行计划的工具。我们在 SQL 语句前面加上 EXPLAIN，就可以看到执行计划的信息。

更新执行流程

如：


update T set c=c+1 where ID=2;

执行器先找引擎取 ID=2 这一行。ID 是主键，引擎直接用树搜索找到这一行。如果 ID=2 这一行所在的数据页本来就在内存中，就直接返回给执行器；否则，需要先从磁盘读入内存，然后再返回。
执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加上 1，比如原来是 N，现在就是 N+1，得到新的一行数据，再调用引擎接口写入这行新数据。
引擎将这行新数据更新到内存中，同时将这个更新操作记录到 redo log 里面，此时 redo log 处于 prepare 状态。然后告知执行器执行完成了，随时可以提交事务。
执行器生成这个操作的 binlog，并把 binlog 写入磁盘。
执行器调用引擎的提交事务接口，引擎把刚刚写入的 redo log 改成提交（commit）状态，更新完成。

缓存池

下一次读取相同的页，先判断是不是在缓冲池里面，如果是，就直接读取，不用再次访问磁盘。

修改数据的时候，先修改缓冲池里面的页。内存的数据页和磁盘数据不一致的时候，我们把它叫做脏页。InnoDB 里面有专门的后台线程把 Buffer Pool 的数据写入到磁盘，每隔一段时间就一次性地把多个修改写入磁盘，这个动作就叫做刷脏。

redo log

redo log 是固定大小的，比如可以配置为一组 4 个文件，每个文件的大小是 1GB，那么这块区域总共就可以记录 4GB 的操作。从头开始写，写到末尾就又回到开头循环写，如下面这个图所示。

write pos 和 checkpoint 之间的是区域上还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint，表示区域满了，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录，把 checkpoint 推进一下。

有了 redo log，InnoDB 就可以保证即使数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为 crash-safe。

binlog

binlog 以事件的形式记录了所有的 DDL 和 DML 语句(因为它记录的是操作而不是数据值，属于逻辑日志)，可以用来做主从复制和数据恢复。
跟 redo log 不一样，它的文件内容是可以追加的，没有固定大小限制。
在开启了 binlog 功能的情况下，我们可以把 binlog 导出成 SQL 语句，把所有的操作重放一遍，来实现数据的恢复。

binlog 的另一个功能就是用来实现主从复制，它的原理就是从服务器读取主服务器的binlog，然后执行一遍。

为什么会有两份日志呢？

MySQL 自带的引擎是 MyISAM，但是 MyISAM 没有 crash-safe 的能力，binlog 日志只能用于归档。而 InnoDB 是另一个公司以插件形式引入 MySQL 的，既然只依靠 binlog 是没有 crash-safe 能力的，所以 InnoDB 使用另外一套日志系统——也就是 redo log 来实现 crash-safe 能力。

redo log 是 InnoDB 引擎特有的；
binlog 是 MySQL 的 Server 层实现的，所有引擎都可以使用。
redo log 是物理日志，记录的是“在某个数据页上做了什么修改”；binlog 是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给 ID=2 这一行的 c 字段加 1 ”。redo log 是循环写的，空间固定会用完；binlog 是可以追加写入的。“追加写”是指 binlog 文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

MySQL 分成三层，跟客户端对接的连接层，真正执行操作的服务层，和跟硬件打交道的存储引擎层

存储引擎

MyISAM(3 个文件)

表级锁定限制了读/写的性能，因此在 Web 和数据仓库配置中，它通常用于只读或以读为主的工作。

特点：
- 支持表级别的锁(插入和更新会锁表)。不支持事务。
- 拥有较高的插入(insert)和查询(select)速度。
- 存储了表的行数(count 速度更快)。
怎么快速向数据库插入 100 万条数据?

我们有一种先用 MyISAM 插入数据，然后修改存储引擎为 InnoDB 的操作
innoDB(2 个文件)

特点:
- 支持事务，支持外键，因此数据的完整性、一致性更高。
- 支持行级别的锁和表级别的锁。
- 支持读写并发，写不阻塞读(MVCC)。
- 特殊的索引存放方式，可以减少 IO，提升查询效率。
适合:经常更新的表，存在并发读写或者有事务处理的业务系统。
Memory(1 个文件)
- 把数据放在内存里面，读写的速度很快，但是数据库重启或者崩溃，数据会全部消失。只适合做临时表。
CSV(3 个文件)

它的表实际上是带有逗号分隔值的文本文件。csv 表允许以 csv 格式导入或转储数据，以便与读写相同格式的脚本和应用程序交换数据。因为 csv 表没有索引，所以通常在正常操作期间将数据保存在 innodb 表中，并且只在导入或导出阶段使用 csv 表。

特点:

不允许空行，不支持索引。格式通用，可以直接编辑，适合在不同数据库之间导入导出。
Archive(2 个文件)

这些紧凑的未索引的表用于存储和检索大量很少引用的历史、存档或安全审计信息。

特点:

不支持索引，不支持 update delete。