客户端进程向服务器进程发送一段文本(MySQL语句),服务器进程处理后再向客户端进程发送一段文本(处理结果)。
从图中我们可以看出,服务器程序处理来自客户端的查询请求大致需要经过三个部分,分别是 连接管理 、 解析与优化 、 存储引擎 。
1.6.1 连接管理
客户端进程可以采用我们上边介绍的 TCP/IP 、 命名管道或共享内存 、 Unix域套接字 这几种方式之一来与服务器进程建立连接,每当有一个客户端进程连接到服务器进程时,服务器进程都会创建一个线程来专门处理与这个客户端的交互,当该客户端退出时会与服务器断开连接,服务器并不会立即把与该客户端交互的线程销毁掉,而是把它缓存起来,在另一个新的客户端再进行连接时,把这个缓存的线程分配给该新客户端。这样就起到了不频繁创建和销毁线程的效果,从而节省开销。从这一点大家也能看出, MySQL 服务器会为每一个连接进来的客户端分配一个线程,但是线程分配的太多了会严重影响系统性能,所以我们也需要限制一下可以同时连接到服务器的客户端数量。
在客户端程序发起连接的时候,需要携带主机信息、用户名、密码,服务器程序会对客户端程序提供的这些信息进行认证,如果认证失败,服务器程序会拒绝连接。另外,如果客户端程序和服务器程序不运行在一台计算机上,我们还可以采用使用了 SSL (安全套接字)的网络连接进行通信,来保证数据传输的安全性。
当连接建立后,与该客户端关联的服务器线程会一直等待客户端发送过来的请求, MySQL 服务器接收到的请求只是一个文本消息,该文本消息还要经过各种处理。
1.6.2 解析与优化
1.6.2.1 查询缓存
MySQL服务器处理查询请求的时候,会把刚刚处理过的查询请求和结果缓存起来,如果下次有一样的请求过来,直接从缓存中查找结果就好了。这个查询缓存可以在不同客户端之间共享,也就是说如果客户端A刚刚查询了一个语句,而客户端B之后发送了同样的查询请求,那么客户端B的这次查询就可以直接使用查询缓存中的数据。
不过,如果两个查询请求在任何字符上的不同(例如:空格、注释、大小写),都会导致缓存不会命中。另外,如果查询请求中包含某些系统函数、用户自定义变量和函数、一些系统表,如mysql 、information_schema、 performance_schema 数据库中的表,那这个请求就不会被缓存。
既然是缓存,那就有它缓存失效的时候。MySQL的缓存系统会监测涉及到的每张表,只要该表的结构或者数据被修改,如对该表使用了 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 TRUNCATE TABLE 、 ALTER TABLE 、 DROP TABLE 或DROP DATABASE 语句,那使用该表的所有高速缓存查询都将变为无效并从高速缓存中删除。
1.6.2.2 语法解析
如果查询缓存没有命中,接下来就需要进入正式的查询阶段了。因为客户端程序发送过来的请求只是一段文本而已,所以 MySQL 服务器程序首先要对这段文本做分析,判断请求的语法是否正确,然后从文本中将要查询的表、各种查询条件都提取出来放到 MySQL 服务器内部使用的一些数据结构上来。
1.6.2.3 查询优化
语法解析之后,服务器程序获得到了需要的信息,比如要查询的列是哪些,表是哪个,搜索条件是什么等等。因为我们自己写的效率不够高,MySQL 的优化程序会对我们的语句做一些优化,如外连接转换为内连接、表达式简化、子查询转为连接等,优化的结果就是生成一个执行计划,这个执行计划表明了应该使用哪些索引进行查询,表之间的连接顺序是啥样的。我们可以使用EXPLAIN 语句来查看某个语句的执行计划。
1.6.3 存储引擎
截止到服务器程序完成了查询优化为止,还没有真正的去访问真实的数据表, MySQL 服务器把数据的存储和提取操作都封装到了一个叫 存储引擎 的模块里。我们知道 表 是由一行一行的记录组成的,但这只是一个逻辑上的概念,物理上如何表示记录,怎么从表中读取数据,怎么把数据写入具体的物理存储器上,这都是 存储引擎 负责的事情。为了实现不同的功能, MySQL 提供了各式各样的 存储引擎 ,不同 存储引擎 管理的表具体的存储结构可能不同,采用的存取算法也可能不同。
为了管理方便,人们把 连接管理 、 查询缓存 、 语法解析 、 查询优化 这些并不涉及真实数据存储的功能划分为 MySQL server 的功能,把真实存取数据的功能划分为 存储引擎 的功能。各种不同的存储引擎向上边的 MySQLserver 层提供统一的调用接口(也就是存储引擎API),包含了几十个底层函数,像"读取索引第一条内容"、"读取索引下一条内容"、"插入记录"等等。
所以在 MySQL server 完成了查询优化后,只需按照生成的执行计划调用底层存储引擎提供的API,获取到数据后返回给客户端就好了。