在日常工作总结中，数据库我们使用的比较多。
例如，有一个最简单的表，只有一个 id 字段，执行以下查询语句时：
select * from T where id = 1；
我们看到的只是输入一条语句并返回一个结果，但我们不知道该语句在MySQL内部是如何执行的。
这篇文章将从底层分析这条SQL语句的执行经历了哪些过程。
结构
- 连接：管理连接、权限验证。
- 解析器：语法分析。
- Query Cache：查询缓存，如果存在则直接返回。
- 优化器：索引选择、执行计划生成。
- 执行器：执行计划、结果检索。
- 存储引擎：读写接口、数据存储。
总的来说，MySQL可以分为两个主要部分：服务器层和存储引擎层。
服务器层包括连接器、查询缓存、解析器、优化器、执行器等组件。
它包含 MySQL 的大部分核心服务和功能，包括所有内置函数（例如日期、时间、数学和加密函数）。
所有独立于存储引擎的功能，如存储过程、触发器、视图等，都在这一层实现。
存储引擎层负责MySQL中的数据存储和检索。它支持多种存储引擎，包括InnoDB、MyISAM、Memory等。
目前最常用的存储引擎是InnoDB，从MySQL 5.5版本开始它成为默认的存储引擎。MySQL中执行CREATE TABLE建表时，如果不指定引擎类型，则默认使用InnoDB存储引擎。
当然，你也可以在创建表时通过添加参数ENGINE=MEMORY来指定使用Memory引擎。不同的存储引擎有不同的存储和访问表数据的方式，以及不同级别的支持功能。
从图中可以明显看出，不同的存储引擎共享一个公共的服务器层，其中包括连接器、查询缓存、解析器、优化器和执行器等组件。
各个组件的作用
在我们使用您提到的 SQL 语句深入了解执行过程之前，我们先简单了解一下每个组件的作用。
connector连接器
第一步，您将建立与数据库的连接，此时连接器就开始发挥作用。 连接器负责与客户端建立连接、处理身份验证并在整个生命周期中管理连接。
mysql -uroot -p
输入命令后，需要在交互会话中输入密码。 虽然可以使用 -p 将密码直接附加到命令中，但这样做可能会导致密码泄露。 如果您要连接到生产服务器，强烈建议不要这样做。
连接命令中的mysql是一个客户端工具，用于与服务器建立连接。
完成经典的 TCP 握手后，连接器开始使用您提供的用户名和密码来验证您的身份。
如果用户名或密码不正确，您将收到“用户错误导致访问被拒绝”的消息，并且客户端程序将终止其执行。
用户名和密码身份验证成功后，连接器将在权限表中查找经过身份验证的用户的权限。从此时起，连接内的授权逻辑将依赖于在此步骤中获得的权限。这意味着一旦用户成功建立连接，管理员对用户权限所做的任何后续更改都不会影响现有连接的权限。修改将仅应用于新连接，而现有连接将继续使用原始权限设置。
连接建立后，如果不执行任何进一步操作，连接将保持空闲状态。
您可以通过执行 show processlist 命令来查看此空闲连接。在文中提供的图中，Command 列显示 Sleep 的行表示系统中当前存在空闲连接。
如果客户端长时间保持不活动状态，连接器将自动断开连接。此空闲超时的持续时间由 wait_timeout 参数确定，默认值为 8 小时。如果连接断开，客户端再次发送请求，则会收到错误消息：在查询期间丢失与 MySQL 服务器的连接。要继续，将需要重新连接到服务器
在数据库上下文中，长连接是指如果客户端在成功连接后继续发送请求，则使用相同的连接。另一方面，短连接意味着执行几个查询后关闭连接，并为下一个查询建立新连接。
建立连接的过程通常很复杂，建议尽量减少连接建立操作的数量并尽可能使用长连接。但是，如果专门使用长连接，可能会遇到MySQL内存使用快速增加的情况。
这是因为MySQL在执行过程中使用的临时内存是在连接对象内管理的，这些资源只有在连接终止时才会被释放。因此，如果长连接日积月累，就会导致内存使用过多，系统可能会强制终止MySQL（OOM），从而导致异常重启。
针对这个问题，您可以考虑以下两种解决方案：
通过实施这些解决方案之一，您可以有效地管理内存使用情况并减轻长连接对 MySQL 性能的潜在影响。
Query Cache查询缓存
连接建立后，执行 SELECT 语句。这将我们带到第二步：查询缓存。
当MySQL收到查询请求时，首先检查查询缓存以确定该语句是否已经被执行过。先前执行的语句及其结果可以作为键值对直接缓存在内存中。
key代表查询语句，value代表查询结果。如果根据key可以在缓存中找到该查询，则直接返回对应的值给客户端。如果在查询缓存中没有找到该语句，则执行过程继续到后续阶段。执行完成后，结果将存储在查询缓存中。
如果查询到缓存，MySQL可以直接返回结果，而无需执行复杂的操作，从而提高效率。
但是，在大多数情况下，建议不要使用查询缓存。为什么？查询缓存通常弊大于利。
查询缓存失效率较高。每当对表进行更新时，该表的所有相应查询缓存条目都会失效并被清除。因此，存储结果所付出的努力可能是徒劳的，因为它们可以通过一次更新来清除。
对于更新压力较高的数据库，查询缓存命中率可能会非常低。它仅在您拥有很少更新的静态表的情况下才有用。
MySQL 提供了选择性使用查询缓存的选项。通过将 query_cache_type 参数设置为 DEMAND，将为默认 SQL 语句禁用查询缓存。对于要使用查询缓存的特定语句，可以显式指定 SQL_CACHE，如以下语句所示：
select SQL_CACHE * from T where id = 1
需要注意的是，查询缓存的全部功能在 MySQL 8.0 中被删除。从8.0版本开始，该功能被彻底消除。
Parser解析器
如果查询缓存没有命中，MySQL 将继续往下执行。首先，MySQL需要了解你想要做什么，因此它执行SQL语句解析。
解析器从词法分析开始。输入是由多个字符串和空格组成的 SQL 语句。 MySQL 需要识别每个字符串代表什么
根据您的输入，MySQL 根据关键字 select 识别为查询语句。它还将字符串 T 标识为表名 T，将字符串 id 标识为列 id。
在此识别过程之后，执行语法分析。语法分析器根据词法分析的结果判断SQL语句是否满足MySQL的语法规则。如果您的语句中存在语法错误，您将收到一条错误消息，指出您的 SQL 语法有错误。例如，下面的语句缺少 select 中的开头字母 s
elect * from t where id = 1;
----------------------------------
Query 1 ERROR: 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 'elect * from t where id = 1' at line 1
通常我们应该注意消息中“near”后面的内容。
Optimizer优化器
解析阶段之后，MySQL 就明白你想要做什么。在继续执行之前，它会经过优化器的处理。
当表中有多个索引时，优化器决定使用哪个索引。它还决定涉及多个表连接的语句中表的连接顺序。例如，考虑以下在两个表之间执行联接的语句：
select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;
在这条SQL语句中，MySQL可以先从表t1中取出c=10的记录的ID值，然后根据ID值将它们与表t2连接，最后检查t2中d的值是否等于20。或者，也可以先从表t2中取出d=20的记录的ID值，然后根据ID值将它们与表t1连接，最后检查t1中c的值是否等于10。
两种执行方法产生相同的逻辑结果，但它们的效率可能不同。优化器的作用是决定选择哪个执行计划。
优化阶段完成后，该语句的执行计划就确定了，进入执行阶段。
Executor执行器
MySQL 通过解析器知道你想做什么，并通过优化器知道如何做。现在进入执行阶段并开始执行该语句。
执行过程中，首先会检查是否有查询表T所需的权限，如果没有，会返回权限不足的错误。
如果有所需的权限，执行器将继续打开表并开始执行语句。打开表时，执行器通过底层存储引擎提供的接口与底层存储引擎进行交互。
在我们的例子中，表T在ID列上没有索引，执行器中的执行流程如下：
在数据库的慢查询日志中，您可能会发现一个名为 rows_examined 的字段，该字段表示语句执行过程中扫描了多少行。每次执行器调用引擎检索行时，该值都会累积。
在某些情况下，从执行器到引擎的单个调用可能会导致在引擎内部扫描多行。因此，引擎扫描的行数可能并不匹配 rows_examined 的值。
今天给大家介绍一下MySQL的逻辑架构，希望大家对一条SQL语句的完整执行过程的各个阶段有一个初步的印象。
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