MySQL数据库工作原理

接触一个新的事物的时候，是有必要从其工作原理入手，弄清楚这个东西的来龙去脉，为接下来的继续深入学习做好铺垫，掌握好其原理有助于我们从整体上来把握这个东西，并且帮助我们在排错过程中理清思路。接下来，还是从MySQL的工作原理开始入手，下面先来一张经典的图：

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上面的图就是mysql的内部架构，可以清楚的看到Mysql是由SQL接口，解析器，优化器，缓存，存储引擎组成的。

下面是关于上述部件的介绍：

1. connectors

   与其他编程语言中的sql 语句进行交互，如php、java等。

2. Management Serveices & Utilities

   系统管理和控制工具

3. Connection Pool (连接池)

管理缓冲用户连接，线程处理等需要缓存的需求

4. SQL Interface (SQL接口)
   接受用户的SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如select from就是调用SQL Interface

5. Parser （解析器）
   SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。
   主要功能：
   a . 将SQL语句分解成数据结构，并将这个结构传递到后续步骤，后面SQL语句的传递和处理就是基于这个结构的
   b. 如果在分解构成中遇到错误，那么就说明这个sql语句是不合理的，语句将不会继续执行下去

6. Optimizer (查询优化器)
   SQL语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化(产生多种执行计划,最终数据库会选择最优化的方案去执行,尽快返会结果) 他使用的是“选取-投影-联接”策略进行查询。
   用一个例子就可以理解： select uid,name from user where gender = 1;
   这个select 查询先根据where 语句进行选取，而不是先将表全部查询出来以后再进行gender过滤
   这个select查询先根据uid和name进行属性投影，而不是将属性全部取出以后再进行过滤
   将这两个查询条件联接起来生成最终查询结果.

7. Cache和Buffer (查询缓存)
   如果查询缓存有命中的查询结果，查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。
   这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，key缓存，权限缓存等

8.Engine (存储引擎)

存储引擎是MySql中具体的与文件打交道的子系统。也是Mysql最具有特色的一个地方。

Mysql的存储引擎是插件式的。它根据MySql AB公司提供的文件访问层的一个抽象接口来定制一种文件访问机制（这种访问机制就叫存储引擎）

SQL 语句执行过程

数据库通常不会被直接使用，而是由其他编程语言通过SQL语句调用mysql，由mysql处理并返回执行结果。那么Mysql接受到SQL语句后，又是如何处理的呢？

首先程序的请求会通过mysql的connectors与其进行交互，请求到处后，会暂时存放在连接池（connection pool)中并由处理器（Management Serveices & Utilities）管理。当该请求从等待队列进入到处理队列，管理器会将该请求丢给SQL接口（SQL Interface）。SQL接口接收到请求后，它会将请求进行hash处理并与缓存中的结果进行对比，如果完全匹配则通过缓存直接返回处理结果；否则，需要完整的走一趟流程：

(1)由SQL接口丢给后面的解释器（Parser），上面已经说到，解释器会判断SQL语句正确与否，若正确则将其转化为数据结构。

(2)解释器处理完，便来到后面的优化器（Optimizer），它会产生多种执行计划,最终数据库会选择最优化的方案去执行,尽快返会结果。

(3)确定最优执行计划后，SQL语句此时便可以交由存储引擎（Engine）处理，存储引擎将会到后端的存储设备中取得相应的数据，并原路返回给程序。

这里有几点需要注意：

(1)如何缓存查询数据？

存储引擎处理完数据，并将其返回给程序的同时，它还会将一份数据保留在缓存中，以便更快速的处理下一次相同的请求。具体情况是，mysql会将查询的语句、执行结果等进行hash，并保留在cache中，等待下次查询。

(2)buffer与cache的区别？

从上面的图可以看到，缓存那里实际上有buffer和cache两个，那它们之间是否有什么不同呢？简单的说就是，buffer是写缓存，cache是读缓存。

(3)如何判断缓存中是否已缓存需要的数据

这里可能有一个误区，觉得处理SQL语句的时候，为了判断是否已缓存查询结果，会将整个流程走一遍，取得执行结果后再与需要的进行对比，看看是否命中，并以此说，既然不管缓存中有没有缓存到查询内容，都要整个流程走一遍，那么缓存的优势又在哪里？？

实际上，并非如此，在第一次查询后，mysql便将查询语句以及查询结果进行hash处理并保留在缓存中，SQL查询到达之后，对其进行同样的hash处理后，将两个hash值进行对照，如果一样，则命中，从缓存中返回查询结果；否则，需要整个流程走一遍。