執(zhí)行如下 SQL，我們看到的只是輸入一條語句，返回一個(gè)結(jié)果，卻不知道這條語句在 MySQL 內(nèi)部的執(zhí)行過程。

select * from where id ='1';

上圖給出的是 MySQL 的基本架構(gòu)示意圖，從中你可以清楚地看到 SQL 語句在 MySQL 的各個(gè)功能模塊中的執(zhí)行過程。大體來說，MySQL 可以分為 Server 層和存儲(chǔ)引擎層兩部分。

Server 層包括連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等，涵蓋 MySQL 的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期、時(shí)間、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)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)過程、觸發(fā)器、視圖等。

而存儲(chǔ)引擎層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和提取。其架構(gòu)模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個(gè)存儲(chǔ)引擎?，F(xiàn)在最常用的存儲(chǔ)引擎是 InnoDB，它從 MySQL 5.5.5 版本開始成為了默認(rèn)存儲(chǔ)引擎。也可以通過指定存儲(chǔ)引擎的類型來選擇別的引擎，比如在 create table 語句中使用 engine=memory, 來指定使用內(nèi)存引擎創(chuàng)建表。

一條 SQL 查詢的完整執(zhí)行流程如上圖所示。

Server 服務(wù)層

連接器

連接數(shù)據(jù)庫(kù)最開始肯定是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管理連接。連接命令一般是這么寫的：

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

輸完命令之后，你就需要在交互對(duì)話里面輸入密碼。雖然密碼也可以直接跟在 -p 后面寫在命令行中，但這樣可能會(huì)導(dǎo)致你的密碼泄露。如果你連的是生產(chǎn)服務(wù)器，強(qiáng)烈建議你不要這么做。

連接命令中的 mysql 是客戶端工具，用來跟服務(wù)端建立連接。在完成經(jīng)典的 TCP 握手后，連接器就要開始認(rèn)證你的身份，這個(gè)時(shí)候用的就是你輸入的用戶名和密碼。

• 如果用戶名或密碼不對(duì)，你就會(huì)收到一個(gè) "Access denied for user" 的錯(cuò)誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。
• 如果用戶名密碼認(rèn)證通過，連接器會(huì)到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后，這個(gè)連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此時(shí)讀到的權(quán)限。

這就意味著，一個(gè)用戶成功建立連接后，即使你用管理員賬號(hào)對(duì)這個(gè)用戶的權(quán)限做了修改，也不會(huì)影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限。修改完成后，只有再新建的連接才會(huì)使用新的權(quán)限設(shè)置。

連接完成后，如果你沒有后續(xù)的動(dòng)作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在 show processlist 命令中看到它。文本中這個(gè)圖是 show processlist 的結(jié)果，其中的 Command 列顯示為 “Sleep” 的這一行，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個(gè)空閑連接。

客戶端如果太長(zhǎng)時(shí)間沒動(dòng)靜，連接器就會(huì)自動(dòng)將它斷開。這個(gè)時(shí)間是由參數(shù) wait_timeout 控制的，默認(rèn)值是 8 小時(shí)。

如果在連接被斷開之后，客戶端再次發(fā)送請(qǐng)求的話，就會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤提醒： Lost connection to MySQL server during query。這時(shí)候如果你要繼續(xù)，就需要重連，然后再執(zhí)行請(qǐng)求了。

數(shù)據(jù)庫(kù)里面，長(zhǎng)連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請(qǐng)求，則一直使用同一個(gè)連接。短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次查詢就斷開連接，下次查詢?cè)僦匦陆⒁粋€(gè)。

建立連接的過程通常是比較復(fù)雜的，所以我建議你在使用中要盡量減少建立連接的動(dòng)作，也就是盡量使用長(zhǎng)連接。但是全部使用長(zhǎng)連接后，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些時(shí)候 MySQL 占用內(nèi)存漲得特別快，這是因?yàn)?MySQL 在執(zhí)行過程中臨時(shí)使用的內(nèi)存是管理在連接對(duì)象里面的。這些資源會(huì)在連接斷開的時(shí)候才釋放。所以如果長(zhǎng)連接累積下來，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉（OOM），從現(xiàn)象看就是 MySQL 異常重啟了。

怎么解決這個(gè)問題呢？你可以考慮以下兩種方案。

1. 定期斷開長(zhǎng)連接。使用一段時(shí)間，或者程序里面判斷執(zhí)行過一個(gè)占用內(nèi)存的大查詢后，斷開連接，之后要查詢?cè)僦剡B。
2. 如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本，可以在每次執(zhí)行一個(gè)比較大的操作后，通過執(zhí)行 mysql_reset_connection 來重新初始化連接資源。這個(gè)過程不需要重連和重新做權(quán)限驗(yàn)證，但是會(huì)將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時(shí)的狀態(tài)。

查詢緩存

連接建立完成后，你就可以執(zhí)行 select 語句了。執(zhí)行邏輯就會(huì)來到第二步：查詢緩存。

MySQL 拿到一個(gè)查詢請(qǐng)求后，會(huì)先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會(huì)以 key-value 對(duì)的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key 是查詢的語句，value 是查詢的結(jié)果。如果你的查詢能夠直接在這個(gè)緩存中找到 key，那么這個(gè) value 就會(huì)被直接返回給客戶端。

如果語句不在查詢緩存中，就會(huì)繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會(huì)被存入查詢緩存中。你可以看到，如果查詢命中緩存，MySQL 不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作，就可以直接返回結(jié)果，這個(gè)效率會(huì)很高。

但是大多數(shù)情況下我會(huì)建議你不要使用查詢緩存，為什么呢？因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?/strong>

查詢緩存的失效非常頻繁，只要有對(duì)一個(gè)表的更新，這個(gè)表上所有的查詢緩存都會(huì)被清空。因此很可能你費(fèi)勁地把結(jié)果存起來，還沒使用呢，就被一個(gè)更新全清空了。對(duì)于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫(kù)來說，查詢緩存的命中率會(huì)非常低。除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表，很長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)更新一次。比如，一個(gè)系統(tǒng)配置表，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存。

好在 MySQL 也提供了這種 “按需使用” 的方式。你可以將參數(shù) query_cache_type 設(shè)置成 DEMAND，這樣對(duì)于默認(rèn)的 SQL 語句都不使用查詢緩存。而對(duì)于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用 SQL_CACHE 顯式指定，像下面這個(gè)語句一樣：

mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10；

需要注意的是，MySQL 8.0 版本直接將查詢緩存的整塊功能刪掉了，也就是說 8.0 開始徹底沒有這個(gè)功能了。

分析器

如果沒有命中查詢緩存，就要開始真正執(zhí)行語句了。首先，MySQL 需要知道你要做什么，因此需要對(duì) SQL 語句做解析。

分析器先會(huì)做 “詞法分析”。你輸入的是由多個(gè)字符串和空格組成的一條 SQL 語句，MySQL 需要識(shí)別出里面的字符串分別是什么，代表什么。

MySQL 從你輸入的 "select" 這個(gè)關(guān)鍵字識(shí)別出來，這是一個(gè)查詢語句。它也要把字符串 “T” 識(shí)別成 “表名 T”，把字符串 “ID” 識(shí)別成 “列 ID”。

做完了這些識(shí)別以后，就要做 “語法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果，語法分析器會(huì)根據(jù)語法規(guī)則，判斷你輸入的這個(gè) SQL 語句是否滿足 MySQL 語法。

如果你的語句不對(duì)，就會(huì)收到 “You have an error in your SQL syntax” 的錯(cuò)誤提醒，比如下面這個(gè)語句 select 少打了開頭的字母 “s”。

mysql> elect * from t where ID=1;
ERROR 1064 (42000): 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

一般語法錯(cuò)誤會(huì)提示第一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的位置，所以你要關(guān)注的是緊接 “use near” 的內(nèi)容。

優(yōu)化器

經(jīng)過了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在開始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理。

優(yōu)化器是在表里面有多個(gè)索引的時(shí)候，決定使用哪個(gè)索引；或者在一個(gè)語句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時(shí)候，決定各個(gè)表的連接順序。通常兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果是一樣的，但是執(zhí)行的效率會(huì)有不同，而優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個(gè)方案。優(yōu)化器階段完成后，這個(gè)語句的執(zhí)行方案就確定下來了，然后進(jìn)入執(zhí)行器階段。

執(zhí)行 SQL 查詢的時(shí)候優(yōu)化器主要執(zhí)行如下任務(wù)：

1. 選擇最合適的索引；
2. 選擇表掃還是走索引；
3. 選擇表關(guān)聯(lián)順序；
4. 優(yōu)化 where 子句；
5. 排除管理中無用表；
6. 決定 order by 和 group by 是否走索引；
7. 嘗試使用 inner join 替換 outer join；
8. 簡(jiǎn)化子查詢，決定結(jié)果緩存；

MySQL 查詢優(yōu)化器有幾個(gè)目標(biāo)，但是其中最主要的目標(biāo)是盡可能地使用索引，并且使用最嚴(yán)格的索引來消除盡可能多的數(shù)據(jù)行。

優(yōu)化器試圖排除數(shù)據(jù)行的原因在于它排除數(shù)據(jù)行的速度越快，那么找到與條件匹配的數(shù)據(jù)行也就越快。如果能夠首先進(jìn)行最嚴(yán)格的測(cè)試，查詢就可以執(zhí)行地更快。

執(zhí)行器

MySQL 通過分析器知道了你要做什么，通過優(yōu)化器知道了該怎么做，于是就進(jìn)入了執(zhí)行器階段，開始執(zhí)行語句。
開始執(zhí)行的時(shí)候，要先判斷一下你對(duì)這個(gè)表 T 有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒有，就會(huì)返回沒有權(quán)限的錯(cuò)誤，如下所示 (在工程實(shí)現(xiàn)上，如果命中查詢緩存，會(huì)在查詢緩存返回結(jié)果的時(shí)候，做權(quán)限驗(yàn)證。查詢也會(huì)在優(yōu)化器之前調(diào)用 precheck 驗(yàn)證權(quán)限)。

mysql> select * from T where ID=10;
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

如果有權(quán)限，就打開表繼續(xù)執(zhí)行。打開表的時(shí)候，執(zhí)行器就會(huì)根據(jù)表的引擎定義，去使用這個(gè)引擎提供的接口。
比如我們這個(gè)例子中的表 T 中，ID 字段沒有索引，那么執(zhí)行器的執(zhí)行流程是這樣的：

1. 調(diào)用 InnoDB 引擎接口取這個(gè)表的第一行，判斷 ID 值是不是 10，如果不是則跳過，如果是則將這行存在結(jié)果集中；
2. 調(diào)用引擎接口取 “下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯，直到取到這個(gè)表的最后一行。
3. 執(zhí)行器將上述遍歷過程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。

至此，這個(gè)語句就執(zhí)行完成了。

對(duì)于有索引的表，執(zhí)行的邏輯也差不多。第一次調(diào)用的是 “取滿足條件的第一行” 這個(gè)接口，之后循環(huán)取 “滿足條件的下一行” 這個(gè)接口，這些接口都是引擎中已經(jīng)定義好的。

你會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€(gè) rows_examined 的字段，表示這個(gè)語句執(zhí)行過程中掃描了多少行。這個(gè)值就是在執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時(shí)候累加的。

在有些場(chǎng)景下，執(zhí)行器調(diào)用一次，在引擎內(nèi)部則掃描了多行，因此引擎掃描行數(shù)跟 rows_examined 并不是完全相同的。

存儲(chǔ)引擎

通過 show engines; 查看引擎類型，可以看出來要用到事務(wù)只能用 InnoDB 引擎類型。

InnoDB 存儲(chǔ)引擎

InnoDB 是 MySQL 的默認(rèn)事務(wù)型引擎，也是最重要、使用最廣泛的存儲(chǔ)引擎，并且有行級(jí)鎖定和外鍵約束。它被設(shè)計(jì)用來處理大量的短期 (short-lived) 事務(wù)，短期事務(wù)大部分情況是正常提交，很少會(huì)被回滾。InnoDB 的性能和自動(dòng)崩潰恢復(fù)特性，使得它在非事務(wù)型存儲(chǔ)的需求中也很流行。除非有非常特別的原因需要使用其他的存儲(chǔ)引擎，否則應(yīng)該優(yōu)先考慮 InnoDB 引擎。

InnoDB 的適用場(chǎng)景 / 特性，有以下幾種：

• 經(jīng)常更新的表，適合處理多重并發(fā)的更新請(qǐng)求。
• 支持事務(wù)。
• 可以從災(zāi)難中恢復(fù)（通過 bin-log 日志等）。
• 外鍵約束。只有他支持外鍵。
• 支持自動(dòng)增加列屬性 auto_increment。

MyISAM 存儲(chǔ)引擎

MyISAM 提供了大量的特性，包括全文檢索、壓縮等，但不支持事務(wù)和行級(jí)鎖，支持表級(jí)鎖。 對(duì)于只讀的數(shù)據(jù)，或者表較小、可以忍受修復(fù)操作的場(chǎng)景，依然可以使用 MyISAM。

MyISAM 的適用場(chǎng)景 / 特性，有以下幾種：

• 不支持事務(wù)的設(shè)計(jì)，但是并不代表著有事務(wù)操作的項(xiàng)目不能用 MyISAM 存儲(chǔ)引擎，完全可以在程序?qū)舆M(jìn)行根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行相應(yīng)的控制。
• 不支持外鍵的表設(shè)計(jì)。
• 查詢速度很快，如果數(shù)據(jù)庫(kù) insert 和 update 的操作比較多的話比較適用。
• 整天 對(duì)表進(jìn)行加鎖的場(chǎng)景。
• MyISAM 極度強(qiáng)調(diào)快速讀取操作。
• MyIASM 中存儲(chǔ)了表的行數(shù)，于是 SELECT COUNT (*) FROM TABLE 時(shí)只需要直接讀取已經(jīng)保存好的值而不需要進(jìn)行全表掃描。如果表的讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于寫操作且不需要數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的支持，那么 MyIASM 也是很好的選擇。

MySQL 內(nèi)建的其他存儲(chǔ)引擎

MySQL 還有一些特殊用途的存儲(chǔ)引擎，在一些特殊場(chǎng)景下用起來會(huì)很爽的。在 MySQL 新版本中，有些可能因?yàn)橐恍┰蛞呀?jīng)不再支持了，還有一些會(huì)繼續(xù)支持，但是需要明確地啟用后才能使用。

Archive 存儲(chǔ)引擎

Archive 引擎只支持 insert 和 select 操作，并且在 MySQL 5.1 之前連索引都不支持。

Archive 引擎會(huì)緩存所有的寫并利用 zlib 對(duì)插入的行進(jìn)行壓縮，所以比 MyISAM 引擎的磁盤 I/O 更少。但是每次 select 查詢都需要進(jìn)行全表掃描，所以 Archive 更適合日志和數(shù)據(jù)采集類應(yīng)用，況且這類應(yīng)用在做數(shù)據(jù)分析時(shí)往往需要全表掃描。

Archive 引擎支持行級(jí)鎖和專用的緩沖區(qū)，所以可以實(shí)現(xiàn)高并發(fā)的插入。在一個(gè)查詢開始直到返回表中存在的所有行之前，Archive 引擎會(huì)阻止其他的 select 執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)一致性讀。另外，這也實(shí)現(xiàn)了批量插入在完成之前對(duì)讀操作是不看見的。

Blackhole 存儲(chǔ)引擎

Blackhole 引擎沒有實(shí)現(xiàn)任何的存儲(chǔ)機(jī)制，它會(huì)丟失所有插入的數(shù)據(jù)，不做任何保存。怪哉，豈不是一無用處？但是服務(wù)器會(huì)記錄 Blackhole 的日志，所以可以用于復(fù)制數(shù)據(jù)到備庫(kù)，或者只是簡(jiǎn)單地記錄到日志。這種特殊的存儲(chǔ)引擎可以在一些特殊的復(fù)制架構(gòu)和日志審核時(shí)發(fā)揮作用。

但這種存儲(chǔ)引擎的存在，至今還是有些難以理解。

CSV 存儲(chǔ)引擎

CSV 引擎可以將普通的 CSV 文件作為 MySQL 的表來處理，但這種表不支持索引。

CSV 引擎可以在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)拷入或者拷出文件，可以將 Excel 等電子表格軟件中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為 CSV 文件，然后復(fù)制到 MySQL 數(shù)據(jù)目錄下，就能在 MySQL 中打開使用。同樣，如果將數(shù)據(jù)寫入到一個(gè) CSV 引擎表中，其他的外部程序也能立即從表的數(shù)據(jù)文件中讀取 CSV 格式的數(shù)據(jù)。

因此，CSV 引擎可以作為一種數(shù)據(jù)交換的機(jī)制，是非常有用的。

Memory 存儲(chǔ)引擎

如果需要快速地訪問數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)不會(huì)被修改，重啟以后丟失也沒有關(guān)系，那么使用 Memory 引擎是非常有用的。Memory 引擎至少比 MyISAM 引擎要快一個(gè)數(shù)量級(jí)，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，不需要進(jìn)行磁盤 I/O。Memory 引擎的表結(jié)構(gòu)在重啟以后還會(huì)保留，但數(shù)據(jù)會(huì)丟失。

Memory 引擎在很多場(chǎng)景下可以發(fā)揮很好的作用：

• 用于查找或者映射表，例如將郵箱和州名映射的表。
• 用于緩存周期性聚合數(shù)據(jù)的結(jié)果。
• 用于保存數(shù)據(jù)分析中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。

Memory 引擎支持 Hash 索引，因此查找非?？?。雖然 Memory 的速度非?？?，但還是無法取代傳統(tǒng)的基于磁盤的表。Memory 引擎是表級(jí)鎖，因此并發(fā)吸入的性能較低。

如果 MySQL 在執(zhí)行查詢的過程中，需要使用臨時(shí)表來保存中間結(jié)果，內(nèi)部使用的臨時(shí)表就是 Memory 引擎。如果中間結(jié)果太大超出了 Memory 的限制，或者含有 BLOB 或 TEXT 字段，則臨時(shí)表會(huì)轉(zhuǎn)換成 MyISAM 的引擎。

看了上面的說明，大家就會(huì)經(jīng)?；煜?Memory 和臨時(shí)表了。臨時(shí)表是指使用 CREATE TEMPORARY TABLE 語句創(chuàng)建的表，它可以使用任何存儲(chǔ)引擎，因此和 Memory 不是一回事。臨時(shí)表只在單個(gè)連接中可見，當(dāng)連接斷開時(shí)，臨時(shí)表也將不復(fù)存在。

關(guān)于臨時(shí)表和 Memory 引擎的那些事，可參考 MySQL?引擎特性?臨時(shí)表那些事兒。

MySQL 的存儲(chǔ)引擎及第三方存儲(chǔ)引擎，還有很多，在此就不一一介紹了，后續(xù)如有需要，再進(jìn)一步來談?wù)劇?/p>

如何選擇合適的存儲(chǔ)引擎呢

這么多存儲(chǔ)引擎，真是眼花繚亂，我們?cè)撊绾芜x擇呢？

大部分情況下，都會(huì)選擇默認(rèn)的存儲(chǔ)引擎 ——InnoDB，并且這也是最正確的選擇，所以 Oracle 在 MySQL 5.5 版本時(shí)終于將 InnoDB 作為默認(rèn)的存儲(chǔ)引擎了。

對(duì)于如何選擇合適的存儲(chǔ)引擎，可以簡(jiǎn)單地歸納為一句話：” 除非需要用到某些 InnoDB 不具備的特性，并且沒有其他可以替代，否則都應(yīng)該優(yōu)先選擇 InnoDB 引擎”。

例如，如果要用到全文檢索，建議優(yōu)先考慮 InnoDB 加上 Sphinx 的組合，而不是使用支持全文檢索的 MyISAM。當(dāng)然，如果不需要用到 InnoDB 的特性，同時(shí)其他引擎的特性能夠更好地滿足需求，就可以考慮一下其他存儲(chǔ)引擎。
除非萬不得已，建議不要混合使用多種存儲(chǔ)引擎，否則可能帶來一系列復(fù)雜的問題，以及一些潛在的 bug 和邊界問題。

如果需要使用不同的存儲(chǔ)引擎，建議考慮從以下幾個(gè)因素進(jìn)行衡量考慮。

• 事務(wù)
• 備份
• 恢復(fù)
• 特有的特性

其他查找引擎 SQL

通過下面的命令查看默認(rèn)的存儲(chǔ)引擎。

mysql> show variables like '%storage_engine%';
--查看表的存儲(chǔ)引擎
show table status like "table_name" ;

本文分享自華為云社區(qū)《一條查詢 SQL 是如何執(zhí)行的》，作者： 共飲一杯無 。