1.MySQL系统组成

• 连接器：管理连接，对连接进行身份认证和权限判断。
• 查询缓存： 执行查询语句时，会首先会查询缓存，命中则直接返回。（8.0后移除）
• 分析器：词法分析，语法分析。
• 优化器：执行计划生成，索引选择。
• 执行器：将语句分发给对应的存储引擎，并返回结果。
• 存储引擎：存储数据，提供读写接口。

2.介绍

2.1 连接器

客户端需要通过连接器访问MySQL Server，连接器主要负责身份认证和权限鉴别的工作。也就是负责用户登录数据库的相关认证操作，例如：校验账户密码，权限等。在用户名密码合法的前提下，会在权限表中查询用户对应的权限，并且将该权限分配给用户。在连接完成以后可以通过图3看到连接状态，可以通过命令行“show processlist”生成图的查询结果。其中“Command”列返回的内容中，“Sleep”表示MySQL相同中对应一个空闲连接。而“Query”表示正在查询的连接。

共有如下五种连接状态：

MySQL将连接器中的连接分为长连接和短连接。

• 长连接是指连接成功后，客户端请求一直使用是同一个连接。
• 短连接是指每次执行完SQL请求的操作之后会断开连接，如果再有SQL请求会重新建立连接。

由于短连接会反复创建连接消耗相同资源，因此多数情况下会选择长连接。但是为了保持长连接，会占用系统内存，而这些被占用的内存知道连接断开以后才会释放。这里提出了两个解决方案：

1. 定期断开长连接，每隔一段时间或者执行一个占用内存的大查询以后断开连接，从而释放内存，当查询的时候再重新创建连接。
2. MySQL 5.7 或者更高的版本，通过执行 mysql_reset_connection 来重新初始化连接。此过程不会重新建立连接，但是会释放占用的内存，将连接恢复到刚刚创立连接的状态。

2.2 查询缓存

连接建立完成后， 你就可以执行select语句了。 执行逻辑就会来到第二步： 查询缓存。
MySQL拿到一个查询请求后， 会先到查询缓存看看， 之前是不是执行过这条语句。 之前执行过
的语句及其结果可能会以key-value对的形式， 被直接缓存在内存中。 key是查询的语句， value是
查询的结果。 如果你的查询能够直接在这个缓存中找到key， 那么这个value就会被直接返回给客
户端。
如果语句不在查询缓存中， 就会继续后面的执行阶段。 执行完成后， 执行结果会被存入查询缓存
中。 你可以看到， 如果查询命中缓存， MySQL不需要执行后面的复杂操作， 就可以直接返回结
果， 这个效率会很高。

2.3 分析器

如果查询缓存没有命中，那么SQL请求会进入分析器，分析器是用来分辨SQL语句的执行目的，其执行过程大致分为两步：

第一步，词法分析(Lexical scanner)

主要负责从SQL 语句中提取关键字，比如：查询的表，字段名，查询条件等等。

第二步，语法规则(Grammar rule module)

主要判断SQL语句是否合乎MySQL的语法。
其实说白了词法分析(Lexical scanner) 就是将整个SQL语句拆分成一个个单词，而语法规则(Grammar rule module)则根据MySQL定义的语法规则生成对应的数据结构，并存储在对象结构当中。其结果供优化器生成执行计划，再调用存储引擎接口执行。
来看下面这个例子，假设有这样一个SQL语句“select username from userinfo”。先通过词法分析，从左到右逐个字符进行解析，获得四个单词。

然后再通过语法规则解析，判断输入的SQL 语句是否满足MySQL语法，并且生成如下的语法树。由SQL语句生成的四个单词中，识别出两个关键字，分别是select 和from。根据MySQL的语法Select 和 from之间对应的是fields 字段，下面应该挂接username；在from后面跟随的是Tables字段，其下挂接的是userinfo。

2.4 优化器

优化器的作用是对SQL进行优化，生成最有的执行方案。如图所示，前面提到的SQL解析器通过语法分析和语法规则生成了SQL语法树。这个语法树作为优化器的输入，而优化器（黄色的部分）包含了逻辑变换和代价优化两部分的内容。在优化完成以后会生成SQL执行计划作为整个优化过程的输出，交给执行器在存储引擎上执行。

逻辑变换

逻辑变换也就是在关系代数基础上进行变换，其目的是为了化简，同时保证SQL变化前后的结果一致，也就是逻辑变化并不会带来结果集的变化。其主要包括以下几个方面：

• 否定消除：针对表达式“和取”或“析取”前面出现“否定”的情况，应将关系条件进行拆分，从而将外层的“NOT”消除。
• 等值常量传递：利用了等值关系的传递特性，为了能够尽早执行“下推”运算。“下推”的基本策略是，始终将过滤表达式尽可能移至靠近数据源的位置。
• 常量表达式计算：对于能立刻计算出结果的表达式，直接计算结果，同时将结果与其他条件尽量提前进行化简。

代价优化

代价优化是用来确定每个表，根据条件是否应用索引，应用哪个索引和确定多表连接的顺序等问题。为了完成代价优化，需要找到一个代价最小的方案。
因此，优化器是通过基于代价的计算方法来决定如何执行查询的（Cost-based Optimization）。

2.5 执行器

当分析器生成查询计划，并且经过优化器以后，就到了执行器。执行器会选择执行计划开始执行，但在执行之前会校验请求用户是否拥有查询的权限，如果没有权限，就会返回错误信息，否则将会去调用MySQL引擎层的接口，执行对应的SQL语句并且返回结果。
例如SQL：“SELECT * FROM userinfo WHERE username = ‘Tom’;”
假设 “username” 字段没有设置索引，就会调用存储引擎从第一条开始查，如果碰到了用户名字是“ Tom”， 就将结果集返回，没有查找到就查看下一行，重复上一步的操作，直到读完整个表或者找到对应的记录。
需要注意SQL语句的执行顺序并不是按照书写顺序来的，顺序的定义会在分析器中做好，一般是按照如下顺序：