SQL查詢語句是如何執行的

大家好！這是我的第一篇文章。

這篇文章我將介紹一條sql查詢語句是如何執行的

下面是MySQL架構圖：

總的來說，MySQl可以分成兩個部分：伺服器層和儲存引擎層。

伺服器層包括連接器、查詢快取、解析器、最佳化器、執行器等，包含MySQL的大部分核心服務功能，以及所有內建功能（如日期、時間、數學和加密）功能）。所有跨儲存引擎的功能，例如預存程序、觸發器和視圖都在這一層實現。

儲存引擎層負責資料的儲存與檢索。其架構是基於插件的，支援InnoDB、MyISAM、Memory等多種儲存引擎。從MySQL 5.5.5開始，InnoDB成為MySQL的預設儲存引擎。

建立表格時可以使用具有engine=memory的create table語句指定記憶體引擎。

不同的儲存引擎共用同一個Server層

連接器

第一步是連接資料庫，這需要連接器。連接器負責與客戶端建立連線、取得權限並維護和管理連線。連線指令為：

此指令用於與伺服器建立連線。完成經典的 TCP 握手後，連接器將使用提供者的使用者名稱和密碼來驗證您的身分。

• 如果使用者名稱或密碼不正確，您將收到「使用者錯誤導致存取被拒絕」的訊息，並且客戶端程式將終止。
• 如果驗證成功，連接器將從權限表中擷取目前帳戶的權限。此連線期間的所有權限檢查都依賴此初始檢索。

這表示一旦連線成功建立，管理員對使用者權限所做的任何變更都不會影響現有連線的權限。只有新連線才會使用更新後的權限設定。

連線建立後，如果沒有後續動作，則連線進入空閒狀態，可以使用show processlist指令查看：

如果客戶端長時間處於不活動狀態，連接器將自動斷開連線。持續時間由 wait_timeout 參數控制，預設為 8 小時。

如果連線終止且用戶端傳送請求，則會收到錯誤訊息：在查詢期間遺失與 MySQL 伺服器的連線。要繼續，您需要重新連接，然後執行請求。

在資料庫中，持久連線是指客戶端在成功連線後為連續請求保持相同的連線。短連接是指在幾次查詢後斷開連接並重新連接以進行後續查詢。

由於連接過程較為複雜，建議開發過程中盡量減少連接的創建，即盡可能使用持久連接。

但是，當使用持久連接時，MySQL 的記憶體使用量可能會顯著增加，因為執行期間使用的臨時記憶體是在連接物件內管理的。只有當連線終止時，這些資源才會被釋放。如果長連線不斷累積，可能會導致記憶體使用過多，導致系統強行終止MySQL（OOM），導致意外重新啟動。

解：

1. 定期斷開持久連線。使用連接一段時間或執行消耗過多記憶體的查詢後，請中斷連線並重新連線以進行後續查詢。
2. 如果您使用的是 MySQL 5.7 或更高版本，您可以在執行資源密集型作業後使用 mysql_reset_connection 來重新初始化連線資源。此過程不需要重新連線或重新驗證，而是將連線重設為剛剛建立的狀態。

查詢快取

注意：從 MySQL 8.0 開始，查詢快取功能已完全刪除，因為其弊大於利。

當MySQL收到查詢請求時，它會先檢查查詢緩存，看看這個查詢之前是否已經執行過。之前執行過的查詢及其結果以鍵值對的形式緩存在記憶體中。鍵是查詢語句，值是結果。如果在查詢快取中找到該鍵，則將該值直接傳回給用戶端。

如果在查詢快取中找不到查詢，則流程繼續。

為什麼查詢快取弊大於利？

查詢快取失效的情況非常頻繁地發生。對錶的任何更新都會清除與該表相關的所有查詢緩存，導致緩存命中率非常低，除非該表是靜態配置表。

MySQL提供了一種「按需」的方法來使用查詢快取。透過將參數query_cache_type設定為DEMAND，SQL語句預設不會使用查詢快取。要使用查詢緩存，可以明確指定 SQL_CACHE:

解析器

如果查詢快取沒有命中​​，則語句執行程序開始。 MySQL 首先需要了解要做什麼，因此它會解析 SQL 語句。

解析器先執行詞法分析。輸入的 SQL 語句由字串和空格組成，MySQL 會對其進行分析，以識別每個部分所代表的含義。例如select識別為查詢語句，T識別為表名，ID識別為列。

詞法分析之後，進行語法分析。語法分析器根據詞法分析的結果來判斷SQL語句是否符合MySQL的語法規則。

如果有語法錯誤，將會顯示類似「您的 SQL 語法有錯誤」的錯誤訊息。例如，在以下查詢中，select 關鍵字拼字錯誤：

最佳化器

解析之後，MySQL 知道你想做什麼。接下來，優化器確定如何執行。

當一個表有多個索引時，最佳化器決定使用哪個索引，或當查詢涉及多個表時，最佳化器決定表連接的順序。例如，在以下查詢中：

查詢可以從檢索 t1 或 t2 中的值開始。兩種方法產生相同的邏輯結果，但它們的性能可能不同。優化器的作用是選擇最有效的計劃。

最佳化階段結束後，流程進入執行器。

執行者

執行器開始執行查詢。

執行前，先檢查目前連線是否有查詢表的權限。如果沒有，則傳回錯誤，指示權限不足。 （從查詢快取傳回結果時也會執行權限檢查。）

如果授予權限，則開啟表格並繼續執行。在此過程中，執行器根據表的引擎定義與儲存引擎進行互動。

例如，假設表 T 在 ID 欄位上沒有索引。執行者的執行過程如下：

1. 呼叫InnoDB引擎介面取出表的第一行，檢查ID值是否為10，如果不是則跳過；如果是，則將其新增至結果集中。
2. 呼叫引擎介面取得“下一行”，重複相同的邏輯，直到檢查完所有行。
3. 執行器將累積的結果集傳回給客戶端。

至此，查詢完成。

對於索引表，該過程涉及使用引擎的預定義方法來迭代獲取「第一個匹配行」和「下一個匹配行」。

慢查詢日誌中，rows_examined欄位表示查詢執行過程中掃描的行數。每次執行器呼叫引擎檢索資料行時，該值都會累積。

在某些情況下，對執行器的單次呼叫可能涉及在引擎內部掃描多行。因此，引擎掃描的行數不一定等於 rows_examined.

結尾

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