Mysql的体系结构和运行机理 --04_mysql架构和运行机制解析图

一、Mysql的体系结构整体图

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上图解析：

• 1.Connector：接入方支持多种协议

• 2.Management Serveices & Utilities：系统管理和控制工具，mysqldump、 mysql复制集群、分区管理等

• 3.Connection Pool 连接池：管理缓冲用户连接、用户名、密码、权限校验、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，类似于MVC中的C层。

• 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。解析器是由Lex和YACC实现的

• 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

• 7.Cache和Buffer（高速缓存区） 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

• 8 pluggable storage Engines 插件式存储引擎。存储引擎是MySql中具体的与文件打交道的子系统

• 9 file system 文件系统，数据、日志（redo，undo）、索引、错误日志、查询记录、慢查询等

二、Mysql查询优化

mysql查询优化-查询执行路径如图：

上面的查询路径分别是：
  mysql 客户端-服务端通信 -->查询缓存 -->查询优化处理 -->查询执行引擎 -->返回客户端

1.mysql 客户端-服务端通信

  Mysql 客户端与服务端的通信方式是 “ 半双工 ” ；

半双工通信：
  在任何一个时刻，要么是有服务器向客户端发送数据，要么是客户端向服务端发送数据，这两个动作不能同时发生。所以我们无法也无需将一个消息切成小块进行传输

特点和限制：

• 客户端一旦开始发送消息，另一端要接收完整个消息才能响应。
• 客户端一旦开始接收数据没法停下来发送指令。

注：

• 全双工：双向通信，发送同时也可以接收
• 半双工：双向通信，同时只能接收或者是发送，无法同时做操作
• 单工：只能单一方向传送

2.mysql 客户端-服务端通信查询状态

  对于一个 mysql 连 接，或者说一个线程，时刻都有一个状态来标识这个连接正在做什么
查看命令： show full processlist / show processlist
关闭连接： 可通过 kill {id} 的方式进行连接的杀掉

例如：

常见Command状态：

• Sleep：线程正在等待客户端发送数据
• Query：连接线程正在执行查询
• Locked：线程正在等待表锁的释放
• Sorting result：线程正在对结果进行排序
• Sending data：向请求端返回数据
• 状态全集
  https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/general-thread-states.html

3.查询缓存

3.1.工作原理

• 缓存 SELECT 操作的结果集和 SQL 语句；
• 新的 SELECT 语句，先去查询缓存，判断是否存在可用的记录集；

3.2. 判断标准

与缓存的 SQL 语句，是否完全一样，区分大小写；( 简单认为存储了一个 key-value 结构， key 为 sql ， value 为 sql查询结果集）

3.3 查询缓存参数

通过show variables like ‘query_cache%’;如下所示：

• 1）query_cache_type
  值： 0 -– 不启用查询缓存 ，默认值 ；
  值： 1 -– 启用查询缓存，只要符合查询缓存的要求，客户端的查询语句和记录集
  都可以缓存起来，供其他客户端使用 ，加上 SQL_NO_CACHE 将不缓存
  值： 2 -– 启用查询缓存，只要查询语句中添加了参数： SQL_CACHE ，且符合查询
  缓存的要求，客户端的查询语句和记录集，则可以缓存起来，供其他客户端使用
     set global query_cache_type 1;这个设置开启查询缓存
• 2）query_cache_size
  允许设置 query_cache_size 的值最小为 40K ， 默认 1M ， 推荐设置 为： 64M/128M ；
• 3）query_cache_limit
  限制查询缓存区最大能缓存的查询记录集，默认设置为1M

3.4 查看缓存情况

通过命令行show status like ‘Qcache%’ ;

3.5 查询缓存不会缓存的情况

• 1、当查询语句中有一些不确定的数据时，则不会被缓存。如包含函数 NOW() ，CURRENT_DATE() 等类似的函数，或者用户自定义的函数，存储函数，用户变量等都不会被缓存
• 2、当查询的结果大于 query_cache_limit 设置的值时，结果不会被缓存
• 3、 对于 InnoDB 引擎来说，当一个语句在事务中修改了某个表，那么在这个事务提交之前，所有与这个表相关的查询都无法被缓存。因此长时间执行事务，会大大降低缓存命中率
• 4 、查询的表是系统表
• 5、查询语句不涉及到表

3.6 mysql默认关闭查询缓存原因

• 1、 在查询之前必须先检查是否命中缓存, , 浪费计算资源
• 2、 如果这个查询可以被缓存，那么执行完成后， MySQL 发现查询缓存中没有这个查询，则会将结果存入查询缓存，这会带来额外的系统消耗
• 3、针对表进行 写入或更新数据时，将对应表的所有缓存都设置失效。
• 4、如果查询缓存很大或者碎片很多时，这个操作可能带来很大的系统消耗

3.7 查询缓存使用场景

  以读为主的业务，数据生成 之后就 不常改变 的业务：比如门户 类 、新闻类、报表 类 、论坛

4.查询优化处理

查询优化处理的三个阶段：

• 1） 解析 sql
  通过lex词法分析,yacc语法分析将sql语句解析成解析 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/lex/
• 2） 预处理阶段
  根据mysql的语法的规则进一步检查解析树的合法性，如：检查数据的表和列是否存在，解析名字和别名的设置。还会进行权限的验证
• 3）查询优化器
  优化器的主要作用就是找到最优的执行计划

4.1 查询优化器如何查找到最优的执行计划

• 1） 使用等价变化规则
  5 = 5 and a > 5 改写成 a > 5
  a < b and a = 5 改写成 b > 5 and a = 5
  基于联合索引，调整条件位置等
• 2） 优化 count 、 min 、 max 等函数
  min函数只需找索引最左边
  max函数只需找索引最右边
  myisam引擎count(*)
• 3） 覆盖索引扫描
• 4） 子查询优化
• 5） 提前终止查询
  用了limit关键字或者使用不存在的条件
• 6） IN 的优化
  先进性排序，再采用二分查找的方式
  …

注：
Mysql 的查询优化器是基于成本计算的原则。他会尝试各种执行计划；数据抽样的方式进行试验（随机的读取一个 4K数据块进行分析）。

4.2 使用explain/desc + sql来查看执行计划

案例一： explain select * from t_address where id in (1,2,3,4,5) \G;
这里 \G把横向的表形式纵向表示，更方便查看；

案例一解释：
id:表示查询的序列号，标识执行的顺序，这里是1，因为只有一个查询
select_type：这里simple表示一个简单的查询，不包含子查询或者union；
type:表示执行的是全表查询；

案例二 explain select id from t_user where id =3 union all select address from t_address where id=1 \G;

案例一解释：
id:这里有出现null的情况这里是最后执行两个table的union，最后执行，其他看下表

explain详情展示：

5. 查询执行引擎

调用插件式的存储引擎的原子 API

6 .返回客户端

• 1 、 有需要做缓存的，执行缓存操作
• 2 、 增量的返回结果：开始生成第一条结果时 ,mysql 就开始往请求方逐步返回数据
• 3、好处： mysql 服务器无须保存过多的数据 ， 浪费内存
       用户体验好，马上就拿到了数据

三、如何定位慢sql

• 1 、业务驱动
• 2 、测试驱动
• 3 、慢查询日志

1.慢查询日志

1.1.设置慢查询日志相关命令

show variables like 'slow_query_log' ;  //查看是否开启慢查询日志
show variables like 'slow_query%'; //可以查看日志保存地址
set  global slow_query_log = on; //开启慢查询日志功能
set global  slow_query_log_file = '/var/lib/mysql/gupaoedu-slow.log';
set global log_queries_not_using_indexes = on; //表示设置 没有使用索引的开启慢查询 
set global long_query_time = 0.1;  //sql语句超过多少秒就记录下来（这里0.1s）
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1. 2. 查看分析慢查询日志

可以直接用打开文件的形式打开日志文件

  日志打印出来的形式：
        Time  ：表示日志记录的时间
        User@Host ：执行的用户及主机
        Query_time ：查询耗费时间 
        Lock_time  锁表时间 
        Rows_sent  发送给请求方的记录条数
         Rows_examined  语句扫描的记录条数
        SET timestamp 语句执行的时间点
        select .... 执行的具体语句
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1.3 慢查询日志分析工具

1）msyql自带的工具
使用命令mysqldumpslow -help; 查看这个命令怎么使用
  例如: mysqldumpslow -t 10 -s at ‘slow_log_path’

2)其他工具：
mysqlsla
pt-query-digest