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MySQL缓存机制MySQL缓存机制概述

MySQL的缓存机制主要分为两种：一级缓存和二级缓存。

一级缓存

也称为InnoDB缓存，是MySQL的一种存储引擎（InnoDB）提供的缓存机制。它主要用于存储数据和索引，提高数据访问速度。

二级缓存：

也称为查询缓存（Query Cache），是MySQL服务器内部的缓存机制，用于存储SELECT查询的结果。当相同的查询再次执行时，可以直接从缓存中获取结果，而无需再次查询数据库。

MySQL 整体架构

MySQL的架构共分为两层:Server层和存储引擎层

Server 层负责建立连接、分析和执行 SQL。MySQL 大多数的核心功能模块都在这实现，主要包括连接器，查询缓存、解析器、预处理器、优化器、执行器等。另外，所有的内置函数(如日期、时间、数学和加密函数等)和所有跨存储引擎的功能(如存储过程、触发器、视图等。)都在 Server 层实现。
存储引擎层负责数据的存储和提取。支持InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎，不同的存储引擎共用一个 Server层。现在最常用的存储引擎是 InnoDB，从 MySQL 5.5 版本开始，InnoDB 成为了MySQL的默认存储引擎。我们常说的索引数据结构，就是由存储引擎层实现的，不同的存储引擎支持的索引类型也不相同，比如 InnoDB 支持索引类型是 B+树，且是默认使用，也就是说在数据表中创建的主键索引和一级索引默认使用的是 B+树索引。

MySQL Server 服务层（Service Layer）解析 SQL 语句、优化查询以及执行操作的，分别有三个关键组件完成：

解析器（Parser）
优化器（Optimizer）
执行器（Executor）。

每个组件在查询执行的过程中扮演不同的角色，下面分别介绍这三者的作用：

1. 解析器（Parser）

解析器是 SQL 查询执行的第一步，它的职责是将用户发送的 SQL 语句解析为数据库能够理解的内部结构。

SQL 词法分析：解析器首先对 SQL 语句进行词法分析，将 SQL 语句分割成多个“单词”或“标记”，如表名、列名、关键字等。
语法分析：接着，解析器会根据 SQL 语法规则生成对应的解析树（Parse Tree），用来描述 SQL 语句的逻辑结构。这个过程检查 SQL 语句的语法是否正确。
语义分析：确认 SQL 语句中涉及的数据库对象是否存在（比如表名、字段名是否有效），并且检查权限。

解析完成后，生成一个中间表示结构，交由下一步进行处理。

2. 优化器（Optimizer）

优化器负责选择最优的执行计划，使查询能够以最高效的方式运行。

逻辑优化：优化器会对 SQL 语句进行逻辑优化，比如 SQL 语句重写、消除冗余操作、合并重复条件、重新排列 WHERE 子句中的条件等。
物理优化：在物理优化阶段，优化器会选择最优的访问路径和执行顺序。例如，它会决定使用哪种索引（如果有多个索引可选），是否做全表扫描，如何连接多张表（选择嵌套循环、哈希连接或排序合并连接等）。
成本估算：优化器会基于数据库的统计信息（例如表的大小、索引的选择性等）来估算不同执行计划的成本，选择代价最低的执行方案。

经过优化后，优化器会生成一个查询执行计划，并交给执行器处理。

3. 执行器（Executor）

执行器的任务是按照优化器生成的执行计划，逐步执行查询，访问数据并返回结果。

权限检查：在执行之前，执行器会首先检查用户是否有权限执行相应的操作。如果没有权限，则返回错误信息。
执行执行计划：执行器根据生成的执行计划，依次调用存储引擎的接口来执行具体的操作。例如，如果是查询操作，执行器会调用存储引擎来读取相应的数据；如果是插入操作，执行器则会调用存储引擎来插入数据。
结果返回：执行器根据查询的结果，将数据以合适的格式返回给客户端。如果涉及多个步骤（如 JOIN 操作），执行器会协调各个步骤的执行，并组合最终的结果集。

三个核心组件之间的交互流程

解析器：SQL 语句转换为解析树。
优化器：生成最优的执行计划。
执行器：根据计划调用存储引擎执行操作并返回结果。

SQL查询语句执行流程

客户端请求：
客户端（如应用程序）向MySQL服务器发送SQL查询请求。
解析器：
MySQL服务器接收到SQL查询后，首先由解析器进行解析，检查SQL语句的语法是否正确。
优化器：
解析完成后，优化器会根据查询语句和数据库的元数据（如表结构、索引等）生成一个或多个执行计划。
权限检查：
服务器检查执行该查询的用户是否有相应的权限。
缓存查询：
在某些情况下，如果查询可以被缓存，服务器会检查一级缓存（如InnoDB缓冲池）和/或二级缓存（如果启用了查询缓存）。
二级缓存（查询缓存，MySQL 8.0之前）：如果查询缓存启用，服务器会检查查询缓存中是否有该查询的结果。如果有，直接返回缓存结果。
执行器：
如果查询没有在缓存中找到，执行器会根据优化器生成的执行计划执行查询。
执行过程中，可能会涉及到数据的读取和写入操作，此时二级缓存（InnoDB缓冲池）会更新。
一级缓存（InnoDB缓冲池）：如果查询涉及到的数据或索引页已经在缓冲池中，可以直接使用，无需访问磁盘。

返回结果：
查询执行完成后，结果集被返回给客户端。
更新缓存：
对于写操作（如INSERT、UPDATE、DELETE），相关的缓存（一级缓存和查询缓存）需要被更新或失效，以保持数据的一致性。
日志记录：
服务器会记录查询的日志信息，如慢查询日志，用于后续的性能分析。
关闭连接：
查询完成后，客户端可以选择关闭与MySQL服务器的连接，或者保持连接以便于后续的查询。

MySQL 8.0 版本为何移出了二级缓存（Query Cache）?

MySQL 8.0 版本中已经完全移除了查询缓存（Query Cache）功能。在早期的MySQL版本中，查询缓存是一个用于存储SELECT查询结果的内存区域，以提高重复查询的性能。然而，由于查询缓存在某些情况下会导致性能问题，特别是在高并发和写密集型的应用场景中，查询缓存可能会频繁失效，导致缓存命中率低，反而增加了性能开销。

因此，MySQL 8.0及更高版本推荐使用其他缓存策略，比如：

应用层缓存：在应用代码中实现缓存逻辑，使用如Redis、Memcached等缓存系统。
持久化存储引擎缓存：利用InnoDB的缓冲池来缓存数据和索引。
其他存储引擎：如果需要查询缓存的功能，可以考虑使用支持查询缓存的存储引擎，如MyISAM（但MyISAM不支持事务）。

MySQL 8.0通过优化存储引擎和索引管理，以及提供更好的性能调优工具和特性，来提高查询性能，而不是依赖于查询缓存。

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