MySQL创建连接的原理之三次握手

万照 2021-07-19

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该图是一个TCP连接发送的数据包

一、先搞明白几个问题

为什么需要有三次握手？

客户端和服务端传送数据之前需要建立一个TCP连接，建立连接时两个端点之间一共需要交换3个数据段，通过三次握手来处理来避免连接错误。

为什么会用到套接字？

mysql服务端通过系统调用socket来创建一个套接字，它是系统单独分配给mysql进程称为文件描述符的资源。凭借这种机制，客户端和服务端程序可以通过它跨网通信。

如何实现一个服务端套接字连接？

mysql服务使用socket函数创建一个未命名的套接字。接下来使用bind函数命名套接字，这样将特定端口号（3306）的连接转到对应的mysql服务。然后使用listen函数，创建一个队列来存放客户端连接。再使用accept函数接受处理客户端连接。最后使用read/write函数进行读写操作。

poll函数是做什么用的？

它是IO多路复用的一种方法。调用poll()能够判断一堆TCP连接是否来了数据，有数据的话再调用recfrom()将数据从内核复制到用户空间。

二、模拟MySQL 客户端连接server

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "mysql.h"
int main(int argc, char *argv[]){
    MYSQL *conn;
    unsigned int timeout = 10;


    conn = mysql_init(NULL);
    mysql_options(conn, MYSQL_OPT_CONNECT_TIMEOUT, (const char *)&timeout);
    mysql_options(conn, MYSQL_INIT_COMMAND, "SET autocommit=1");


    if (!mysql_real_connect(conn, "localhost", "wanzhao", "wanzha123", "wanzhao", 0, NULL, 0)) {
        printf("Create connection failed\n");
        printf("Connection error:%s", mysql_error(conn));
    }
    mysql_close(conn);
    return 1;
}


进行编译
gcc -I/work/soft/mysql/mysqlbug/include c_connct.c -L/work/soft/mysql/mysqlbug/lib -lmysqlclient -o c_connct

三、理解客户端和MySQL server三次握手的流程

客户端和MySQL server三次握手的流程

1、客户端调用connect()发送SYN包，与MySQL server服务器的监控套接字建立连接，客户端进入SYN_SENT状态，

2、服务器把连接放到半连接队列中，进入SYN_RCVD状态，并发送SYN ACK包，需要注意半连接队列的长度是有限制的，由操作系统参数net.ipv4.tcp_max_syn_backlog控制

3、客户端收到SYN ACK包，进入ESTABLISHED状态，connect()处理完成，并发送ACK包

4、服务器收到ACK包，并从半连接队列中取出数据放到全连接队列，进入ESTABLISHED状态，需要注意全连接队列是会满的，由mysql参数backlog、内核参数net.core.somaxconn的最小值来确定

5、accept()从ESTABLISHED状态全连接队列的队首处取出第一个未处理的连接返回给MySQL进程来处理

四、MySQL server三次握手的函数栈

// jy 初始化连接接受器
mysqld_socket_acceptor->init_connection_acceptor()
    // jy 初始化listener，调用socket|bind函数|listen函数
    Mysqld_socket_listener::setup_listener
// jy 接受连接开始处理
Connection_acceptor<Mysqld_socket_listener>::connection_event_loop
    // jy 监听套接字从客户端接收连接事件，调用poll|accept函数来实现
    Mysqld_socket_listener::listen_for_connection_event
        inline_mysql_socket_accept

4.1、mysqld_socket_acceptor连接接收器

连接接收器是一个通用接口，先初始化和运行套接字监听器，然后使用while循环来调用listen_for_connection_event()处理客户端的连接事件。

4.2、Mysqld_socket_listener套接字监听器

（1）等待连接事件

套接字监听器使用poll()阻塞，检测多个数据报套接字已经就绪（这里是ESTABLISHED状态的连接），获取连接。

（2）接受连接

mysql_socket_accept函数调用accpet()接受连接，用于从已完成的连接队列队头返回一个已连接的套接字描述符给MySQL服务器来处理。

（1）和（2）的功能代码如下：

Channel_info* Mysqld_socket_listener::listen_for_connection_event()
{
#ifdef HAVE_POLL
  //jy 检测多个数据报套接字已经就绪
  int retval= poll(&m_poll_info.m_fds[0], m_socket_map.size(), -1);
#endif
......
  for (uint retry= 0; retry < MAX_ACCEPT_RETRY; retry++)
  {
    socket_len_t length= sizeof(struct sockaddr_storage);
    //jy inline_mysql_socket_accept调用accept函数，接受连接
    connect_sock= mysql_socket_accept(key_socket_client_connection, listen_sock,
                                      (struct sockaddr *)(&cAddr), &length);
    if (mysql_socket_getfd(connect_sock) != INVALID_SOCKET ||
        (socket_errno != SOCKET_EINTR && socket_errno != SOCKET_EAGAIN))
      break;
  }

（3）MySQL实际处理新连接

Connection_handler_manager::process_new_connection根据已连接的套接字描述符，在MySQL实例中建立一个新的线程来处理新连接。

五、最后划重点

1、套接字是网络通信的一种重要的方式。socket|bind|listen|accpet函数是服务端实现连接的基本操作。

2、客户端和MySQL server三次握手的流程中，会创建2个连接队列，1个是半连接队列，1个是全连接队列，队列的长度是有限制的，如果队列满了，MySQL服务器不会发送RST。

3、客户端和MySQL服务器初始化连接的过程，包括建立套接字监听器，以及它检测连接，获取连接，接受连接的环节。

mysql

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