詳解Mysql通訊協議
1.Mysql的連線方式
要了解Mysql的通訊協議，首先需要知道是以哪種連線方式去連線Mysql伺服器的；Mysql的主要連線方式包括：Unix套接字，記憶體共享，命名管道，TCP/IP套接字等。
1.1Unix套接字
在Linux和Unix環境下，可以使用Unix套接字進行Mysql伺服器的連線；Unix套接字其實不是一個網路協議，只能在客戶端和Mysql伺服器在同一臺電腦上才可以使用，使用方式也很簡單：
root@root ~]# mysql -uroot -proot mysql> show variables like 'socket'; +---------------+---------------------------+ | Variable_name | Value | +---------------+---------------------------+ | socket | /var/lib/mysql/mysql.sock | +---------------+---------------------------+ 1 row in set (0.00 sec)
以上命令查詢Unix套接字檔案的位置；
1.2命名管道和記憶體共享
在window系統中客戶端和Mysql伺服器在同一臺電腦上，可以使用命名管道和共享記憶體的方式，
命名管道開啟：–shared-memory=on/off；
共享記憶體開啟：–enable-named-pipe=on/off;
1.3TCP/IP套接字
在任何系統下都可以使用的方式，也是使用最多的連線方式，本文要介紹的通訊協議也是基於此連線方式的，下面通過tcpdump對TCP/IP套接字有一個初步的瞭解：
伺服器端：
[root@root ~]# tcpdump port 3306 tcpdump: verbose output suppressed,use -v or -vv for full protocol decode listening on venet0,link-type LINUX_SLL (Linux cooked),capture size 65535 bytes
伺服器端監聽3306埠(也就是Mysql的埠)；
客戶端：
C:\Users\hui.zhao>mysql -h64.xxx.xxx.xxx -uroot -proot mysql> exit Bye
客戶端連線伺服器，然後斷開連線，這時候觀察伺服器的監聽結果日誌：
[root@root ~]# tcpdump port 3306 tcpdump: verbose output suppressed,capture size 65535 bytes 02:06:25.442472 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [S],seq 27289263,win 8192,options [mss 1460,nop,wscale 8,sackOK],length 0 02:06:25.442763 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [S.],seq 2014324548,ack 27289264,win 14600,sackOK,wscale 7],length 0 02:06:25.617449 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.],ack 1,win 256,length 0 02:06:29.812946 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.],seq 1:57,win 115,length 56 02:06:29.992362 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.],seq 1:63,ack 57,length 62 02:06:29.992411 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [.],ack 63,length 0 02:06:29.992474 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.],seq 57:68,length 11 02:06:30.166992 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.],seq 63:100,ack 68,length 37 02:06:30.167109 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.],seq 68:158,ack 100,length 90 02:06:30.536298 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.],ack 158,length 0 02:06:34.568611 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.],seq 100:105,length 5 02:06:34.568620 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [F.],seq 105,length 0 02:06:34.568751 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [F.],seq 158,ack 106,length 0 02:06:34.743815 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.],ack 159,length 0
[S]:SYN發起連線標誌,[P]:PUSH傳送資料標誌,[F]:FIN關閉連線標誌,[.]:表示確認包;
可以大致看出流程：建立tcp連線，客戶端和Mysql伺服器建立連線通訊，關閉tcp連線；
[S][S.][.]這幾個資料包表示tcp連線的三次握手；
[F.][F.][.]這幾個資料包表示tcp連線的四次揮手；
中間的多個[P.][.]其實就是客戶端和Mysql伺服器建立連線傳送的協議資料包。
2.協議分析
Mysql協議被用在Mysql Clients和Mysql Server通訊的時候，具體有以下幾個場景：客戶端和伺服器進行連線，Mysql代理以及主從備份；
MySQL客戶端與伺服器的互動主要分為兩個階段：Connection Phase（連線階段或者叫認證階段）和Command Phase（命令階段）；
結合tcpdump的輸出，客戶端和伺服器端通訊的整個流程大致如下：
1.建立tcp連線三次握手； 2.與Mysql伺服器建立連線，即Connection Phase（連線階段或者叫認證階段）； s->c:傳送握手初始化包（a Initial Handshake Packet） c->s:傳送驗證包(authentication response) s->c:伺服器傳送認證結果包 3.認證通過之後，伺服器端接受客戶端的命令包，傳送相應的響應包，即Command Phase（命令階段）； 4.斷開連線請求exit命令； 5.四次揮手tcp斷開連線；
2.1基本型別
在整個協議中的基本型別：整數型和字串型；
2.1.1整數型
分為兩種型別Fixed-Length Integer Types和Length-Encoded Integer Type；
Fixed-Length Integer Types：
一個固定長度的無符號整數將其值儲存在一系列位元組中，具體固定位元組數可以是：1，2，3，4，6，8；
Length-Encoded Integer Type：
儲存需要的位元組數取決於數值的大小，具體可參照如下：
1個位元組：0<=X<251；
2個位元組：251<=X<2^16；
3個位元組：2^16<=X<2^24；
9個位元組：2^24<=X<2^64；
2.1.2字串型
分為5種類型包括，FixedLengthString，NullTerminatedString，VariableLengthString，LengthEncodedString和RestOfPacketString；
FixedLengthString：固定長度的字串具有已知的硬編碼長度，一個例子是ERR_Packet的SQL狀態，它總是5個位元組長；
NullTerminatedString：以遇到Null(位元組為00)結束的字串；
VariableLengthString：可變字串，字串的長度由另一個欄位決定或在執行時計算，比如int+value，int為長度，value為指定長度的位元組數；
LengthEncodedString：以描述字串長度的長度編碼的整數作為字首的字串，是VariableLengthString指定的int+value方式；
RestOfPacketString：如果一個字串是資料包的最後一個元件，它的長度可以從整個資料包長度減去當前位置來計算；
2.2基本資料包
如果MySQL客戶端或伺服器想要傳送資料，則：
每個資料包大小不能超過2^24位元組(16MB);
在每個資料塊前面加上一個資料包頭；
包格式如下：
int<3>：具體包內容的長度；除去int<3>+int<1>=4位元組長度； int<1>：sequence_id隨每個資料包遞增，並可能環繞。 它從0開始，在命令階段開始一個新的命令時重置為0； string<var>：具體資料內容，也是int<3>指定的長度；
例如：
01 00 00對應int表示具體資料內容的長度為1個位元組；
00對應int表示sequence_id；
01對應string前面指定的資料內容為1個位元組。
2.3報文型別
可以分成三個大類：登入認證報文，客戶端請求報文以及伺服器端返回報，基於mysql5.1.73(mysql4.1以後的版本)
2.3.1登入認證報文
主要在互動的認證階段，由上文中可以知道一共分為三個階段：Handshake Packet，authentication response以及結果包，這裡主要分析前兩個包；
2.3.1.1 Handshake Packet
1位元組：協議版本號 NullTerminatedString：資料庫版本資訊 4位元組：連線MySQL Server啟動的執行緒ID 8位元組：挑戰隨機數，用於資料庫認證 1位元組：填充值(0x00) 2位元組：用於與客戶端協商通訊方式 1位元組：資料庫的編碼 2位元組：伺服器狀態 13位元組：預留位元組 12位元組：挑戰隨機數，用於資料庫認證 1位元組：填充值(0x00)
使用tcpdump進行監聽，輸出十六進位制日誌如下：
[root@root ~]# tcpdump port 3306 -X ...... 03:20:34.299521 IP root.mysql > 153.3.251.202.44658: Flags [P.],length 56 0x0000: 4508 0060 09f1 4000 4006 c666 43da 9190 E..`..@[email protected]... 0x0010: 9903 fbca 0cea ae72 bb4e 25ba 21e7 27e3 .......r.N%.!.'. 0x0020: 5018 0073 b1e0 0000 3400 0000 0a35 2e31 P..s....4....5.1 0x0030: 2e37 3300 4024 0000 5157 4222 252f 5f6f .73.@$..QWB"%/_o 0x0040: 00ff f708 0200 0000 0000 0000 0000 0000 ................ 0x0050: 0000 0032 4a5d 7553 7e45 784f 627e 7400 ...2J]uS~ExOb~t.
包的總長度是56，減去int<3>+int<1>4位元組=52位元組，對應的十六進位制就是34；int<3>十六進位制為3400 00表示包內容長度，int<1>十六進位制為00表示sequence_id；後續的內容就是包體內容共52位元組，0a對應的十進位制是10，所有協議號版本是10；後續的資料庫版本資訊遇到00結束，35 2e31 2e37 33對應的5.1.73，正是當前使用的資料庫版本；4024 0000對應十進位制是6436；08表示資料庫的編碼；0200表示伺服器狀態；後續的13對00為預留位元組；最後的13個位元組是挑戰隨機數和填充值。
2.3.1.2 Authentication Packet
4位元組：用於與客戶端協商通訊方式 4位元組：客戶端傳送請求報文時所支援的最大訊息長度值 1位元組：標識通訊過程中使用的字元編碼 23位元組：保留位元組 NullTerminatedString：使用者名稱 LengthEncodedString：加密後的密碼 NullTerminatedString：資料庫名稱（可選）
使用tcpdump進行監聽，輸出十六進位制日誌如下：
03:20:34.587416 IP 153.3.251.202.44658 > root.mysql: Flags [P.],length 62 0x0000: 4500 0066 29ee 4000 7006 766b 9903 fbca E..f)[email protected].... 0x0010: 43da 9190 ae72 0cea 21e7 27e3 bb4e 25f2 C....r..!.'..N%. 0x0020: 5018 0100 d8d2 0000 3a00 0001 85a6 0f00 P.......:....... 0x0030: 0000 0001 2100 0000 0000 0000 0000 0000 ....!........... 0x0040: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 726f 6f74 ............root 0x0050: 0014 ff58 4bd2 7946 91a0 a233 f2c1 28af ...XK.yF...3..(. 0x0060: d578 0762 c2e8 .x.b..
包的總長度是62，減去int<3>+int<1>4位元組=58位元組，對應的十六進位制就是3a；int<3>十六進位制為3a00 00表示包內容長度；int<1>十六進位制為01表示sequence_id；726f 6f74 00是使用者名稱解碼後是root；後面是加密後的密碼型別是
LengthEncodedString，14對應的十進位制是20，後面20個位元組就是加密後的密碼；可選的資料庫名稱不存在。
2.4客戶端請求報文
int<1>：執行的命令，比如切換資料庫 string<var>：命令相應的引數
命令列表：
0x00 COM_SLEEP （內部執行緒狀態) 0x01 COM_QUIT 關閉連線 0x02 COM_INIT_DB 切換資料庫 0x03 COM_QUERY SQL查詢請求 0x04 COM_FIELD_LIST 獲取資料表字段資訊 0x05 COM_CREATE_DB 建立資料庫 0x06 COM_DROP_DB 刪除資料庫 0x07 COM_REFRESH 清除快取 0x08 COM_SHUTDOWN 停止伺服器 0x09 COM_STATISTICS 獲取伺服器統計資訊 0x0A COM_PROCESS_INFO 獲取當前連線的列表 0x0B COM_CONNECT （內部執行緒狀態) 0x0C COM_PROCESS_KILL 中斷某個連線 0x0D COM_DEBUG 儲存伺服器除錯資訊 0x0E COM_PING 測試連通性 0x0F COM_TIME （內部執行緒狀態） 0x10 COM_DELAYED_INSERT （內部執行緒狀態） 0x11 COM_CHANGE_USER 重新登陸（不斷連線） 0x12 COM_BINLOG_DUMP 獲取二進位制日誌資訊 0x13 COM_TABLE_DUMP 獲取資料表結構資訊 0x14 COM_CONNECT_OUT （內部執行緒狀態) 0x15 COM_REGISTER_SLAVE 從伺服器向主伺服器進行註冊 0x16 COM_STMT_PREPARE 預處理SQL語句 0x17 COM_STMT_EXECUTE 執行預處理語句 0x18 COM_STMT_SEND_LONG_DATA 傳送BLOB型別的資料 0x19 COM_STMT_CLOSE 銷燬預處理語句 0x1A COM_STMT_RESET 清除預處理語句引數快取 0x1B COM_SET_OPTION 設定語句選項 0x1C COM_STMT_FETCH 獲取預處理語句的執行結果
比如：use test;使用tcpdump進行監聽，輸出十六進位制日誌如下：
22:04:29.379165 IP 153.3.251.202.33826 > root.mysql: Flags [P.],seq 122:131,ack 222,win 64019,length 9 0x0000: 4500 0031 3f19 4000 7006 6175 9903 fbca E..1?[email protected].... 0x0010: 43da 9190 8422 0cea 42e2 524b 7e18 25c1 C...."..B.RK~.%. 0x0020: 5018 fa13 a07b 0000 0500 0000 0274 6573 P....{.......tes 0x0030: 74
包的總長度是9，減去int<3>+int<1>4位元組=5位元組，對應的十六進位制就是05；int<3>十六進位制為0500 00表示包內容長度；int<1>十六進位制為00表示sequence_id；02對應COM_INIT_DB，後面是test的二進位制編碼；
2.5伺服器響應報文
對於客戶端傳送給伺服器的大多數命令，伺服器返回其中一個響應的資料包：OK_Packet，ERR_Packet和EOF_Packet，Result Set；
2.5.1OK_Packet
表示成功完成一個命令，具體格式如下：
int<1>：0x00或0xFEOK包頭 int<lenenc>：受影響行數 int<lenenc>：最後插入的索引ID int<2>：伺服器狀態 int<2>：告警計數 注：MySQL 4.1 及之後的版本才有 string<lenenc>：伺服器訊息(可選)
use test;伺服器返回的包，使用tcpdump進行監聽，輸出十六進位制日誌如下：
22:04:29.379308 IP root.mysql > 153.3.251.202.33826: Flags [P.],seq 222:233,ack 131,length 11 0x0000: 4508 0033 4a0a 4000 4006 867a 43da 9190 E..3J.@[email protected]... 0x0010: 9903 fbca 0cea 8422 7e18 25c1 42e2 5254 ......."~.%.B.RT 0x0020: 5018 3908 3b61 0000 0700 0001 0000 0002 P.9.;a.......... 0x0030: 0000 00
包的總長度是11，減去int<3>+int<1>4位元組=7位元組，對應的十六進位制就是07；int<3>十六進位制為0700 00表示包內容長度；int<1>十六進位制為01表示sequence_id；00表示包頭；00表示受影響行數；00表示最後插入的索引ID；0200表示伺服器狀態；
2.5.2ERR_Packet
表示發生了錯誤，具體格式如下：
int<1>：0xFF ERR包頭 int<2>：錯誤碼 string[1]：Sql狀態標識 注：MySQL 4.1 及之後的版本才有 string[5]：Sql狀態 注：MySQL 4.1 及之後的版本才有 string<EOF>：錯誤訊息
2.5.3EOF_Packet
以標記查詢執行結果的結束：
int<1>：EOF值（0xFE） int<2>：告警計數 注：MySQL 4.1 及之後的版本才有 int<2>：狀態標誌位 注：MySQL 4.1 及之後的版本才有
2.5.4Result Set
當客戶端傳送查詢請求後，在沒有錯誤的情況下，伺服器會返回結果集（Result Set）給客戶端，一共有5個部分：
Result Set Header 返回資料的列數量 Field 返回資料的列資訊（多個） EOF 列結束 Row Data 行資料（多個） EOF 資料結束
2.5.4.1Result Set Header
Length-Encoded Integer Field結構的數量 Length-Encoded Integer 額外資訊
2.5.4.2Field
LengthEncodedString 目錄名稱 LengthEncodedString 資料庫名稱 LengthEncodedString 資料表名稱 LengthEncodedString 資料表原始名稱 LengthEncodedString 列（欄位）名稱 LengthEncodedString 列（欄位）原始名稱 int<1> 填充值 int<2> 字元編碼 int<4> 列（欄位）長度 int<1> 列（欄位）型別 int<2> 列（欄位）標誌 int<1> 整型值精度 int<2> 填充值（0x00） LengthEncodedString 預設值
2.5.4.3EOF
參考2.5.3EOF_Packet
2.5.4.4Row Data
LengthEncodedString 欄位值 ...... 多個欄位值
例項分析，表資訊如下：
CREATE TABLE `btest` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`age` int(11) DEFAULT NULL,`name` varchar(255) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1000 DEFAULT CHARSET=utf8
select * from btest;伺服器返回的資料如下：
mysql> select * from btest; +----+------+---------+ | id | age | name | +----+------+---------+ | 1 | 10 | zhaohui | | 2 | 11 | zhaohui | +----+------+---------+
伺服器返回的包，使用tcpdump進行監聽，輸出十六進位制日誌如下：
01:54:21.522660 IP root.mysql > 153.3.251.202.58587: Flags [P.],seq 1:196,ack 24,length 195 0x0000: 4508 00eb 8839 4000 4006 4793 43da 9190 E....9@[email protected]... 0x0010: 9903 fbca 0cea e4db 9dd8 0216 eda6 f730 ...............0 0x0020: 5018 0073 ca34 0000 0100 0001 0328 0000 P..s.4.......(.. 0x0030: 0203 6465 6604 7465 7374 0562 7465 7374 ..def.test.btest 0x0040: 0562 7465 7374 0269 6402 6964 0c3f 0014 .btest.id.id.?.. 0x0050: 0000 0008 0342 0000 002a 0000 0303 6465 .....B...*....de 0x0060: 6604 7465 7374 0562 7465 7374 0562 7465 f.test.btest.bte 0x0070: 7374 0361 6765 0361 6765 0c3f 000b 0000 st.age.age.?.... 0x0080: 0003 0000 0000 002c 0000 0403 6465 6604 .......,....def. 0x0090: 7465 7374 0562 7465 7374 0562 7465 7374 test.btest.btest 0x00a0: 046e 616d 6504 6e61 6d65 0c21 00fd 0200 .name.name.!.... 0x00b0: 00fd 0000 0000 0005 0000 05fe 0000 2200 ..............". 0x00c0: 0d00 0006 0131 0231 3007 7a68 616f 6875 .....1.10.zhaohu 0x00d0: 690d 0000 0701 3202 3131 077a 6861 6f68 i.....2.11.zhaoh 0x00e0: 7569 0500 0008 fe00 0022 00 ui.......".
0328 0000 02對應的是Result Set Header，03表示3個欄位；03 6465 66對應的是目錄名稱的預設值def，03表示後面的位元組數為3；04 7465 7374
對應的是資料庫名稱test；0562 7465 7374對應的是資料表名稱btest；0562 7465 7374對應的是資料表原始名稱btest；0269 64對應欄位名稱id；02 6964對應列（欄位）原始名稱id；0c3f 00對應的是填充值和字元編碼；14 0000 00對應的十進位制是20表示列（欄位）長度；08 0342 00分別表示列（欄位）型別，標識，整型值精度；00002個位元組為填充值；00為預設值表示空的；
後續的age和name欄位同上，不在重複；
0131型別LengthEncodedString對應的字元1就是id的值；0231 30型別LengthEncodedString對應的字元10就是age的值；07 7a68 616f 6875 69型別LengthEncodedString對應的字元zhaohui就是name的值；
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