详解Mysql通讯协议
1.Mysql的连接方式
要了解Mysql的通讯协议，首先需要知道是以哪种连接方式去连接Mysql服务器的；Mysql的主要连接方式包括：Unix套接字，内存共享，命名管道，TCP/IP套接字等。
1.1Unix套接字
在Linux和Unix环境下，可以使用Unix套接字进行Mysql服务器的连接；Unix套接字其实不是一个网络协议，只能在客户端和Mysql服务器在同一台电脑上才可以使用，使用方式也很简单：
root@root~]#mysql-uroot-proot mysql>showvariableslike'socket'; +---------------+---------------------------+ |Variable_name|Value| +---------------+---------------------------+ |socket|/var/lib/mysql/mysql.sock| +---------------+---------------------------+ 1rowinset(0.00sec)
以上命令查询Unix套接字文件的位置；
1.2命名管道和内存共享
在window系统中客户端和Mysql服务器在同一台电脑上，可以使用命名管道和共享内存的方式，
命名管道开启：–shared-memory=on/off；
共享内存开启：–enable-named-pipe=on/off;
1.3TCP/IP套接字
在任何系统下都可以使用的方式，也是使用最多的连接方式，本文要介绍的通讯协议也是基于此连接方式的，下面通过tcpdump对TCP/IP套接字有一个初步的了解：
服务器端：
[root@root~]#tcpdumpport3306 tcpdump:verboseoutputsuppressed,use-vor-vvforfullprotocoldecode listeningonvenet0,link-typeLINUX_SLL(Linuxcooked),capturesize65535bytes
服务器端监听3306端口(也就是Mysql的端口)；
客户端：
C:\Users\hui.zhao>mysql-h64.xxx.xxx.xxx-uroot-proot mysql>exit Bye
客户端连接服务器，然后断开连接，这时候观察服务器的监听结果日志：
[root@root~]#tcpdumpport3306 tcpdump:verboseoutputsuppressed,use-vor-vvforfullprotocoldecode listeningonvenet0,link-typeLINUX_SLL(Linuxcooked),capturesize65535bytes 02:06:25.442472IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[S],seq27289263,win8192,options[mss1460,nop,wscale8,nop,nop,sackOK],length0 02:06:25.442763IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[S.],seq2014324548,ack27289264,win14600,options[mss1460,nop,nop,sackOK,nop,wscale7],length0 02:06:25.617449IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack1,win256,length0 02:06:29.812946IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq1:57,ack1,win115,length56 02:06:29.992362IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq1:63,ack57,win256,length62 02:06:29.992411IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[.],ack63,win115,length0 02:06:29.992474IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq57:68,ack63,win115,length11 02:06:30.166992IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq63:100,ack68,win256,length37 02:06:30.167109IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq68:158,ack100,win115,length90 02:06:30.536298IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack158,win256,length0 02:06:34.568611IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq100:105,ack158,win256,length5 02:06:34.568620IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[F.],seq105,ack158,win256,length0 02:06:34.568751IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[F.],seq158,ack106,win115,length0 02:06:34.743815IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack159,win256,length0
[S]:SYN发起连接标志,[P]:PUSH传送数据标志,[F]:FIN关闭连接标志,[.]:表示确认包;
可以大致看出流程：建立tcp连接，客户端和Mysql服务器建立连接通讯，关闭tcp连接；
[S][S.][.]这几个数据包表示tcp连接的三次握手；
[F.][F.][.]这几个数据包表示tcp连接的四次挥手；
中间的多个[P.][.]其实就是客户端和Mysql服务器建立连接发送的协议数据包。
2.协议分析
Mysql协议被用在MysqlClients和MysqlServer通讯的时候，具体有以下几个场景：客户端和服务器进行连接，Mysql代理以及主从备份；
MySQL客户端与服务器的交互主要分为两个阶段：ConnectionPhase（连接阶段或者叫认证阶段）和CommandPhase（命令阶段）；
结合tcpdump的输出，客户端和服务器端通讯的整个流程大致如下：
1.建立tcp连接三次握手； 2.与Mysql服务器建立连接，即ConnectionPhase（连接阶段或者叫认证阶段）； s->c:发送握手初始化包（aInitialHandshakePacket） c->s:发送验证包(authenticationresponse) s->c:服务器发送认证结果包 3.认证通过之后，服务器端接受客户端的命令包，发送相应的响应包，即CommandPhase（命令阶段）； 4.断开连接请求exit命令； 5.四次挥手tcp断开连接；
2.1基本类型
在整个协议中的基本类型：整数型和字符串型；
2.1.1整数型
分为两种类型Fixed-LengthIntegerTypes和Length-EncodedIntegerType；
Fixed-LengthIntegerTypes：
一个固定长度的无符号整数将其值存储在一系列字节中，具体固定字节数可以是：1，2，3，4，6，8；
Length-EncodedIntegerType：
存储需要的字节数取决于数值的大小，具体可参照如下：
1个字节：0<=X<251；
2个字节：251<=X<2^16；
3个字节：2^16<=X<2^24；
9个字节：2^24<=X<2^64；
2.1.2字符串型
分为5种类型包括，FixedLengthString，NullTerminatedString，VariableLengthString，LengthEncodedString和RestOfPacketString；
FixedLengthString：固定长度的字符串具有已知的硬编码长度，一个例子是ERR_Packet的SQL状态，它总是5个字节长；
NullTerminatedString：以遇到Null(字节为00)结束的字符串；
VariableLengthString：可变字符串，字符串的长度由另一个字段决定或在运行时计算，比如int+value，int为长度，value为指定长度的字节数；
LengthEncodedString：以描述字符串长度的长度编码的整数作为前缀的字符串，是VariableLengthString指定的int+value方式；
RestOfPacketString：如果一个字符串是数据包的最后一个组件，它的长度可以从整个数据包长度减去当前位置来计算；
2.2基本数据包
如果MySQL客户端或服务器想要发送数据，则：
每个数据包大小不能超过2^24字节(16MB);
在每个数据块前面加上一个数据包头；
包格式如下：
int<3>：具体包内容的长度；除去int<3>+int<1>=4字节长度； int<1>：sequence_id随每个数据包递增，并可能环绕。它从0开始，在命令阶段开始一个新的命令时重置为0； string：具体数据内容，也是int<3>指定的长度；
例如：
010000对应int表示具体数据内容的长度为1个字节；
00对应int表示sequence_id；
01对应string前面指定的数据内容为1个字节。
2.3报文类型
可以分成三个大类：登录认证报文，客户端请求报文以及服务器端返回报，基于mysql5.1.73(mysql4.1以后的版本)
2.3.1登录认证报文
主要在交互的认证阶段，由上文中可以知道一共分为三个阶段：HandshakePacket，authenticationresponse以及结果包，这里主要分析前两个包；
2.3.1.1HandshakePacket
1字节：协议版本号 NullTerminatedString：数据库版本信息 4字节：连接MySQLServer启动的线程ID 8字节：挑战随机数，用于数据库认证 1字节：填充值(0x00) 2字节：用于与客户端协商通讯方式 1字节：数据库的编码 2字节：服务器状态 13字节：预留字节 12字节：挑战随机数，用于数据库认证 1字节：填充值(0x00)
使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：
[root@root~]#tcpdumpport3306-X ...... 03:20:34.299521IProot.mysql>153.3.251.202.44658:Flags[P.],seq1:57,ack1,win115,length56 0x0000:4508006009f140004006c66643da9190E..`..@.@..fC... 0x0010:9903fbca0ceaae72bb4e25ba21e727e3.......r.N%.!.'. 0x0020:50180073b1e00000340000000a352e31P..s....4....5.1 0x0030:2e3733004024000051574222252f5f6f.73.@$..QWB"%/_o 0x0040:00fff708020000000000000000000000................ 0x0050:000000324a5d75537e45784f627e7400...2J]uS~ExOb~t.
包的总长度是56，减去int<3>+int<1>4字节=52字节，对应的十六进制就是34；int<3>十六进制为340000表示包内容长度，int<1>十六进制为00表示sequence_id；后续的内容就是包体内容共52字节，0a对应的十进制是10，所有协议号版本是10；后续的数据库版本信息遇到00结束，352e312e3733对应的5.1.73，正是当前使用的数据库版本；40240000对应十进制是6436；08表示数据库的编码；0200表示服务器状态；后续的13对00为预留字节；最后的13个字节是挑战随机数和填充值。
2.3.1.2AuthenticationPacket
4字节：用于与客户端协商通讯方式 4字节：客户端发送请求报文时所支持的最大消息长度值 1字节：标识通讯过程中使用的字符编码 23字节：保留字节 NullTerminatedString：用户名 LengthEncodedString：加密后的密码 NullTerminatedString：数据库名称（可选）
使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：
03:20:34.587416IP153.3.251.202.44658>root.mysql:Flags[P.],seq1:63,ack57,win256,length62 0x0000:4500006629ee40007006766b9903fbcaE..f).@.p.vk.... 0x0010:43da9190ae720cea21e727e3bb4e25f2C....r..!.'..N%. 0x0020:50180100d8d200003a00000185a60f00P.......:....... 0x0030:00000001210000000000000000000000....!........... 0x0040:000000000000000000000000726f6f74............root 0x0050:0014ff584bd2794691a0a233f2c128af...XK.yF...3..(. 0x0060:d5780762c2e8.x.b..
包的总长度是62，减去int<3>+int<1>4字节=58字节，对应的十六进制就是3a；int<3>十六进制为3a0000表示包内容长度；int<1>十六进制为01表示sequence_id；726f6f7400是用户名解码后是root；后面是加密后的密码类型是
LengthEncodedString，14对应的十进制是20，后面20个字节就是加密后的密码；可选的数据库名称不存在。
2.4客户端请求报文
int<1>：执行的命令，比如切换数据库 string：命令相应的参数
命令列表：
0x00COM_SLEEP（内部线程状态) 0x01COM_QUIT关闭连接 0x02COM_INIT_DB切换数据库 0x03COM_QUERYSQL查询请求 0x04COM_FIELD_LIST获取数据表字段信息 0x05COM_CREATE_DB创建数据库 0x06COM_DROP_DB删除数据库 0x07COM_REFRESH清除缓存 0x08COM_SHUTDOWN停止服务器 0x09COM_STATISTICS获取服务器统计信息 0x0ACOM_PROCESS_INFO获取当前连接的列表 0x0BCOM_CONNECT（内部线程状态) 0x0CCOM_PROCESS_KILL中断某个连接 0x0DCOM_DEBUG保存服务器调试信息 0x0ECOM_PING测试连通性 0x0FCOM_TIME（内部线程状态） 0x10COM_DELAYED_INSERT（内部线程状态） 0x11COM_CHANGE_USER重新登陆（不断连接） 0x12COM_BINLOG_DUMP获取二进制日志信息 0x13COM_TABLE_DUMP获取数据表结构信息 0x14COM_CONNECT_OUT（内部线程状态) 0x15COM_REGISTER_SLAVE从服务器向主服务器进行注册 0x16COM_STMT_PREPARE预处理SQL语句 0x17COM_STMT_EXECUTE执行预处理语句 0x18COM_STMT_SEND_LONG_DATA发送BLOB类型的数据 0x19COM_STMT_CLOSE销毁预处理语句 0x1ACOM_STMT_RESET清除预处理语句参数缓存 0x1BCOM_SET_OPTION设置语句选项 0x1CCOM_STMT_FETCH获取预处理语句的执行结果
比如：usetest;使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：
22:04:29.379165IP153.3.251.202.33826>root.mysql:Flags[P.],seq122:131,ack222,win64019,length9
0x0000:450000313f194000700661759903fbcaE..1?.@.p.au....
0x0010:43da919084220cea42e2524b7e1825c1C...."..B.RK~.%.
0x0020:5018fa13a07b00000500000002746573P....{.......tes
0x0030:74
包的总长度是9，减去int<3>+int<1>4字节=5字节，对应的十六进制就是05；int<3>十六进制为050000表示包内容长度；int<1>十六进制为00表示sequence_id；02对应COM_INIT_DB，后面是test的二进制编码；
2.5服务器响应报文
对于客户端发送给服务器的大多数命令，服务器返回其中一个响应的数据包：OK_Packet，ERR_Packet和EOF_Packet，ResultSet；
2.5.1OK_Packet
表示成功完成一个命令，具体格式如下：
int<1>：0x00或0xFEOK包头 int：受影响行数 int ：最后插入的索引ID int<2>：服务器状态 int<2>：告警计数注：MySQL4.1及之后的版本才有 string ：服务器消息(可选)
usetest;服务器返回的包，使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：
22:04:29.379308IProot.mysql>153.3.251.202.33826:Flags[P.],seq222:233,ack131,win14600,length11 0x0000:450800334a0a40004006867a43da9190E..3J.@.@..zC... 0x0010:9903fbca0cea84227e1825c142e25254......."~.%.B.RT 0x0020:501839083b6100000700000100000002P.9.;a.......... 0x0030:000000
包的总长度是11，减去int<3>+int<1>4字节=7字节，对应的十六进制就是07；int<3>十六进制为070000表示包内容长度；int<1>十六进制为01表示sequence_id；00表示包头；00表示受影响行数；00表示最后插入的索引ID；0200表示服务器状态；
2.5.2ERR_Packet
表示发生了错误，具体格式如下：
int<1>：0xFFERR包头 int<2>：错误码 string[1]：Sql状态标识注：MySQL4.1及之后的版本才有 string[5]：Sql状态注：MySQL4.1及之后的版本才有 string：错误消息
2.5.3EOF_Packet
以标记查询执行结果的结束：
int<1>：EOF值（0xFE） int<2>：告警计数注：MySQL4.1及之后的版本才有 int<2>：状态标志位注：MySQL4.1及之后的版本才有
2.5.4ResultSet
当客户端发送查询请求后，在没有错误的情况下，服务器会返回结果集（ResultSet）给客户端，一共有5个部分：
ResultSetHeader返回数据的列数量 Field返回数据的列信息（多个） EOF列结束 RowData行数据（多个） EOF数据结束
2.5.4.1ResultSetHeader
Length-EncodedIntegerField结构的数量 Length-EncodedInteger额外信息
2.5.4.2Field
LengthEncodedString目录名称 LengthEncodedString数据库名称 LengthEncodedString数据表名称 LengthEncodedString数据表原始名称 LengthEncodedString列（字段）名称 LengthEncodedString列（字段）原始名称 int<1>填充值 int<2>字符编码 int<4>列（字段）长度 int<1>列（字段）类型 int<2>列（字段）标志 int<1>整型值精度 int<2>填充值（0x00） LengthEncodedString默认值
2.5.4.3EOF
参考2.5.3EOF_Packet
2.5.4.4RowData
LengthEncodedString字段值 ......多个字段值
实例分析，表信息如下：
CREATETABLE`btest`( `id`bigint(20)NOTNULLAUTO_INCREMENT, `age`int(11)DEFAULTNULL, `name`varchar(255)DEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`id`) )ENGINE=InnoDBAUTO_INCREMENT=1000DEFAULTCHARSET=utf8
select*frombtest;服务器返回的数据如下：
mysql>select*frombtest; +----+------+---------+ |id|age|name| +----+------+---------+ |1|10|zhaohui| |2|11|zhaohui| +----+------+---------+
服务器返回的包，使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：
01:54:21.522660IProot.mysql>153.3.251.202.58587:Flags[P.],seq1:196,ack24,win115,length195 0x0000:450800eb883940004006479343da9190E....9@.@.G.C... 0x0010:9903fbca0ceae4db9dd80216eda6f730...............0 0x0020:50180073ca3400000100000103280000P..s.4.......(.. 0x0030:02036465660474657374056274657374..def.test.btest 0x0040:0562746573740269640269640c3f0014.btest.id.id.?.. 0x0050:0000000803420000002a000003036465.....B...*....de 0x0060:66047465737405627465737405627465f.test.btest.bte 0x0070:737403616765036167650c3f000b0000st.age.age.?.... 0x0080:000300000000002c0000040364656604.......,....def. 0x0090:74657374056274657374056274657374test.btest.btest 0x00a0:046e616d65046e616d650c2100fd0200.name.name.!.... 0x00b0:00fd000000000005000005fe00002200..............". 0x00c0:0d0000060131023130077a68616f6875.....1.10.zhaohu 0x00d0:690d0000070132023131077a68616f68i.....2.11.zhaoh 0x00e0:756905000008fe00002200ui.......".
0328000002对应的是ResultSetHeader，03表示3个字段；03646566对应的是目录名称的默认值def，03表示后面的字节数为3；0474657374
对应的是数据库名称test；056274657374对应的是数据表名称btest；056274657374对应的是数据表原始名称btest；026964对应字段名称id；026964对应列（字段）原始名称id；0c3f00对应的是填充值和字符编码；14000000对应的十进制是20表示列（字段）长度；08034200分别表示列（字段）类型，标识，整型值精度；00002个字节为填充值；00为默认值表示空的；
后续的age和name字段同上，不在重复；
0131类型LengthEncodedString对应的字符1就是id的值；023130类型LengthEncodedString对应的字符10就是age的值；077a68616f687569类型LengthEncodedString对应的字符zhaohui就是name的值；
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