1.Mysql的連接方式
要了解Mysql的通訊協議，首先需要知道是以哪種連接方式去連接Mysql服務器的；Mysql的主要連接方式包括：Unix套接字，內存共享，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服務器的連接；Unix套接字其實不是一個網絡協議，只能在客戶端和Mysql服務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 -prootmysql> 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套接字文件的位置；
1.2命名管道和內存共享
在window系統中客戶端和Mysql服務器在同一臺電腦上，可以使用命名管道和共享內存的方式，
命名管道開啟：–shared-memory=on/off；
共享內存開啟：–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，也是使用最多的連接方式，本文要介紹的通訊協議也是基于此連接方式的，下面通過tcpdump對TCP/IP套接字有一個初步的了解：
服務器端：
[root@root ~]# tcpdump port 3306tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on venet0, link-type LINUX_SLL (Linux cooked), capture size 65535 bytes
服務器端監聽3306端口(也就是Mysql的端口)；
客戶端：
C:/Users/hui.zhao>mysql -h64.xxx.xxx.xxx -uroot -prootmysql> exitBye
客戶端連接服務器，然后斷開連接，這時候觀察服務器的監聽結果日志：
[root@root ~]# tcpdump port 3306tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on venet0, link-type LINUX_SLL (Linux cooked), capture size 65535 bytes02:06:25.442472 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [S], seq 27289263, win 8192, options [mss 1460,nop,wscale 8,nop,nop,sackOK], length 002:06:25.442763 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [S.], seq 2014324548, ack 27289264, win 14600, options [mss 1460,nop,nop,sackOK,nop,wscale 7], length 002:06:25.617449 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.], ack 1, win 256, length 002:06:29.812946 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.], seq 1:57, ack 1, win 115, length 5602:06:29.992362 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.], seq 1:63, ack 57, win 256, length 6202:06:29.992411 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [.], ack 63, win 115, length 002:06:29.992474 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.], seq 57:68, ack 63, win 115, length 1102:06:30.166992 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.], seq 63:100, ack 68, win 256, length 3702:06:30.167109 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [P.], seq 68:158, ack 100, win 115, length 9002:06:30.536298 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.], ack 158, win 256, length 002:06:34.568611 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [P.], seq 100:105, ack 158, win 256, length 502:06:34.568620 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [F.], seq 105, ack 158, win 256, length 002:06:34.568751 IP root.mysql > 153.3.251.202.33876: Flags [F.], seq 158, ack 106, win 115, length 002:06:34.743815 IP 153.3.251.202.33876 > root.mysql: Flags [.], ack 159, win 256, length 0
[S]:SYN發起連接標志,[P]:PUSH傳送數據標志,[F]:FIN關閉連接標志,[.]:表示確認包;
可以大致看出流程：建立tcp連接，客戶端和Mysql服務器建立連接通訊，關閉tcp連接；
[S][S.][.]這幾個數據包表示tcp連接的三次握手；
[F.][F.][.]這幾個數據包表示tcp連接的四次揮手；
中間的多個[P.][.]其實就是客戶端和Mysql服務器建立連接發送的協議數據包。
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：客戶端和服務器進行連接，Mysql代理以及主從備份；
MySQL客戶端與服務器的交互主要分為兩個階段：Connection Phase（連接階段或者叫認證階段）和Command Phase（命令階段）；
結合tcpdump的輸出，客戶端和服務器端通訊的整個流程大致如下：
1.建立tcp連接三次握手；2.與Mysql服務器建立連接，即Connection Phase（連接階段或者叫認證階段）； s->c:發送握手初始化包（a Initial Handshake Packet） c->s:發送驗證包(authentication response) s->c:服務器發送認證結果包3.認證通過之后，服務器端接受客戶端的命令包，發送相應的響應包，即Command Phase（命令階段）；4.斷開連接請求exit命令；5.四次揮手tcp斷開連接；
2.1基本類型
在整個協議中的基本類型：整數型和字符串型；
2.1.1整數型
分為兩種類型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存儲在一系列字節中，具體固定字節數可以是：1，2，3，4，6，8；
Length-Encoded Integer Type：
存儲需要的字節數取決于數值的大小，具體可參照如下：
1個字節：0<=X<251；
2個字節：251<=X<2^16；
3個字節：2^16<=X<2^24；
9個字節：2^24<=X<2^64；
2.1.2字符串型
分為5種類型包括，FixedLengthString，NullTerminatedString，VariableLengthString，LengthEncodedString和RestOfPacketString；
FixedLengthString：固定長度的字符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個字節長；
NullTerminatedString：以遇到Null(字節為00)結束的字符串；
VariableLengthString：可變字符串，字符串的長度由另一個字段決定或在運行時計算，比如int+value，int為長度，value為指定長度的字節數；
LengthEncodedString：以描述字符串長度的長度編碼的整數作為前綴的字符串，是VariableLengthString指定的int+value方式；
RestOfPacketString：如果一個字符串是數據包的最后一個組件，它的長度可以從整個數據包長度減去當前位置來計算；
2.2基本數據包
如果MySQL客戶端或服務器想要發送數據，則：
每個數據包大小不能超過2^24字節(16MB);
在每個數據塊前面加上一個數據包頭；
包格式如下：
int<3>：具體包內容的長度；除去int<3>+int<1>=4字節長度；int<1>：sequence_id隨每個數據包遞增，并可能環繞。 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>：具體數據內容，也是int<3>指定的長度；
例如：
01 00 00對應int表示具體數據內容的長度為1個字節；
00對應int表示sequence_id；
01對應string前面指定的數據內容為1個字節。
2.3報文類型
可以分成三個大類：登錄認證報文，客戶端請求報文以及服務器端返回報，基于mysql5.1.73(mysql4.1以后的版本)
2.3.1登錄認證報文
主要在交互的認證階段，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，這里主要分析前兩個包；
2.3.1.1 Handshake Packet
1字節：協議版本號NullTerminatedString：數據庫版本信息4字節：連接MySQL Server啟動的線程ID8字節：挑戰隨機數，用于數據庫認證1字節：填充值(0x00)2字節：用于與客戶端協商通訊方式1字節：數據庫的編碼2字節：服務器狀態13字節：預留字節12字節：挑戰隨機數，用于數據庫認證1字節：填充值(0x00)
使用tcpdump進行監聽，輸出十六進制日志如下：
[root@root ~]# tcpdump port 3306 -X......03:20:34.299521 IP root.mysql > 153.3.251.202.44658: Flags [P.], seq 1:57, ack 1, win 115, length 56 0x0000: 4508 0060 09f1 4000 4006 c666 43da 9190 E..`..@.@..fC... 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字節=52字節，對應的十六進制就是34；int<3>十六進制為3400 00表示包內容長度，int<1>十六進制為00表示sequence_id；后續的內容就是包體內容共52字節，0a對應的十進制是10，所有協議號版本是10；后續的數據庫版本信息遇到00結束，35 2e31 2e37 33對應的5.1.73，正是當前使用的數據庫版本；4024 0000對應十進制是6436；08表示數據庫的編碼；0200表示服務器狀態；后續的13對00為預留字節；最后的13個字節是挑戰隨機數和填充值。
2.3.1.2 Authentication Packet
4字節：用于與客戶端協商通訊方式4字節：客戶端發送請求報文時所支持的最大消息長度值1字節：標識通訊過程中使用的字符編碼23字節：保留字節NullTerminatedString：用戶名LengthEncodedString：加密后的密碼NullTerminatedString：數據庫名稱（可選）
使用tcpdump進行監聽，輸出十六進制日志如下：
03:20:34.587416 IP 153.3.251.202.44658 > root.mysql: Flags [P.], seq 1:63, ack 57, win 256, length 62 0x0000: 4500 0066 29ee 4000 7006 766b 9903 fbca E..f).@.p.vk.... 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字節=58字節，對應的十六進制就是3a；int<3>十六進制為3a00 00表示包內容長度；int<1>十六進制為01表示sequence_id；726f 6f74 00是用戶名解碼后是root；后面是加密后的密碼類型是
LengthEncodedString，14對應的十進制是20，后面20個字節就是加密后的密碼；可選的數據庫名稱不存在。
2.4客戶端請求報文
int<1>：執行的命令，比如切換數據庫string<var>：命令相應的參數
命令列表：
0x00 COM_SLEEP （內部線程狀態)0x01 COM_QUIT 關閉連接0x02 COM_INIT_DB 切換數據庫0x03 COM_QUERY SQL查詢請求0x04 COM_FIELD_LIST 獲取數據表字段信息0x05 COM_CREATE_DB 創建數據庫0x06 COM_DROP_DB 刪除數據庫0x07 COM_REFRESH 清除緩存0x08 COM_SHUTDOWN 停止服務器0x09 COM_STATISTICS 獲取服務器統計信息0x0A COM_PROCESS_INFO 獲取當前連接的列表0x0B COM_CONNECT （內部線程狀態)0x0C COM_PROCESS_KILL 中斷某個連接0x0D COM_DEBUG 保存服務器調試信息0x0E COM_PING 測試連通性0x0F COM_TIME （內部線程狀態）0x10 COM_DELAYED_INSERT （內部線程狀態）0x11 COM_CHANGE_USER 重新登陸（不斷連接）0x12 COM_BINLOG_DUMP 獲取二進制日志信息0x13 COM_TABLE_DUMP 獲取數據表結構信息0x14 COM_CONNECT_OUT （內部線程狀態)0x15 COM_REGISTER_SLAVE 從服務器向主服務器進行注冊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 發送BLOB類型的數據0x19 COM_STMT_CLOSE 銷毀預處理語句0x1A COM_STMT_RESET 清除預處理語句參數緩存0x1B COM_SET_OPTION 設置語句選項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，輸出十六進制日志如下：
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?.@.p.au.... 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字節=5字節，對應的十六進制就是05；int<3>十六進制為0500 00表示包內容長度；int<1>十六進制為00表示sequence_id；02對應COM_INIT_DB，后面是test的二進制編碼；
2.5服務器響應報文
對于客戶端發送給服務器的大多數命令，服務器返回其中一個響應的數據包：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>：最后插入的索引IDint<2>：服務器狀態int<2>：告警計數 注：MySQL 4.1 及之后的版本才有string<lenenc>：服務器消息(可選)
use test;服務器返回的包，使用tcpdump進行監聽，輸出十六進制日志如下：
22:04:29.379308 IP root.mysql > 153.3.251.202.33826: Flags [P.], seq 222:233, ack 131, win 14600, length 11 0x0000: 4508 0033 4a0a 4000 4006 867a 43da 9190 E..3J.@.@..zC... 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字節=7字節，對應的十六進制就是07；int<3>十六進制為0700 00表示包內容長度；int<1>十六進制為01表示sequence_id；00表示包頭；00表示受影響行數；00表示最后插入的索引ID；0200表示服務器狀態；
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 及之后的版本才有string[5]：Sql狀態 注：MySQL 4.1 及之后的版本才有string<EOF>：錯誤消息
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 及之后的版本才有int<2>：狀態標志位 注：MySQL 4.1 及之后的版本才有
2.5.4Result Set
當客戶端發送查詢請求后，在沒有錯誤的情況下，服務器會返回結果集（Result Set）給客戶端，一共有5個部分：
Result Set Header 返回數據的列數量Field 返回數據的列信息（多個）EOF 列結束Row Data 行數據（多個）EOF 數據結束
2.5.4.1Result Set Header
Length-Encoded Integer Field結構的數量Length-Encoded Integer 額外信息
2.5.4.2Field
LengthEncodedString 目錄名稱LengthEncodedString 數據庫名稱LengthEncodedString 數據表名稱LengthEncodedString 數據表原始名稱LengthEncodedString 列（字段）名稱LengthEncodedString 列（字段）原始名稱int<1> 填充值int<2> 字符編碼int<4> 列（字段）長度int<1> 列（字段）類型int<2> 列（字段）標志int<1> 整型值精度int<2> 填充值（0x00）LengthEncodedString 默認值
2.5.4.3EOF
參考2.5.3EOF_Packet
2.5.4.4Row Data
LengthEncodedString 字段值...... 多個字段值
實例分析，表信息如下：
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;服務器返回的數據如下：
mysql> select * from btest;+----+------+---------+| id | age | name |+----+------+---------+| 1 | 10 | zhaohui || 2 | 11 | zhaohui |+----+------+---------+
服務器返回的包，使用tcpdump進行監聽，輸出十六進制日志如下：
01:54:21.522660 IP root.mysql > 153.3.251.202.58587: Flags [P.], seq 1:196, ack 24, win 115, length 195 0x0000: 4508 00eb 8839 4000 4006 4793 43da 9190 E....9@.@.G.C... 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個字段；03 6465 66對應的是目錄名稱的默認值def，03表示后面的字節數為3；04 7465 7374
對應的是數據庫名稱test；0562 7465 7374對應的是數據表名稱btest；0562 7465 7374對應的是數據表原始名稱btest；0269 64對應字段名稱id；02 6964對應列（字段）原始名稱id；0c3f 00對應的是填充值和字符編碼；14 0000 00對應的十進制是20表示列（字段）長度；08 0342 00分別表示列（字段）類型，標識，整型值精度；00002個字節為填充值；00為默認值表示空的；
后續的age和name字段同上，不在重復；
0131類型LengthEncodedString對應的字符1就是id的值；0231 30類型LengthEncodedString對應的字符10就是age的值；07 7a68 616f 6875 69類型LengthEncodedString對應的字符zhaohui就是name的值；
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