如果想了解一条 sql 语句在 mysql 内部是怎么执行的，需要先了解 mysql 的架构。

mysql 内部架构如下图所示：

mysql按层级查询出结果 mysql层级关系 sql_mysql按层级查询出结果


mysql按层级查询出结果 mysql层级关系 sql_存储引擎_02


mysql 中一共有4层，分别如下：

1.连接层

最上层是一些客户端和连接服务，包含本地sock通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于tcp/ip的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2.服务层

2.1 Management Serveices & Utilities
系统管理和控制工具 ；提供对MySQL的集成管理，如备份(Backup),恢复(Recovery),安全管理(Security)等

2.2 SQL Interface
SQL接口；接受用户的SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如select from就是调用SQL Interface

2.3 Parser
解析器；SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。

2.4 Optimizer
查询优化器，SQL语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化。 用一个例子就可以理解：
select uid,name from user where gender= 1;
优化器来决定先投影还是先过滤。

2.5 Cache和Buffer查询缓存
如果查询缓存有命中的查询结果，查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。
这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，key缓存，权限缓存等
缓存是负责读，缓冲负责写。

3.引擎层

存储引擎层，存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API与存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有的功能不同，这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。
MySQL属于关系型数据库，而关系型数据库的存储是以表的形式进行的，对于表的创建，数据的存储，检索，更新等都是由MySQL存储引擎完成的，这也是MySQL存储引擎在MySQL中扮演的重要角色。
不同种类的存储引擎，在存储表时的存储引擎表机制也有所不同，从MySQL存储引擎种类上来说，可以分为官方存储引擎和第三方存储引擎。
当前，也存在多种MySQL存储引擎，如MyISAM存储引擎，InnoDB存储引擎，NDB存储引擎，Archive存储引擎，Federated存储引擎，Memory存储引擎，Merge存储引擎，Parter存储引擎，Community存储引擎，Custom存储引擎和其他存储引擎。
其中，比较常用的存储引擎包括InnoDB存储引擎，MyISAM存储引擎和Momery存储引擎。

4.存储层

数据存储层，主要是将数据存储在运行于裸设备的文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

当向MySQL发送一个请求的时候，MySQL到底做了什么：

mysql按层级查询出结果 mysql层级关系 sql_sql执行流程_03


如上图所示，mysql 内部执行 sql 语句的流程如下：

  1. 客户端发送一条查询给服务器。
  2. 服务器先检查查询缓存，如果命中了缓存，则立刻返回存储在缓存中的结果。否则进入下一阶段。
  3. 服务器端进行SQL解析、预处理，再由优化器生成对应的执行计划。
  4. MySQL根据优化器生成的执行计划，再调用存储引擎的API来执行查询。
  5. 得到结果集，并将结果集返回给客户端。

查询缓存

MySQL查询缓存保存查询返回的完整结构。当查询命中该缓存时，MySQL会立刻返回结果，跳过了解析、优化和执行阶段

查询缓存系统会跟踪查询中涉及的每个表，如果这些表发生了变化，那么和这个表相关的所有缓存数据都将失效。

MySQL将缓存存放在一个引用表中，通过一个哈希值引用，这个哈希值包括了以下因素，即查询本身、当前要查询的数据库、客户端协议的版本等一些其他可能影响返回结果的信息。

当判断缓存是否命中时，MySQL不会进行解析查询语句，而是直接使用SQL语句和客户端发送过来的其他原始信息。所以，任何字符上的不同，例如空格、注解等都会导致缓存的不命中。

当查询语句中有一些不确定的数据时，则不会被缓存。例如包含函数NOW()或者CURRENT_DATE()的查询不会缓存。包含任何用户自定义函数，存储函数，用户变量，临时表，mysql数据库中的系统表或者包含任何列级别权限的表，都不会被缓存。

有一点需要注意，MySQL并不是会因为查询中包含一个不确定的函数而不检查查询缓存，因为检查查询缓存之前，MySQL不会解析查询语句，所以也无法知道语句中是否有不确定的函数

事实则是，如果查询语句中包含任何的不确定的函数，那么其查询结果不会被缓存，因为查询缓存中也无法找到对应的缓存结果。

解析和预处理

解析器通过关键字将SQL语句进行解析，并生成对应的解析树。MySQL解析器将使用MySQL语法规则验证和解析查询。

预处理器则根据一些MySQL规则进行进一步检查解析书是否合法，例如检查数据表和数据列是否存在，还会解析名字和别名，看看它们是否有歧义。

查询优化器

查询优化器会将解析树转化成执行计划。一条查询可以有多种执行方法，最后都是返回相同结果。优化器的作用就是找到这其中最好的执行计划。

生成执行计划的过程会消耗较多的时间，特别是存在许多可选的执行计划时。如果在一条SQL语句执行的过程中将该语句对应的最终执行计划进行缓存，当相似的语句再次被输入服务器时，就可以直接使用已缓存的执行计划，从而跳过SQL语句生成执行计划的整个过程，进而可以提高语句的执行速度。

MySQL使用基于成本的查询优化器(Cost-Based Optimizer，CBO)。它会尝试预测一个查询使用某种执行计划时的成本，并选择其中成本最少的一个。

优化器会根据优化规则对关系表达式进行转换，这里的转换是说一个关系表达式经过优化规则后会生成另外一个关系表达式，同时原有表达式也会保留，经过一系列转换后会生成多个执行计划，然后CBO会根据统计信息和代价模型(Cost Model)计算每个执行计划的Cost，从中挑选Cost最小的执行计划。由上可知，CBO中有两个依赖：统计信息和代价模型。统计信息的准确与否、代价模型的合理与否都会影响CBO选择最优计划。

查询执行引擎

如果查询可以被缓存，那么MySQL在这个阶段页会将结果存放到查询缓存中。
 
MySQL将结果集返回给客户端是一个增量、逐步返回的过程。在查询生成第一条结果时，MySQL就可以开始向客户端逐步返回结果集了。