本文介绍一个查询sql在数据库内部是如何执行的，比如下面一个sql语句在数据库内部的到底怎么实现的。
mysql>select * from dept_emp limit 1;+--------+---------+------------+------------+| emp_no | dept_no | from_date | to_date |+--------+---------+------------+------------+| 10001 | d005 | 1986-06-26 | 9999-01-01 |+--------+---------+------------+------------+1 row in set (0.00 sec)
在解释这条语句执行流程之前，我们先看看mysql的基础架构：
上图主要有server层和引擎层组成。
server层
server层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器，以及所有的内置函数所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器、视图等。
引擎层
存储引擎层负责数据的存储和读写。其架构模式是插件式的，支持InnoDB（支持事务，引进redo和undo）、MyISAM、Memory 等多个存储引擎，5.5版本之后，默认引擎是innoDB引擎。由上图发现不同的存储引擎使用相同的server层。
1、Connection pool连接池
我们在使用数据库之前，需要连接到数据库，连接语句是:
[root@mysql-master ~]# mysql -uroot -proot -P3306 -hlocalhost
连接池就是处理这个过程的，主要功能是负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接，连接池在使用的过程中如果该用户的权限改变，是不会马上生效的，因为用户权限是在连接的时候读取的，只能重新连接才可以更新权限。主要通过tcp/ip协议和socket协议连接。
如果用户名或密码不对，你就会收到一个"`Access denied for user`"的错误，然后客户端程序结束执行。
如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。之后，这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。
密码输错的抱错：
[root@mysql-master ~]# mysql -uroot -p123Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)
没有输入密码的报错：
[root@mysql-master ~]# mysql -uroot -pEnter password:ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: NO)
连接完成后，如果没有和数据库做交互，这个链接就处于空闲状态，可以在show processlist里看到Command列状态为sleep值。mysql默认该连接是8小时，超过8小时后断开，8小时这个值由两个参数确定：
interactive_timeout
wait_timeout
mysql>show processlist+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+| Id | User | Host | db | Command | Time | State | Info |+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+| 21 | root | localhost | NULL | Query | 0 | starting | show processlist || 22 | root | localhost | NULL | Sleep | 5 | | NULL |+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+2 rows in set (0.00 sec)
2、缓存器
经过连接以后，就连接上数据库了，这个时候可以执行语句了。
执行语句的时候，mysql首先是去查询缓存，之前有没有执行过这样的语句，mysql会将之前执行过的语句和结果以key-value的形式存储起来（当然有一定的存储和实效时间）。如果存在缓存，则直接返回缓存的结果。
缓存的工作流程是:
服务器接收SQL，以SQL和一些其他条件为key查找缓存表
如果找到了缓存，则直接返回缓存
如果没有找到缓存，则执行SQL查询，包括原来的SQL解析，优化等。
执行完SQL查询结果以后，将SQL查询结果缓存入缓存表
当这个表被写时，则这个表的缓存（命中缓存，缓存写入等）将会处于失效状态，在Innodb中，如果某个事务修改了这张表，则这个表的缓存在事务提交前都会处于失效状态，在这个事务提交前，这个表的相关查询都无法被缓存。
如果是一张静态表或者是很少变化的表就可以进行缓存，这样的效率会很高，mysql8.0开始删除了缓存查询功能，现在我们一般都会建议关闭查询缓存。
关闭缓存设置:
#关闭query cachequery_cache_size = 0query_cache_type = 0
3、解析器
如果没有命中缓存，就要开始执行语句了，首先mysql要对sql语句进行解析。
MySQL解析器由两部分组成，
词法分析扫描字符流,根据构词规则识别单个单词，MySQL使用Flex来生成词法扫描程序在sql/lex.h中定义了MySQL关键字和函数关键字,用两个数组存储。
语法分析在词法分析的基础上将单词序列组成语法短语,最后生成语法树,提交给优化器语法分析器使用Bison,在sql/sql_yacc.yy中定义了语法规则。然后根据关系代数理论生成语法树。
大白话总结：
其实解析器主要是用来进行“语法分析”，然后mysql知道这个语句是用来干嘛，并且会预处理，生成语法树。
mysql>select * frm t;ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'frm t' at line 1mysql>
上面这个语句有三个错误:
未选择库。
表不存在
关键字语法错误。
由上面实验可以看出，mysql优先报语法错误。
4、优化器
sql经过了解连接池、解析器之后，在执行之前还要经过优化器，优化器的任务是发现执行SQL查询的最佳方案。大多数查询优化器，包括MySQL的查询优化器，总或多或少地在所有可能的查询评估方案中搜索最佳方案。
优化器主要是选择一个最佳的执行方案，执行方案是为了减少开销，提高执行效率。
MySQL的优化器是一个非常复杂的部件，它使用了非常多的优化策略来生成一个最优的执行计划：
重新定义表的关联顺序（多张表关联查询时，并不一定按照SQL中指定的顺序进行，但有一些技巧可以指定关联顺序）
优化MIN()和MAX()函数（找某列的最小值，如果该列有索引，只需要查找B+Tree索引最左端，反之则可以找到最大值，具体原理见下文）
提前终止查询（比如：使用Limit时，查找到满足数量的结果集后会立即终止查询）
优化排序（在老版本MySQL会使用两次传输排序，即先读取行指针和需要排序的字段在内存中对其排序，然后再根据排序结果去读取数据行，而新版本采用的是单次传输排序，也就是一次读取所有的数据行，然后根据给定的列排序。对于I/O密集型应用，效率会高很多）
优化器使用的优化策略也在不断的进化，这里仅仅介绍几个非常常用且容易理解的优化策略而已。
大白话总结:
解析器是知道要做什么，优化器是知道要怎么做。
5、执行器
在解析器知道语句要干什么，优化器知道怎么做以后，就到了执行的阶段，执行是交给执行器的。
执行器在执行的时候首先判断该用户对该表有没有执行权限，如果没有则会返回denied之类的错误提示（可能大家会有疑问，前面说连接池阶段就对权限认证，为什么到这里又是权限认证，因为有时候SQL语句要操作的表不只是SQL字面上那些。比如如果有触发器、外键，得在执行器阶段过程中才能确定）。
如果有权限，则会打开表继续执行。打开表的时候，执行器会根据表定义的引擎，去使用该引擎的接口。最后执行语句得到数据返回给客户端。
MySQL得到sql语句后，大概流程如下：
1.连接器负责和客户端进行通信
2.查询缓存：首先查询缓存看是否存在k-v缓存
3.解析器：负责解析和转发sql
4.预处理器：对解析后的sql树进行验证
5.优化器：得到一个执行计划
6.查询执行引擎：执行器执行语句得到数据结果集
7.将数据放回给调用端。
二、 附录
下面通过profile方法测试下整个过程。
开启profile
mysql>show variables like 'profiling';+---------------+-------+| Variable_name | Value |+---------------+-------+| profiling | OFF |+---------------+-------+1 row in set (0.00 sec)mysql>set global profiling=1;Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
执行该语句报表不存在错误:
mysql>select * from dept_emp1 limit 1;ERROR 1146 (42S02): Table 'employees.dept_emp1' doesn't exist
show profile for query 1;报表不存在的错误，在Opening tables步骤时被发现错误，然后查询结束。
show profile for query 2;语句时正确的sql执行耗时。
mysql> show profiles;+----------+------------+---------------------------------+| Query_ID | Duration | Query |+----------+------------+---------------------------------+| 1 | 0.00024925 | select * from dept_emp1 limit 1 || 2 | 0.00039925 | select * from dept_emp limit 1 |+----------+------------+---------------------------------+9 rows in set, 1 warning (0.00 sec)mysql>show profile for query 1;+----------------------+----------+| Status | Duration |+----------------------+----------+| starting | 0.000166 || checking permissions | 0.000009 || Opening tables | 0.000123 || query end | 0.000069 || closing tables | 0.000008 || freeing items | 0.000014 || cleaning up | 0.000011 |+----------------------+----------+7 rows in set, 1 warning (0.00 sec)mysql>show profile for query 2;+----------------------+----------+| Status | Duration |+----------------------+----------+| starting | 0.000079 || checking permissions | 0.000012 || Opening tables | 0.000016 || init | 0.000020 || System lock | 0.000009 || optimizing | 0.000005 || statistics | 0.000012 || preparing | 0.000011 || executing | 0.000003 || Sending data | 0.000040 || end | 0.000005 || query end | 0.000008 || closing tables | 0.000007 || freeing items | 0.000012 || cleaning up | 0.000011 |+----------------------+----------+15 rows in set, 1 warning (0.00 sec)
