MySQL数据库中SQL的执行步骤大家已经很熟悉了，那么在一条SQL执行过程中，CPU都在干什么呢，掌握了CPU具体做的事情，更有助于我们分析数据库的性能。
1.查询执行
（1）SQL 解析
• 读取查询语句：
• I/O 操作：从客户端读取 SQL 查询语句，这可能涉及网络 I/O 或本地文件 I/O。
• 指令解码：CPU 解码读取到的查询语句，将其转换为内部的字节流。
• 语法分析：
• 指令解码与执行：CPU 逐字符解析查询语句，识别关键字、表名、列名、条件等。
• 函数计算：解析过程中可能涉及字符串处理，如分割字符串、匹配关键字等。
• 生成解析树：
• 指令解码与执行：CPU 构建抽象语法树（AST），将解析结果组织成树状结构。
• 内存管理：在内存中分配空间存储解析树，涉及内存分配和管理操作。
（2）查询优化
• 生成执行计划：
• 指令解码与执行：CPU 根据解析树生成初步的执行计划，涉及复杂的逻辑运算和决策。
• 数学函数：优化器可能使用数学函数来估算查询成本，如计算表的行数、索引的效率等。
• 选择最优计划：
• 指令解码与执行：优化器比较多个执行计划，选择成本最低的计划。
• 浮点运算：优化器可能使用浮点数进行复杂的成本估算，如计算 I/O 成本、CPU 成本等。
• 绑定参数：
• 指令解码与执行：CPU 将查询中的参数绑定到执行计划中，涉及内存操作和数据复制。
• 系统调用：可能涉及文件系统的操作，如读取配置文件中的参数值。
（3）数据扫描
• 定位表和索引：
• 指令解码与执行：CPU 根据执行计划定位表和索引，涉及内存操作和数据查找。
• 内存管理：从内存中读取表的元数据和索引信息。
• 读取数据：
• I/O 操作：CPU 从磁盘或内存中读取表数据，这可能涉及磁盘 I/O 或缓存命中。
• 指令解码与执行：CPU 解码读取到的数据，将其转换为内部数据结构。
• 过滤数据：
• 指令解码与执行：CPU 根据WHERE子句的条件过滤数据，涉及逻辑运算和比较操作。
• 浮点运算：如果条件涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
（4）排序和分组
• 排序操作：
• 指令解码与执行：CPU 对数据进行排序，涉及复杂的算法实现，如快速排序、归并排序等。
• 浮点运算：如果排序键涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 分组操作：
• 指令解码与执行：CPU 对数据进行分组，涉及哈希表的构建和数据聚合。
• 内存管理：在内存中分配空间存储分组结果，涉及内存分配和管理操作。
• 聚合计算：
• 指令解码与执行：CPU 对分组后的数据进行聚合计算，如SUM、COUNT、AVG等。
• 浮点运算：聚合计算可能涉及浮点数的加法、除法等操作。
2.数据修改
（1）插入操作
• 分配存储空间：
• 指令解码与执行：CPU 分配存储空间，涉及内存分配和文件系统调用。
• 系统调用：调用文件系统接口，分配磁盘空间。
• 更新索引：
• 指令解码与执行：CPU 更新索引，涉及复杂的树结构操作，如 B+树的插入。
• 浮点运算：如果索引键涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 写入日志：
• I/O 操作：CPU 将事务日志写入磁盘，涉及磁盘 I/O 操作。
• 系统调用：调用文件系统接口，写入日志文件。
（2）更新和删除操作
• 定位数据行：
• 指令解码与执行：CPU 根据条件定位数据行，涉及索引查找和数据扫描。
• 浮点运算：如果条件涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 更新或删除数据：
• 指令解码与执行：CPU 更新或删除数据行，涉及内存操作和数据修改。
• 系统调用：调用文件系统接口，写入数据文件。
• 更新索引：
• 指令解码与执行：CPU 更新索引，涉及复杂的树结构操作，如 B+树的修改。
• 浮点运算：如果索引键涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 写入日志：
• I/O 操作：CPU 将事务日志写入磁盘，涉及磁盘 I/O 操作。
• 系统调用：调用文件系统接口，写入日志文件。
3.事务处理
（1）事务日志管理
• 事务提交：
• 指令解码与执行：CPU 将事务日志写入磁盘，确保事务的持久性。
• I/O 操作：涉及磁盘 I/O 操作，写入 redo log 和 binlog。
• 系统调用：调用文件系统接口，写入日志文件。
• 事务回滚：
• 指令解码与执行：CPU 撤销事务所做的所有更改，涉及复杂的逻辑运算和数据操作。
• 浮点运算：在某些情况下，回滚操作可能涉及浮点数的计算。
• I/O 操作：涉及磁盘 I/O 操作，读取和写入数据文件。
4.索引维护
（1）索引创建和更新
• 数据排序：
• 指令解码与执行：CPU 对数据进行排序，涉及复杂的排序算法实现。
• 浮点运算：如果排序键涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 索引重组：
• 指令解码与执行：CPU 重组索引结构，涉及复杂的树结构操作，如 B+树的分裂和合并。
• 内存管理：在内存中分配空间存储索引结构，涉及内存分配和管理操作。
• 写入索引：
• I/O 操作：CPU 将索引写入磁盘，涉及磁盘 I/O 操作。
• 系统调用：调用文件系统接口，写入索引文件。
（2）索引扫描
• 定位索引：
• 指令解码与执行：CPU 定位索引，涉及内存操作和数据查找。
• 浮点运算：如果索引键涉及浮点数，CPU 会执行浮点数的比较和计算。
• 扫描索引：
• 指令解码与执行：CPU 扫描索引结构，涉及复杂的树结构操作，如 B+树的遍历。
• 内存管理：从内存中读取索引结构，涉及内存操作和数据复制。
5.系统维护
（1）表清理
• 清理缓存：
• 指令解码与执行：CPU 清理表缓存，涉及内存操作和数据释放。
• 内存管理：释放内存空间，涉及内存分配和管理操作。
• 重建表结构：
• 指令解码与执行：CPU 重建表结构，涉及复杂的文件操作和数据复制。
• I/O 操作：涉及磁盘 I/O 操作，读取和写入数据文件。
• 系统调用：调用文件系统接口，操作数据文件。
（2）日志清理
• 清理日志文件：
• I/O 操作：CPU 清理日志文件，涉及磁盘 I/O 操作，删除日志文件。
• 系统调用：调用文件系统接口，删除日志文件。
• 更新日志状态：
• 指令解码与执行：CPU 更新日志状态
