排序有两种可能：内存排序、外部文件归并排序。
MySQL 会给每个线程分配一个 sort_buffer_size 空间，若空间不足则归并排序。
全字段排序 vs rowid 排序。MySQL 有 max_length_for_sort_data 变量，若一行数据大小超过该值，则使用 rowid 排序，选择待排序字段 + ID 进行排序。之后回表获得剩余数据。
文后还有个针对 order by 的 SQL 优化题目。
假设这个表的部分定义是这样的：
CREATE TABLE `t` (
`id` int(11) NOT NULL,
`city` varchar(16) NOT NULL,
`name` varchar(16) NOT NULL,
`age` int(11) NOT NULL,
`addr` varchar(128) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `city` (`city`)
) ENGINE=InnoDB;这时，你的 SQL 语句可以这么写：
select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;若 order by 命令不走索引的话，排序动作将有两种可能的完成方式：（1）内存（2）外部排序。这取决于排序所需的内存和参数 sort_buffer_size。
sort_buffer_size，就是 MySQL 为排序开辟的内存（sort_buffer）的大小。如果要排序的数据量小于 sort_buffer_size，排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大，内存放不下，则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。
判断排序语句是否使用临时文件
/* 打开optimizer_trace，只对本线程有效 */
SET optimizer_trace='enabled=on';
/* @a保存Innodb_rows_read的初始值 */
select VARIABLE_VALUE into @a from performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read';
/* 执行语句 */
select city, name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000;
/* 查看 OPTIMIZER_TRACE 输出 */
SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G
/* @b保存Innodb_rows_read的当前值 */
select VARIABLE_VALUE into @b from performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read';
/* 计算Innodb_rows_read差值 */
select @b-@a;这个方法是通过查看 OPTIMIZER_TRACE 的结果来确认的，你可以从 number_of_tmp_files 中看到是否使用了临时文件。
number_of_tmp_files 表示的是，排序过程中使用的临时文件数。你一定奇怪，为什么需要 12 个文件？内存放不下时，就需要使用外部排序，外部排序一般使用归并排序算法。可以这么简单理解，MySQL 将需要排序的数据分成 12 份，每一份单独排序后存在这些临时文件中。然后把这 12 个有序文件再合并成一个有序的大文件。
如果 sort_buffer_size 超过了需要排序的数据量的大小，number_of_tmp_files 就是 0，表示排序可以直接在内存中完成。
否则就需要放在临时文件中排序。sort_buffer_size 越小，需要分成的份数越多，number_of_tmp_files 的值就越大。
sort_mode 里面的 packed_additional_fields 的意思是，排序过程对字符串做了“紧凑”处理。即使 name 字段的定义是 varchar(16)，在排序过程中还是要按照实际长度来分配空间的。
同时，最后一个查询语句 select @b - @a 的返回结果是 4000，表示整个执行过程只扫描了 4000 行。
这里需要注意的是，为了避免对结论造成干扰，我把 internal_tmp_disk_storage_engine 设置成 MyISAM。否则，select @b - @a 的结果会显示为 4001。
这是因为查询 OPTIMIZER_TRACE 这个表时，需要用到临时表，而 internal_tmp_disk_storage_engine 的默认值是 InnoDB。如果使用的是 InnoDB 引擎的话，把数据从临时表取出来的时候，会让 Innodb_rows_read 的值加 1。
rowid 排序
在上面这个算法过程里面，只对原表的数据读了一遍，剩下的操作都是在 sort_buffer 和临时文件中执行的。但这个算法有一个问题，就是如果查询要返回的字段很多的话，那么 sort_buffer 里面要放的字段数太多，这样内存里能够同时放下的行数很少，要分成很多个临时文件，排序的性能会很差。
所以如果单行很大，这个方法效率不够好。
那么，如果 MySQL 认为排序的单行长度太大会怎么做呢？
max_length_for_sort_data，是 MySQL 中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。它的意思是，如果单行的长度超过这个值，MySQL 就认为单行太大，要换一个算法。
city、name、age 这三个字段的定义总长度是 36，我把 max_length_for_sort_data 设置为 16，来看看计算过程有什么改变。
SET max_length_for_sort_data = 16;新的算法放入 sort_buffer 的字段，只有要排序的列（即 name 字段）和主键 id。
但这时，排序的结果就因为少了 city 和 age 字段的值，不能直接返回了，整个执行流程就变成如下所示的样子：
- 初始化 sort_buffer，确定放入两个字段，即 name 和 id；
- 从索引 city 找到第一个满足 city=‘杭州’条件的主键 id，也就是图中的 ID_X；
- 到主键 id 索引取出整行，取 name、id 这两个字段，存入 sort_buffer 中；
- 从索引 city 取下一个记录的主键 id；
- 重复步骤 3、4 直到不满足 city=‘杭州’条件为止，也就是图中的 ID_Y；
- 对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 进行排序；
- 遍历排序结果，取前 1000 行，并按照 id 的值回到原表中取出 city、name 和 age 三个字段返回给客户端。
这个执行流程的示意图如下，我把它称为 rowid 排序。
图 5 rowid 排序
对比图 3 的全字段排序流程图你会发现，rowid 排序多访问了一次表 t 的主键索引，就是步骤 7。
需要说明的是，最后的“结果集”是一个逻辑概念，实际上 MySQL 服务端从排序后的 sort_buffer 中依次取出 id，然后到原表查到 city、name 和 age 这三个字段的结果，不需要在服务端再耗费内存存储结果，是直接返回给客户端的。
根据这个说明过程和图示，你可以想一下，这个时候执行 select @ b-@a ，结果会是多少呢？
现在，我们就来看看结果有什么不同。
首先，图中的 examined_rows 的值还是 4000，表示用于排序的数据是 4000 行。但是 select @b - @a 这个语句的值变成 5000 了。
因为这时候除了排序过程外，在排序完成后，还要根据 id 去原表取值。由于语句是 limit 1000，因此会多读 1000 行。
从 OPTIMIZER_TRACE 的结果中，你还能看到另外两个信息也变了。
- sort_mode 变成了<sort_key, rowid>，表示参与排序的只有 name 和 id 这两个字段。
- number_of_tmp_files 变成 10 了，是因为这时候参与排序的行数虽然仍然是 4000 行，但是每一行都变小了，因此需要排序的总数据量就变小了，需要的临时文件也相应地变少了。
全字段排序 VS rowid 排序
我们来分析一下，从这两个执行流程里，还能得出什么结论。
如果 MySQL 实在是担心排序内存太小，会影响排序效率，才会采用 rowid 排序算法，这样排序过程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取数据。
如果 MySQL 认为内存足够大，会优先选择全字段排序，把需要的字段都放到 sort_buffer 中，这样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了，不用再回到原表去取数据。
这也就体现了 MySQL 的一个设计思想：如果内存够，就要多利用内存，尽量减少磁盘访问。
对于 InnoDB 表来说，rowid 排序会要求回表多造成磁盘读，因此不会被优先选择。
order by 语句优化
假设你的表里面已经有了 city_name(city, name)这个联合索引，然后你要查杭州和苏州两个城市中所有的市民的姓名，并且按名字排序，显示前 100 条记录。如果 SQL 查询语句是这么写的 ：
mysql> select * from t where city in ('杭州',"苏州") order by name limit 100;- 这个语句执行的时候会有排序过程吗，为什么？肯定需要排序了。
- 如何实现一个在数据库端不需要排序的方案？
- 如果有分页需求，要显示第 101 页，也就是说语句最后要改成 “limit 10000,100”，如何实现？
第 2 问的解答：
/* 两条执行，并在程序中排序 */
select * from t where city = '杭州' limit 100;
select * from t where city = '苏州' limit 100;
/* 一条指令执行，减少和数据库的网络交互，使用 sort buffer 就可以完成 */
select * from (
select * from t where city = '杭州' limit 100
union all
select * from t where city = '苏州' limit 100
) as tt order by name limit 100第 3 问的解答：
select * from t where city="杭州" order by name limit 10100;
select * from t where city="苏州" order by name limit 10100;这时候数据量较大，可以同时起两个连接一行行读结果，用归并排序算法拿到这两个结果集里，按顺序取第 10001~10100 的 name 值，就是需要的结果了。
当然这个方案有一个明显的损失，就是从数据库返回给客户端的数据量变大了。
所以，如果数据的单行比较大的话，可以考虑把这两条 SQL 语句改成下面这种写法：
select id,name from t where city="杭州" order by name limit 10100;
select id,name from t where city="苏州" order by name limit 10100;然后，再用归并排序的方法取得按 name 顺序第 10001~10100 的 name、id 的值，然后拿着这 100 个 id 到数据库中去查出所有记录。