01 | 基础架构：一条SQL查询语句是如何执行的？

下面分析一下一条SQL查询语句的执行过程，语句如下：

mysql> select * from T where ID=10；

MySQL 的基本架构

下图所示为MySQL基本架构示意图：

MySQL 可以分为 Server 层和存储引擎层两部分。

Server 层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等，涵盖 MySQL 的大多数核心服务功能，以及所有的内置函数（如日期、时间数学和加密函数等）所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器和视图。

存储引擎层的架构是插拔式的，负责数据的存储和读取。常见的存储引擎有InnoDB、MyIASM和Memory等。InnoDB是默认的存储引擎，但是用户可以通过engine=memory命令选择其他的存储引擎。

具体执行过程

连接器

首先需要通过连接器连接到服务器上，连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。命令如下：

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接，进行TCP三次握手之后，就需要输入用户名和密码对用户权限进行验证。

如果用户名或密码不对，就会抛出Access denied for user的错误；如果认证通过，之后这个连接里的操作都会依赖这个权限，即使使用管理员权限对这个用户的权限进行了更改，只要没有登出，当前用户的权限就不会改变。

查询缓存

连接建立之后，就可以开始执行查询语句了。这时首先会查询缓存，之前执行过的SQL语句会以key-value的形式被直接缓存在内存中。key 是查询的语句，value 是查询的结果。

如果此时的查询语句能够寻找到对应的key，那么这个 value 就会被直接返回给客户端；如果语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中。

但是大多数情况下建议不要使用查询缓存，因为查询缓存往往弊大于利。

只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。所以对于更新频繁的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。

MySQL提供了一种非常灵活的方式，用户可以选择是不是使用缓存。通过将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，对于默认的 SQL 语句都不使用查询缓存。而对于确定要使用查询缓存的语句，可以用 SQL_CACHE 显式指定:

mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10；

需要注意的是，MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说 8.0 开始彻底没有这个功能了。

分析器

如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。在执行之前，MySQL会使用分析器对SQL语句做词法分析和语法分析。

词法分析主要是对MySQL语句的关键字进行分析，比如下面的语句:

select SQL_CACHE * from T where ID=10；

通过select关键字可以判断该SQL语句是查询功能，它也要把字符串“T”识别成“表名 T”，把字符串“ID”识别成“列 ID”。

语法分析主要是检查SQL语句是否符合MySQL的语法规则，如果不符合就会抛出You have an error in your SQL syntax错误。

优化器

经过分析器的分析后，还要经过优化器的优化。优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序。比如你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的 join：

mysql> select * from t1 join t2 using(ID)  where t1.c=10 and t2.d=20;

上面的代码有两种执行方法：

• 先从表 t1 里面取出 c=10 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到表 t2，再判断 t2 里面 d 的值是否等于 20。
• 先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到 t1，再判断 t1 里面 c 的值是否等于 10。

这两种执行方法的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。

执行器

通过优化器优化之后，就会进入执行器执行。

开始执行的时候，要先判断一下你对这个表 T 有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误，如下所示 (在工程实现上，如果命中查询缓存，会在查询缓存返回结果的时候，做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限)。

mysql> select * from T where ID=10;
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。

比如上面的例子中的表 T 中，ID 字段没有索引，那么执行器的执行流程是这样的：

• 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行，判断 ID 值是不是 10，如果不是则跳过，如果是则将这行存在结果集中；
• 调用引擎接口取“下一行”，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。
• 执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

至此，这个语句就执行完成了。

对于有索引的表，执行的逻辑也差不多。第一次调用的是“取满足条件的第一行”这个接口，之后循环取“满足条件的下一行”这个接口，这些接口都是引擎中已经定义好的。

问题

如果表 T 中没有字段 k，而执行了这个语句 select * from T where k=1, 那肯定是会报“Unknown column ‘k’ in ‘where clause’”。这个错误是在我们上面提到的哪个阶段报出来的？