淘寶數據庫OceanBase SQL編譯器部分 源代碼閱讀--生成邏輯計劃
淘寶數據庫OceanBase SQL編譯器部分 源代碼閱讀--生成邏輯計劃
SQL編譯解析三部曲分為：構建語法樹。生成邏輯計劃。指定物理運行計劃。
第一步驟，在我的上一篇博客淘寶數據庫OceanBase SQL編譯器部分 源代碼閱讀--解析SQL語法樹裏做了介紹，這篇博客主要研究第二步。生成邏輯計劃。
一、 什麽是邏輯計劃？
我們已經知道，語法樹就是一個樹狀的結構組織，每一個節點代表一種類型的語法含義。如
update student set sex="M" where name
="小明";
這條SQL的語法樹形狀為：
|Update Stmt
|----Table:student
|----TargeList:
|--------sex = "M"
|----Qualifications:
|--------name="小明"
可是只語法樹並不能知道數據庫中是否存在student這張表，這張表是否有sex,name這兩個字段，我們是否有權限改動這條記錄等。
語法樹只能推斷這條SQL的寫法是否正確，不能確定這條SQL能否夠運行。
邏輯計劃須要明白SQL語句中所涉及到的表，字段，表達式等是否有效。
這個的邏輯計劃與在《數據庫系統實現》等書中描寫敘述的邏輯查詢計劃不同。邏輯查詢計劃將SQL語句直接轉為可運算的關系表達式。在OceanBase中。邏輯計劃則僅僅是查找或生成涉及到的表的ID，涉及字段的ID。涉及表達式的ID等，邏輯計劃是不可運算的。
二、邏輯計劃包括哪些內容？
簡單來說，邏輯計劃要弄清楚。這條SQL能夠分解為幾條stmt,每條stmt包括了哪些表，字段和表達式。在此基礎上，假設是insert的Stmt，要加上設置哪些值;假設是update的stmt,要加上須要更新的列和相應的值，等等。
在一個邏輯計劃中。每個查詢有一個唯一標識qid,每一張表有一個唯一的標識tid,每個列有一個唯一的標識cid,每個表達式有一個唯一的標識eid。
來看OceanBase中的邏輯計劃的結構（省略無關方法和變量).
class ObLogicalPlan
{
//...
oceanbase::common::ObVector<ObStmt*> stmts_; //存儲該邏輯計劃的全部stmt
oceanbase::common::ObVector<ObSqlRawExpr*> exprs_; //邏輯計劃的全部表達式
oceanbase::common::ObVector<ObRawExpr*> raw_exprs_store_;//存儲邏輯計劃的全部表達式
uint64_t new_gen_tid_;//用於生成新的tid
uint64_t new_gen_cid_;//用於生成新的cid
uint64_t new_gen_qid_;//用於生成新的qid
uint64_t new_gen_eid_;//用於生成新的eid
};
oceanbase::common::ObVector是OceanBase中自己實現的泛型容器之中的一個，作用與STL的vector同樣。
stmts_存儲該邏輯計劃的全部stmt;
raw_exprs_store_只用於存儲表達式。exprs_則引用raw_exprs_store_中的內容。
new_gen_tid_等4個變量是用來生成新的標識時使用。一個邏輯是能夠用多個tid,多個cid,多個eid。多個qid的。
這些標識分布於存儲的stmt和表達式中。
註：stmt實在不知道中文該怎麽稱呼，就不改中文名了。
2.1 邏輯計劃中表的定義
struct TableItem
{
uint64_t table_id_;
common::ObString table_name_;
common::ObString alias_name_;
TableType type_;
uint64_t ref_id_;
};
table_id_唯一標識一個關系表，其類型分為基本表，引用表和子查詢關系。
對同一個實體表,ref_id_與table_id_同樣;
假設是一個引用別名的表。則table_id_是新生成的，ref_id_與這個表真正的table_id_同樣;假設是一個子查詢，則table_id_是新生成的,ref_id_是對子查詢的引用。
對同一個實體表，它在全部線程使用的table_id_都是同樣的。假設是生成的標識。則僅在該線程會話期間是唯一的。
2.2 邏輯計劃中列的定義
struct ColumnItem
{
uint64_t column_id_;
common::ObString column_name_;
uint64_t table_id_;
uint64_t query_id_;
bool is_name_unique_;
bool is_group_based_;
common::ObObjType data_type_;
};
column_id_唯一標識一個列，table_id_和query_id_為該列所屬的關系表和stmt。is_name_unique_僅用在解析邏輯計劃期間。標記該列的名稱是否在全部表的字段中都是唯一的。
is_group_based_標記該列是否用於分組。
data_type_標識該列的數據類型。
2.3 邏輯計劃中的表達式的定義
邏輯計劃的中表達式有多種類型。其基類為ObRawExpr.包含兩個成員變量，type_表示表達式的類型，result_type_表示表達式值的類型。
class ObRawExpr
{
//省略其它方法
private:
ObItemType type_;
common::ObObjType result_type_;
}表達式分為常量表達式, 一元引用表達式，二元引用表達式，一元操作符表達式。二元操作符表達式，三元操作符表達式，多元操作符表達式。case操作符表達式，聚集函數表達式，系統函數表達式，SQL原生表達式等。
繼承關系例如以下。
namespace sql
{
//原生表達式基類
class ObRawExpr
//常量表達式
class ObConstRawExpr : public ObRawExpr
//一元引用表達式
class ObUnaryRefRawExpr : public ObRawExpr
//二元引用表達式
class ObBinaryRefRawExpr : public ObRawExpr
//一元操作符表達式
class ObUnaryOpRawExpr : public ObRawExpr
//二元操作符表達式
class ObBinaryOpRawExpr : public ObRawExpr
//三元操作符表達式
class ObTripleOpRawExpr : public ObRawExpr
//多元操作符表達式
class ObMultiOpRawExpr : public ObRawExpr
//case操作符表達式
class ObCaseOpRawExpr : public ObRawExpr
//聚集函數表達式
class ObAggFunRawExpr : public ObRawExpr
//系統函數表達式
class ObSysFunRawExpr : public ObRawExpr
//SQL原生表達式
class ObSqlRawExpr : public ObRawExpr
};
class ObRawExpr
{
};
在ObLogicalPlan中。存儲使用的是vector<ObRawExpr
*>,使用時轉為vector<ObSqlRawExpr *>.
2.4 邏輯計劃中的Stmt的定義
Stmt表示一個單獨的查詢所包括的內容，一個邏輯計劃能夠包括多個Stmt.
class ObStmt
{
/*省略部分內容...*/
protected:
common::ObVector<TableItem> table_items_;
common::ObVector<ColumnItem> column_items_;
private:
StmtType type_;
uint64_t query_id_;
//uint64_t where_expr_id_;
common::ObVector<uint64_t> where_expr_ids_;
};
Stmt包含了一個查詢全部的表table_items_,列column_items_,表達式where_expr_ids_和一個唯一的查詢標識query_id_。註意這裏存儲的僅僅有表達式的id,而不是表達式的實際內容。
從上述的定義總結來看，一個邏輯計劃擁有多條查詢實例Stmt和多個表達式，一個查詢實例Stmt包括了多個表和多個列及所需表達式的引用。
表。列。表達式。查詢實例都有唯一的標識符進行標記。
ObLogicalPlan
----ObStmt : 1...n
--------TableItem : 0...n
--------ColnumItem : 0...n
--------expr_id_ref : 0...n
----ObRawExpr : 0...n
三、 怎樣制定邏輯計劃？
3.1 reslove系列解析函數
制定邏輯計劃的源代碼在build_plan.h和build_plan.cpp中。在OceanBase0.4中，則添加了dml_build_plan.h和dml_build_plan.cpp。制定邏輯對外提供的接口僅僅有兩個,解析函數resolove和銷毀函數destroy_plan,其它的為自用，能夠瀏覽下其函數聲明及用途。主要的結構就是這樣，由於眼下OceanBase中支持的SQL語句不多。對應的解析函數也比較少。另一些沒有完畢，能夠想見未來還會加入很多其它的函數。
//解析多重查詢 int resolve_multi_stmt(ResultPlan* result_plan, ParseNode* node) //解析獨立表達式 int resolve_independ_expr() //解析and表達式 int resolve_and_exprs() //解析表達式 int resolve_expr() //解析聚集函數 int resolve_agg_func() //解析join表連接 int resolve_joined_table() //解析表 int resolve_table() //解析from子句 int resolve_from_clause() //解析列 int resolve_table_columns() //解析* int resolve_star() //解析select的投影列表 int resolve_select_clause() //解析where子句 int resolve_where_clause() //解析group by子句 int resolve_group_clause() //解析having子句 int resolve_having_clause() //解析order子句 int resolve_order_clause() //解析limit子句 int resolve_limit_clause() //解析select查詢 int resolve_select_stmt() //解析delete查詢 int resolve_delete_stmt() //解析insert的插入列 int resolve_insert_columns() //解析intsert查詢的插入值 int resolve_insert_values() //解析insert查詢 int resolve_insert_stmt() //解析update查詢 int resolve_update_stmt() //解析函數。對外提供 int resolve(ResultPlan* result_plan, ParseNode* node) //銷毀函數。對外提供 extern void destroy_plan(ResultPlan* result_plan)
resolve函數依據語法樹node的類型調用不同的查詢解析實例。
下面是部分代碼摘抄：
int resolve(ResultPlan* result_plan, ParseNode* node)
{
/*...*/
uint64_t query_id = OB_INVALID_ID;
if (ret == OB_SUCCESS && node != NULL)
{
switch (node->type_)
{
case T_STMT_LIST:
{
ret = resolve_multi_stmt(result_plan, node);
break;
}
case T_SELECT:
{
ret = resolve_select_stmt(result_plan, node, query_id);
break;
}
case T_DELETE:
{
ret = resolve_delete_stmt(result_plan, node, query_id);
break;
}
case T_INSERT:
{
ret = resolve_insert_stmt(result_plan, node, query_id);
break;
}
case T_UPDATE:
{
ret = resolve_update_stmt(result_plan, node, query_id);
break;
}
default:
ret = OB_ERROR;
break;
};
}
return ret;
}
int resolve_update_stmt(ResultPlan* result_plan, ParseNode* node, uint64_t& query_id)
{
int& ret = result_plan->err_stat_.err_code_ = OB_SUCCESS;
uint64_t table_id = OB_INVALID_ID;
query_id = OB_INVALID_ID;
ObLogicalPlan* logical_plan logical_plan = new(logical_plan) ObLogicalPlan(name_pool);
result_plan->plan_tree_ = logical_plan;
update_stmt = new(update_stmt) ObUpdateStmt(name_pool);
query_id = logical_plan->generate_query_id();
//為update_stmt設置新的標識qid
update_stmt->set_query_id(query_id);
logical_plan->add_query(update_stmt);
ParseNode* table_node = node->children_[0];
//解析表
ret = resolve_table(result_plan, update_stmt, table_node, table_id);
update_stmt->set_update_table(table_id);
ParseNode* assign_list = node->children_[1];
uint64_t ref_id;
ColumnItem *column_item = NULL;
//解析要更新的列表，如:update student set sex="M",grade="2" where name = "xiaoming";
for (int32_t i = 0; ret == OB_SUCCESS && i < assign_list->num_child_; i++)
{
ParseNode* assgin_node = assign_list->children_[i];
/* resolve target column */
ParseNode* column_node = assgin_node->children_[0];
ObString column_name;
column_name.assign_ptr(
(char*)(column_node->str_value_),
static_cast<int32_t>(strlen(column_node->str_value_))
);
//1 依據列名獲取列
column_item = update_stmt->get_column_item(NULL, column_name);
//2 解析列到vector<ColumnItem *>
ret = update_stmt->add_column_item(*result_plan, column_name, NULL, &column_item);
//3 添加列引用到update_stmt
ret = update_stmt->add_update_column(column_item->column_id_);
/* resolve new value expression */
//4 解析值表達式
ParseNode* expr = assgin_node->children_[1];
ret = resolve_independ_expr(result_plan, update_stmt, expr, ref_id, T_UPDATE_LIMIT);
//5 加入值表達式引用到update_stmt
ret = update_stmt->add_update_expr(ref_id)
}
//解析where子句
ret = resolve_where_clause(result_plan, update_stmt, node->children_[2]);
return ret;
}我們仍舊以update語句為例。
上面是依據源代碼整理的邏輯，不是源代碼。主要是為了理清思路。
- 首先是創建一個新的查詢update_stmt，並為其生成一個獨立的查詢標識qid
- 解析語句中的表。並將表的標識tid加入到update_stmt的引用列表
- 利用for循環逐個解析要更新的列-值對：
(1). 依據列名獲取列;
(2). 將該列存儲到update_stmt的vector<ColumnItem *>中,並將列引用id加入到update_stmt的更新列列表ObArray<uint64_t> update_columns_中;
(3). 解析值表達式;
(4). 將值表達式引用id加入到更新值列表ObArray<uint64_t> update_exprs_中去; - 解析where子句.
3.2 怎樣解析表和列？
通過上面我們知道，邏輯計劃的解析的一個重要內容就是要確定查詢stmt,表，列，表達式的標識.查詢和表達式的標識id都能夠在解析的時候生成。由於這兩項不是線程共同擁有的，可是表和列是持久的數據，能夠跨線程使用相同的id。這些表和列的信息由誰來管理？
3.2.1 使用Schema
追根溯源，你會發現實體表和列的id是在ob_schema.cpp中獲取的。
什麽是schema？schema就是數據庫對象的一個集合。
網上有一個非常形象的比喻,我略微做了點修改：
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