一个典型的SQL请求的流程如下图所示。
其中每个模块的功能解释如下:
- Parser
词法/语法解析模块。Parser是整个SQL执行引擎的词法/语法解析器,在收到用户发送的SQL请求串后,Parser会将字符串分成一个个的“单词”,并根据预先设定好的语法规则解析整个请求,将SQL请求字符串转换成带有语法结构信息的内存数据结构,我们称为“语法树”(Syntax Tree)。
为了加速SQL请求的处理速度,OceanBase对SQL请求采用了特有的 快速参数化,以加速查找plan cache的速度。
- Plan Cache
执行计划缓存模块。执行计划的生成是一个比较复杂的过程,耗时比较长,尤其是在OLTP场景中,这个耗时往往不可忽略。为了加速SQL请求的处理过程,SQL执行引擎会将该SQL第一次生成的执行计划缓存在内存中,后续的执行可以反复执行这个计划,避免了重复查询优化的过程。
- Resolver
语义解析模块。当SQL请求字符串经过语法、词法解析,生成“语法树”之后,resolver会进一步将该语法树转换为带有数据库语义信息的内部数据结构。在这一过程中,resolver将根据数据库元信息将SQL请求中的token翻译成对应的对象(例如库、表、列、索引等),生成的数据结构叫做Statement Tree。
- Transfomer
逻辑改写模块。在查询优化中,经常利用等价改写的方式,将用户SQL转换为与之等价的另一条SQL,以便于优化器为止生成最佳的执行计划,我们称这一过程为 查询改写 。Transformer在resolver之后,分析用户SQL的语义,并根据内部的规则或代价模型,将用户SQL“改写”为与之等价的其他形式,并将其提供给后续的优化器做进一步的优化。Transformer的工作方式是在原Statement Tree上做等价变换,变换的结果仍然是一棵Statement Tree。
- Optimizer
优化器。优化器是整个SQL请求优化的核心,其作用是为SQL请求生成最佳的执行计划。在优化过程中,优化器需要综合考虑SQL请求的语义、对象数据特征、对象物理分布等多方面因素,解决访问路径选择、连接顺序选择、连接算法选择、分布式计划生成等多个核心问题,最终选择一个对应该SQL的最佳执行计划。SQL的执行计划是一棵由多个操作符构成的执行树,每一个操作符提供open(), next(), close()的调用接口,在执行时,通过层层的调用,将用户需要的行返回。
- Code Generator
代码生成器。优化器负责生成最佳的执行计划,但其输出的结果并不能立即执行,还需要通过代码生成器将其转换为可执行的代码,这个过程由Code Generator负责。需要指出的是,Code Generator执行的过程只是忠实地将优化器的生成结果翻译成可执行代码,并不做任何优化选择。
- Executor
执行器。当SQL的执行计划生成后,Executor会启动该SQL的执行过程。对于不同类型的执行计划,Executor的逻辑有很大的不同:对于本地执行计划,Executor会简单的从执行计划的顶端的算子开始调用,由算子自身的逻辑完成整个执行的过程,并返回执行结果;对于远程或分布式计划,Executor需要根据预选的划分,将执行树分成多个可以调度的Job,并通过RPC将其发送给相关的节点执行,具体的执行过程可以参考 分布式执行计划 章节。