執行引擎位于優化器和存儲引擎之間,負責将資料從存儲引擎讀取出來,根據計劃将資料處理加工傳回給用戶端。執行器接收到的指令就是優化器應對SQL查詢而翻譯出來的關系代數運算符所組成的執行樹,如下圖所示
圖中每一個方塊代表一個具體關系運算代數符,我們稱之為算子,每個算子有統一的接口,從下層的一個或者多個算子獲得輸入,然後将運算結果傳回給上層算子。整個查詢執行過程主要是兩個流,驅動流和資料流。
向上的流代表資料流,是指下層算子将資料傳回給上層算子的過程,這是一個從下至上、從葉節點到跟節點的過程。在openGauss中,所有的葉子節點都是表資料掃描算子,這些節點是所有計算的資料源頭。資料從葉子節點,通過逐層計算,然後從根節點傳回給使用者
向下的流代表控制流,是指上層算子驅動下層算子執行的過程,這是一個從上至下、由根節點到葉節點的過程。從代碼層面來看,即上層算子會根據需要調用下層算子的函數接口,去擷取下層算子的輸入。驅動流是從根節點逐層傳遞到葉子節點。
執行器的整體目标就是在每一個由優化器建構出來的執行樹上,通過控制流驅動資料流在執行樹上高效的流動,其流動的速度決定了執行器的處理效率。
算子分類
關系資料庫本身是對關系集合Relation的運算操作,執行引擎作為運算的控制邏輯主體也是圍繞着關系運算來實作的,在傳統資料庫實作理論中,算子的分類可以分成以下幾類:
掃描算子(Scan Plan Node)
掃描節點負責從底層資料來源抽取資料,資料來源可能是來自檔案系統,也可能來自網絡(分布式查詢)。一般而言掃描節點都位于執行樹的葉子節點,作為執行樹PlanTree的資料輸入來源。
關鍵特征:輸入資料、葉子節點、表達式過濾
控制算子(Control Plan Node)
控制算子一般不映射代數運算符,通常是為了執行器完成一些特殊的流程引入的算子。
關鍵特征:用于控制資料流程
物化算子(Materialize Plan Node)
物化算子一般指算法要求,在做算子邏輯處理的時候,要求把下層的資料進行緩存處理,因為對于下層算子傳回的資料量不可提前預知,是以需要在算法上考慮資料無法全部放置到記憶體的情況。
關鍵特征:需要掃描所有資料之後才傳回
連接配接算子(Join Plan Node)
這類算子是為了應對資料庫中最常見的關聯操作。
關鍵特征:多個輸入
按照實作方式有3種關聯算子。
按照連接配接類型有6種關聯算子
下面重點分析Seqscan算子的代碼流程。
Seqscan算子
ExecInitSeqScan
ExecInitSeqScan函數初始化SeqScan狀态節點,負責節點狀态結構構造
SeqScanState* ExecInitSeqScan(SeqScan* node, EState* estate, int eflags)
{
……
/*
* create state structure
*/
SeqScanState* scanstate = makeNode(SeqScanState); // SeqScan狀态節點
scanstate->ps.plan = (Plan*)node;
scanstate->ps.state = estate;
scanstate->isPartTbl = node->isPartTbl;
scanstate->currentSlot = 0;
scanstate->partScanDirection = node->partScanDirection;
scanstate->rangeScanInRedis = {false,0,0};
……
/*
* tuple table initialization
*/
InitScanRelation(scanstate, estate, eflags); // 初始化掃描表
……
/*
* initialize scan relation
*/
InitSeqNextMtd(node, scanstate); //設定擷取元組的函數
……
return scanstate;
}
InitSeqNextMtd函數設定擷取元組的函數為SeqNext
static inline void InitSeqNextMtd(SeqScan* node, SeqScanState* scanstate)
{
if (!node->tablesample) {
scanstate->ScanNextMtd = SeqNext;
……
}
ExecSeqScan
ExecutePlan函數循環調用ExecProcNode擷取元組
static void ExecutePlan(EState *estate, PlanState *planstate, CmdType operation, bool sendTuples, long numberTuples,
ScanDirection direction, DestReceiver *dest, JitExec::JitContext* motJitContext)
{
TupleTableSlot *slot = NULL;
long current_tuple_count = 0;//初始化
……
/*
* Loop until we've processed the proper number of tuples from the plan.
*/
for (;;) { //循環調用ExecProcNode
……
if (unlikely(recursive_early_stop)) {
slot = NULL;
} else if (motJitContext && !IS_PGXC_COORDINATOR && JitExec::IsMotCodegenEnabled()) {
// MOT LLVM
int scanEnded = 0;
if (!motFinishedExecution) {
// previous iteration has not signaled end of scan
slot = planstate->ps_ResultTupleSlot;
uint64_t tuplesProcessed = 0;
int rc = JitExec::JitExecQuery(
motJitContext, estate->es_param_list_info, slot, &tuplesProcessed, &scanEnded);
if (scanEnded || (tuplesProcessed == 0) || (rc != 0)) {
// raise flag so that next round we will bail out (current tuple still must be reported to user)
motFinishedExecution = true;
}
} else {
(void)ExecClearTuple(slot);
}
} else {
slot = ExecProcNode(planstate);// 調用ExecProcNode
}
…….
/*
* if the tuple is null, then we assume there is nothing more to
* process so we just end the loop...
*/
if (TupIsNull(slot)) {// 元組為空即中止循環
if(!is_saved_recursive_union_plan_nodeid) {
break;
}
ExecEarlyFreeBody(planstate);
break;
}
……
{
(*dest->receiveSlot)(slot, dest); //簡單select語句調用printtup函數
}
……
/*
* check our tuple count.. if we've processed the proper number then
* quit, else loop again and process more tuples. Zero numberTuples
* means no limit.
*/
current_tuple_count++;// 計數元組數
if (numberTuples == current_tuple_count) {
break;
}
}
……
}
ExecProcNode函數根據nodeTag執行g_execProcFuncTable對應的函數
TupleTableSlot* ExecProcNode(PlanState* node)
{
TupleTableSlot* result = NULL;
……
{
int index = (int)(nodeTag(node))-T_ResultState;
Assert(index >= 0 && index
result = g_execProcFuncTable[index](node);
}
……
return result;
}
ExecProcFuncType g_execProcFuncTable[] = {
ExecResultWrap,
……
ExecSeqScanWrap,
ExecIndexScanWrap,
ExecIndexOnlyScanWrap,
…..
};
ExecSeqScanWrap->ExecSeqScan->ExecScan->ExecScanFetch,ExecScanFetch函數回調SeqNext擷取元組
static TupleTableSlot* ExecScanFetch(ScanState* node, ExecScanAccessMtd access_mtd, ExecScanRecheckMtd recheck_mtd)
{
……
/*
* Run the node-type-specific access method function to get the next tuple
*/
return (*access_mtd)(node); //回調SeqNext
}
ExecEndSeqScan
ExecEndSeqScan完成清理工作。