【PostgreSQL内核学习（九）—— 查询执行（数据定义语句执行）】

news2024/11/29 2:38:49

数据定义语句执行

概述
- 数据定义语句执行流程
- 执行示例

声明：本文的部分内容参考了他人的文章。在编写过程中，我们尊重他人的知识产权和学术成果，力求遵循合理使用原则，并在适用的情况下注明引用来源。
本文主要参考了《PostgresSQL数据库内核分析》一书

概述

数据定义语言（DDL，Data Definition Language） 是一类用于定义数据模式、函数等的功能性语句。不同于元组增删查改的操作，其处理方式是为每一种类型的描述语句调用相应的处理函数。
数据定义语句的处理过程比较简单，其执行流程最终会进入到ProcessUtility处理器，然后执行语句对应的不同处理过程。由于数据定义语句的种类很多，因此整个处理过程中的数据结构和方式种类繁冗、复杂，但流程相对简单、固定。

数据定义语句执行流程

由于ProcessUtility需要处理所有类型的数据定义语句，因此其输人数据结构的类型也是各种各样，每种类型的数据结构表示不同的操作类型。ProcessUtility将通过判断数据结构中NodeTag字段的值来区分各种不同节点，并引导执行流程进人相应的处理函数。图6-7展示了ProcessUtility的总体流程。
在这里插入图片描述
ProcessUtility函数源码如下：（路径：src/backend/tcop/utility.c）

/*
 * ProcessUtility
 *		general utility function invoker
 *
 *	pstmt: PlannedStmt wrapper for the utility statement
 *	queryString: original source text of command
 *	context: identifies source of statement (toplevel client command,
 *		non-toplevel client command, subcommand of a larger utility command)
 *	params: parameters to use during execution
 *	queryEnv: environment for parse through execution (e.g., ephemeral named
 *		tables like trigger transition tables).  May be NULL.
 *	dest: where to send results
 *	completionTag: points to a buffer of size COMPLETION_TAG_BUFSIZE
 *		in which to store a command completion status string.
 *
 * Caller MUST supply a queryString; it is not allowed (anymore) to pass NULL.
 * If you really don't have source text, you can pass a constant string,
 * perhaps "(query not available)".
 *
 * completionTag is only set nonempty if we want to return a nondefault status.
 *
 * completionTag may be NULL if caller doesn't want a status string.
 *
 * Note for users of ProcessUtility_hook: the same queryString may be passed
 * to multiple invocations of ProcessUtility when processing a query string
 * containing multiple semicolon-separated statements.  One should use
 * pstmt->stmt_location and pstmt->stmt_len to identify the substring
 * containing the current statement.  Keep in mind also that some utility
 * statements (e.g., CREATE SCHEMA) will recurse to ProcessUtility to process
 * sub-statements, often passing down the same queryString, stmt_location,
 * and stmt_len that were given for the whole statement.
 */
void
ProcessUtility(PlannedStmt *pstmt,
			   const char *queryString,
			   ProcessUtilityContext context,
			   ParamListInfo params,
			   QueryEnvironment *queryEnv,
			   DestReceiver *dest,
			   char *completionTag)
{
	Assert(IsA(pstmt, PlannedStmt));
	Assert(pstmt->commandType == CMD_UTILITY);
	Assert(queryString != NULL);	/* required as of 8.4 */

	/*
	 * We provide a function hook variable that lets loadable plugins get
	 * control when ProcessUtility is called.  Such a plugin would normally
	 * call standard_ProcessUtility().
	 */
	if (ProcessUtility_hook)
		(*ProcessUtility_hook) (pstmt, queryString,
								context, params, queryEnv,
								dest, completionTag);
	else
		standard_ProcessUtility(pstmt, queryString,
								context, params, queryEnv,
								dest, completionTag);
}

函数参数解释：

pstmt：是包装了 utility 语句的 PlannedStmt 结构体，其中存储了 utility 语句的执行计划信息。
queryString：是原始的 SQL 查询文本，即用户输入的 utility 语句。
context：标识 utility 语句的来源，可以是顶层客户端命令、非顶层客户端命令，或者是其他更大的 utility 命令的子命令。
params：是在执行过程中可能需要用到的参数。
queryEnv：是用于解析到执行期间的环境信息，比如在触发器中使用的过渡表等。可以为NULL。
dest：指定了执行结果的输出位置。
completionTag：是一个指向存储命令完成状态字符串的缓冲区，用于返回一些执行结果的状态信息，例如影响的行数等。可以为NULL，表示不需要这些状态信息。

函数执行流程解释：

首先，函数会进行一系列断言（Assert）的检查，确保传入的参数是符合要求的，例如 pstmt 必须是 PlannedStmt 类型，queryString 不为空，commandType 是 CMD_UTILITY 等。
接着，函数检查是否有外部插件定义了 ProcessUtility_hook 钩子函数。如果有插件定义了该钩子函数，那么数据库会调用这个插件的处理函数来处理 utility 语句，而不是继续执行下面的标准处理流程。
如果没有插件定义 ProcessUtility_hook 钩子函数，那么数据库会调用 standard_ProcessUtility 函数，来处理 utility 语句。standard_ProcessUtility 函数会根据不同的 utility 类型（比如创建表、创建索引等）调用相应的处理函数来执行 utility 语句，并且根据情况将执行结果返回给客户端。

针对各种不同的查询树，查询编译器在执行处理前会做一些额外的处理对查询树进行分析、处理与转换。例如，创建表的语句会用函数transformCreateStmt进行查询树的处理。这些处理过程可能会在当前操作之前和之后增加一些新的操作（例如在创建表的操作之前增加创建serial序列表操作、之后增加创建触发器用于外键约束操作等)，也可能会执行对数据结构的处理操作（例如将CreateStmt节点tableElts字段中CONST_CHECK类型的Constraint节点转存到CreateStmt的constraints链表中等)。由于这些处理过程会产生一些新的操作，因此最终会生成一个由多个操作构成的链表。因此，执行过程需要依次扫描该链表，为每一个原子操作调用相应的处理函数。
以创建表create table t_a (id int, name char(20));为例进行调试。

函数调用顺序：exec_simple_query —> PortalRun —> PortalRunMulti —> PortalRunUtility —>
ProcessUtility —> standard_ProcessUtility

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相同类别的语句处理过程涉及内容相近，实现思想和主要过程相似。例如，事务类处理主要是对于当前事务的状态的判断和转换；游标类处理的主要思想是首次将执行一个查询计划树（Plantree)，将结果缓存在Portal指向的特殊结构中，然后按照要求获取元组数据；表、属性管理类主要涉及权限管理、修改相应系统表以及关系表的存储类别操作等。由于数据定义语句的种类多达上百种，我们下面将以一个创建表的例子来介绍数据定义语句的执行流程。

执行示例

来看一看书中给出的案例吧：
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我们根据书中的描述来实际的调试一下代码吧：
由先前的查询树可视化工具可以打印出例6.1中经过查询重写的Query结构：
在这里插入图片描述
可以看到ChoosePortalStrategy函数的确选择了PORTAL_MULTI_QUERY字段。

此外，PortalRun函数调用PortalRunMulti来执行PORTAL_MULTI_QUERY策略。

执行PortalDrop函数后Portal结构体如下所示：
在这里插入图片描述