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openGauss内核分析(八):执行算子探究

2022-09-29 11:01 作者:Gauss松鼠会  | 我要投稿

执行引擎位于优化器和存储引擎之间,负责将数据从存储引擎读取出来,根据计划将数据处理加工返回给客户端。执行器接收到的指令就是优化器应对SQL查询而翻译出来的关系代数运算符所组成的执行树,如下图所示:

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图中每一个方块代表一个具体关系运算代数符,我们称之为算子,每个算子有统一的接口,从下层的一个或者多个算子获得输入,然后将运算结果返回给上层算子。整个查询执行过程主要是两个流,驱动流和数据流。

  • 向上的流代表数据流,是指下层算子将数据返回给上层算子的过程,这是一个从下至上、从叶节点到跟节点的过程。在openGauss中,所有的叶子节点都是表数据扫描算子,这些节点是所有计算的数据源头。数据从叶子节点,通过逐层计算,然后从根节点返回给用户。

  • 向下的流代表控制流,是指上层算子驱动下层算子执行的过程,这是一个从上至下、由根节点到叶节点的过程。从代码层面来看,即上层算子会根据需要调用下层算子的函数接口,去获取下层算子的输入。驱动流是从根节点逐层传递到叶子节点。

执行器的整体目标就是在每一个由优化器构建出来的执行树上,通过控制流驱动数据流在执行树上高效的流动,其流动的速度决定了执行器的处理效率。

算子分类

关系数据库本身是对关系集合Relation的运算操作,执行引擎作为运算的控制逻辑主体也是围绕着关系运算来实现的,在传统数据库实现理论中,算子的分类可以分成以下几类:

扫描算子(Scan Plan Node)

扫描节点负责从底层数据来源抽取数据,数据来源可能是来自文件系统,也可能来自网络(分布式查询)。一般而言扫描节点都位于执行树的叶子节点,作为执行树PlanTree的数据输入来源。

关键特征:输入数据、叶子节点、表达式过滤

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控制算子(Control Plan Node)

控制算子一般不映射代数运算符,通常是为了执行器完成一些特殊的流程引入的算子。

关键特征:用于控制数据流程

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物化算子(Materialize Plan Node)

物化算子一般指算法要求,在做算子逻辑处理的时候,要求把下层的数据进行缓存处理,因为对于下层算子返回的数据量不可提前预知,因此需要在算法上考虑数据无法全部放置到内存的情况。
关键特征:需要扫描所有数据之后才返回

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连接算子(Join Plan Node)

这类算子是为了应对数据库中最常见的关联操作。

关键特征:多个输入。

按照实现方式有3种关联算子。

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按照连接类型有6种关联算子。

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下面重点分析Seqscan算子的代码流程。

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Seqscan 算子

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ExecInitSeqScan

ExecInitSeqScan函数初始化SeqScan状态节点,负责节点状态结构构造。

InitSeqNextMtd函数设定获取元组的函数为SeqNext。


ExecSeqScan

ExecutePlan函数循环调用ExecProcNode获取元组。

ExecProcNode函数根据nodeTag执行g_execProcFuncTable对应的函数。


ExecSeqScanWrap->ExecSeqScan->ExecScan->ExecScanFetch,ExecScanFetch函数回调SeqNext获取元组。

ExecEndSeqScan

ExecEndSeqScan完成清理工作。

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