带你读 MySQL 源码:limit, offset

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带你读 MySQL 源码:limit, offset

2023-04-14 00:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

来源:一树一溪

我一直想写 MySQL 源码分析文章,希望能够达成 2 个目标:

不想研究源码的朋友,可以通过文章了解 MySQL 常用功能的实现逻辑,做到知其然,也知其所以然。

想研究源码的朋友,能够以文章为切入点,迈进 MySQL 源码研究之门。

目标是明确的,任务是艰巨的。

MySQL 源码数量庞大,各种功能的代码盘根错节,相互交织在一起,形成一张复杂的网。

想要把这张网中的某些部分拎出来写成文章,还要做到通俗易懂,这并不是件容易的事,我也就迟迟没有动手。

万事开头难,但是再难,总得开始,才能有后续,所以,就有了这篇文章。

写文章是件费时费力的事,写出来了总希望有更多人看,否则就没有写下去的动力了。

对 MySQL 源码感兴趣的朋友们,如果想看到源码分析系列的更多文章,请帮忙把文章传播出去,分享给更多人。

唠叨完前因后果,再说说我准备怎么写这个系列文章:

我会挑一些常用功能,每篇文章介绍一个单点功能的源码,从简单功能开始,逐渐过渡到复杂功能。

每篇文章只会介绍核心源码逻辑,源码之中增加注释,源码之外尽可能用文字展开介绍源码逻辑,以帮助大家更好的理解源码。

每篇文章不会太长,如果功能复杂导致内容太长,我会拆分文章,尽量降低大家的阅读负担。

接下来,我们开始源码分析系列的第 1 篇文章。

本文内容基于 MySQL 8.0.32 源码。

目录

1. 准备工作

2. 整体介绍

3. 源码分析

3.1 ExecuteIteratorQuery()

3.2 LimitOffsetIterator::Read()

4. 总结

正文

1. 准备工作

创建测试表:

CREATE TABLE `t1` (  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `str1` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '',  `i1` int NOT NULL DEFAULT '0',  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

插入测试数据:

INSERT INTO t1(id, str1, i1) VALUES(1, 's1', 10),(2, 's2', 20),(3, 's3', 30),(4, 's4', 40),(5, 's5', 50),(6, 's6', 60),(7, 's7', 70),(8, 's8', 80);

示例 SQL:

select * from t1 limit 5, 22. 整体介绍

我们先通过 explain 来看一下执行计划:

从 explain 输出可以看到,执行计划比较简单,SQL 执行过程包含 2 个迭代器:

Limit/Offset,对应 LimitOffsetIterator 迭代器。

Table scan,对应 TableScanIterator 迭代器。

代码执行时堆栈如下:

| > handle_connection(void*) sql/conn_handler/connection_handler_per_thread.cc:302| + > do_command(THD*) sql/sql_parse.cc:1439| + - > dispatch_command(...) sql/sql_parse.cc:2036| + - x > dispatch_sql_command(THD*, Parser_state*) sql/sql_parse.cc:5322| + - x = > mysql_execute_command(THD*, bool) sql/sql_parse.cc:4688| + - x = | > Sql_cmd_dml::execute(THD*) sql/sql_select.cc:578| + - x = | + > Sql_cmd_dml::execute_inner(THD*) sql/sql_select.cc:778| + - x = | + - > Query_expression::execute(THD*) sql/sql_union.cc:1823| + - x = | + - x > // 查询入口| + - x = | + - x > Query_expression::ExecuteIteratorQuery(THD*) sql/sql_union.cc:1770| + - x = | + - x = > // 实现 limit, offset| + - x = | + - x = > LimitOffsetIterator::Read() sql/iterators/composite_iterators.cc:128| + - x = | + - x = | > // 从存储引擎读取一条记录| + - x = | + - x = | > TableScanIterator::Read() sql/iterators/basic_row_iterators.cc:2183. 源码分析

TableScanIterator 迭代器用于从存储引擎读取记录,留到以后的文章介绍。

limit, offset 由 LimitOffsetIterator 迭代器实现,我们会介绍两个方法的代码:

Query_expression::ExecuteIteratorQuery(THD*),这是查询入口方法,介绍了它,流程才算完整。

LimitOffsetIterator::Read(),limit, offset 的逻辑都在这个方法里实现。

3.1 ExecuteIteratorQuery()// sql/sql_union.ccbool Query_expression::ExecuteIteratorQuery(THD *thd) {  ...  {    ...    for (;;) {      // 从存储引擎读取一条记录      int error = m_root_iterator->Read();      DBUG_EXECUTE_IF("bug13822652_1", thd->killed = THD::KILL_QUERY;);

      // 读取出错,直接返回      if (error > 0 || thd->is_error())  // Fatal error        return true;      // error send_kill_message();        return true;      }      ...      // 发送数据给客户端      if (query_result->send_data(thd, *fields)) {        return true;      }      ...    }  }  ...}

从以上代码可以看到,select 查询入口方法的主体是一个无限 for 循环。

每一轮循环都会调用 m_root_iterator->Read() 方法从存储引擎读取一条记录。

对于示例 SQL 来说,m_root_iterator->Read() 就是 LimitOffsetIterator::Read()。

for 循环会一直执行,直到 m_root_iterator->Read() 的返回值命中以下任意一个条件才会结束:

if (error > 0 || thd->is_error()),读取出错了,以错误状态结束查询。

if (error < 0),已经读完所有符合条件的记录,以正常状态结束查询。

if (thd->killed),SQL 被客户端通过 kill 干掉了,中止查询。

为 show processlist 中的 Id 字段。

for 循环中,每次从存储引擎读取到一条记录,都会调用 query_result->send_data(thd, *fields) 方法。

对于示例 SQL 来说,这个方法的行为就是把记录发送给客户端。

3.2 LimitOffsetIterator::Read()// sql/iterators/composite_iterators.ccint LimitOffsetIterator::Read() {  // 这个 if 括号里的条件理解起来会有点困难  // 所以被省略了,眼不见为净  //【重点】只有读取第一条和最后一条记录时才会进入这个 if 分支  if (...) {    ...    // m_needs_offset = true    // 表示 SQL 语句中指定了 offset    if (m_needs_offset) {      ...      // 循环从存储引擎读取 m_offset 条记录      // 每读取到一条记录,直接丢弃      for (ha_rows row_idx = 0; row_idx Read();        // 读取出错,直接返回错误码        if (err != 0) {          return err;        }        ...      }      // 读取 m_offset 条记录并丢弃之后      // 把 m_seen_rows 设置为已读取记录数       m_seen_rows = m_offset;      // 然后把 m_needs_offset 设置为 false      // 表示不需要再处理 offset 逻辑了(因为已处理完成)      // 下次读取时也就不需要再跳过 m_offset 条记录了      m_needs_offset = false;      ...    }    // 如果已经读取了 m_limit 条记录    // 就返回 -1,表示读取结束    // m_limit = SQL 中的 limit + offset    if (m_seen_rows >= m_limit) {      ...      return -1;    }  }

  // 读取需要返回给客户端的记录  const int result = m_source->Read();  ...  // 已读取记录数加 1  ++m_seen_rows;  // 返回当前读取的记录  // 给 Query_expression::ExecuteIteratorQuery() 方法  return result;}

除了处理 offset 逻辑之外,LimitOffsetIterator::Read() 每次只读取一条记录,这个方法的核心逻辑分为三部分:

第 1 部分:if (m_needs_offset),SQL 语句中指定了 offset,返回第一条记录给客户端之前,需要读取 offset 条记录并丢弃,从第 offset + 1 条记录开始返回给客户端。

这部分的主要逻辑是一个 for 循环,会循环 offset 次,每次读取一条记录。

如果读取成功,就接着读取下一条记录,而不会对这条记录做任何操作,也就相当于丢弃了。

如果读取失败,直接返回错误码,读取结束,客户端会收到报错信息。

第 2 部分:if (m_seen_rows >= m_limit),表示已经读取了 m_limit 条记录,返回 -1 表示读取正常结束。

m_limit = SQL 中的 limit + offset。

第 3 部分:result = m_source->Read() 从存储引擎读取一条记录,然后,把结果返回给 Query_expression::ExecuteIteratorQuery() 方法。

4. 总结

limit, offset 逻辑比较简单,全部由 LimitOffsetIterator::Read() 实现,核心逻辑总结如下:

从存储引擎读取返回给客户端的第 1 条记录之前,会先读取 offset 条记录并丢弃,然后再读取一条记录,用于返回给客户端。

从存储引擎读取第 2 ~ limit + offset 条记录时,每读取一条记录,都返回给 Query_expression::ExecuteIteratorQuery(),由该方法把记录返回给客户端。

读取 limit + offset 条记录之后,返回 -1 表示读取流程正常结束。

从 LimitOffsetIterator::Read() 的实现逻辑来看,offset 越大,读取之后被丢弃的记录就越多,读取这些记录所做的都是无用功。

为了提高 SQL 的执行效率,可以通过改写 SQL 让 offset 尽可能小,理想状态是 offset = 0。



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