【CMU15445】Fall 2019, Project 3: Query Execution 实验记录

SQL 执行是由数据库解析器转化为一个由多个 executor 组成的 Query Plan 来完成的，本实验选择了火山模型来完成 query execution，这一次的 project 就是实现各种 exeutor，从而可以通过组装这些 executor 来完成数据库的查询、插入等操作。

火山模型如下图所示：

DB 的火山模型
SQL 被转换为一系列 executor 的执行，首先会对每个 executor 调用 Init() 方法来进行初始化，之后上层的 executor 通过调用下层的 executor 的 Next() 方法来获取一个 tuple，每一个 executor 都是如此，就类似一个火山一样，数据从底部逐渐向上喷发。

实验准备

官方说明：https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2019/project3/

实验测试

Task 1：

cd build
make catalog_test
./test/catalog_test

Task 2~3：

cd build
make executor_test
./test/executor_test

Task 1: CREATING A CATALOG TABLE

这是一个热身任务，较为简单。

DB 内部通过维护 catalog 来维护数据库的元数据（比如 table 的创建与获取等），这个 task 需要实现 SimpleCatalog 的 CreateTable() 和 GetTable() 方法。

数据库的 table 主要包含 name 和 oid 两个属性，catalog 通过 table_ 属性维护 table 的 name 与 oid 的映射关系，其 GetTable() 方法需要同时支持对这两个的查询：

GetTable(const std::string &table_name)：通过 name 来获取 table
GetTable(table_oid_t table_oid)：通过 oid 来获取 table

一个 table 的元数据如下：

using table_oid_t = uint32_t;
using column_oid_t = uint32_t;

struct TableMetadata {
  TableMetadata(Schema schema, std::string name, std::unique_ptr<TableHeap> &&table, table_oid_t oid)
      : schema_(std::move(schema)), name_(std::move(name)), table_(std::move(table)), oid_(oid) {}
  Schema schema_;
  std::string name_;
  std::unique_ptr<TableHeap> table_;
  table_oid_t oid_;
};

Catalog 的关键属性字段有如下：

tables_：记录 table oid -> table metadata 的映射
names_：记录 table name -> table oid 的映射
next_table_oid：记录创建下一个 table 时可以分配的 oid

catalog 创建 table 的实现：

  /**
   * Create a new table and return its metadata.
   * @param txn the transaction in which the table is being created
   * @param table_name the name of the new table
   * @param schema the schema of the new table
   * @return a pointer to the metadata of the new table
   */
  auto CreateTable(Transaction *txn, const std::string &table_name, const Schema &schema) -> TableMetadata * {
    BUSTUB_ASSERT(names_.count(table_name) == 0, "Table names should be unique!");
    table_oid_t table_oid = next_table_oid_++;   // 这行代码很妙，在自增了 atomic 变量的同时将旧值返回给了 oid
    auto *tableHeap = new TableHeap(bpm_, lock_manager_, log_manager_, txn);
    auto *tableMetadata = new TableMetadata(schema, table_name, std::unique_ptr<TableHeap>(tableHeap), table_oid);
    tables_.insert({table_oid, std::unique_ptr<TableMetadata>(tableMetadata)});
    names_.insert({table_name, table_oid});
    return tableMetadata;
  }

catalog 查询 table 的实现：

  /** @return table metadata by name */
  auto GetTable(const std::string &table_name) -> TableMetadata * {
    const table_oid_t table_oid = names_.at(table_name);
    const auto& table = tables_.at(table_oid);
    return table.get();
  }

  /** @return table metadata by oid */
  auto GetTable(table_oid_t table_oid) -> TableMetadata * {
    const auto &table = tables_.at(table_oid);
    return table.get();
  }