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SQL ON MongoDB实现原理

admin 运维技术 2022-11-19 404浏览 0

1. 概述

可能你在看到这个标题会小小的吃惊，MyCAT 能使用 MongoDB 做数据节点。是的，没错，确实可以。

吼吼吼，让我们开启这段神奇的“旅途”。

本文主要分成四部分：

  1. 总体流程，让你有个整体的认识
  2. 查询操作
  3. 插入操作
  4. 彩蛋，😈彩蛋，🙂彩蛋

    建议你看过这两篇文章(_非必须_)：

    1. 《MyCAT源码分析 —— 【单库单表】插入》
    2. 《MyCAT源码分析 —— 【单库单表】查询》

      2. 主流程

      SQL ON MongoDB实现原理

      1. MyCAT Server 接收 MySQL Client 基于 MySQL协议 的请求，翻译 SQL 成 MongoDB操作 发送给 MongoDB Server。
      2. MyCAT Server 接收 MongoDB Server 返回的 MongoDB数据，翻译成 MySQL数据结果 返回给 MySQL Client。

        这样一看，MyCAT 连接 MongoDB 是不是少神奇一点列。

        SQL ON MongoDB实现原理

        Java数据库连接，(Java Database Connectivity，简称JDBC)是Java语言中用来规范客户端程序如何来访问数据库的应用程序接口，提供了诸如查询和更新数据库中数据的方法。JDBC也是Sun Microsystems的商标。JDBC是面向关系型数据库的。

        MyCAT 使用 JDBC 规范，抽象了对 MongoDB 的访问。通过这样的方式，MyCAT 也抽象了 SequoiaDB 的访问。可能这样说法有些抽象，看个类图压压惊。

        SQL ON MongoDB实现原理

        是不是熟悉的味道。不得不说 JDBC 规范的精妙。

        3. 查询操作

        SELECTid,nameFROMuserWHEREname>''ORDERBY_idDESC;

        SQL ON MongoDB实现原理

        看顺序图已经很方便的理解整体逻辑，我就不多废话啦。我们来看几个核心的代码逻辑。

        1)、查询 MongoDB

        //MongoSQLParser.java
publicMongoDataquery()throwsMongoSQLException{
if(!(statementinstanceofSQLSelectStatement)){
//returnnull;
thrownewIllegalArgumentException("notaquerysqlstatement");
}
MongoDatamongo=newMongoData();
DBCursorc=null;
SQLSelectStatementselectStmt=(SQLSelectStatement)statement;
SQLSelectQuerysqlSelectQuery=selectStmt.getSelect().getQuery();
inticount=0;
if(sqlSelectQueryinstanceofMySqlSelectQueryBlock){
MySqlSelectQueryBlockmysqlSelectQuery=(MySqlSelectQueryBlock)selectStmt.getSelect().getQuery();

BasicDBObjectfields=newBasicDBObject();

//显示（返回）的字段
for(SQLSelectItemitem:mysqlSelectQuery.getSelectList()){
//System.out.println(item.toString());
if(!(item.getExpr()instanceofSQLAllColumnExpr)){
if(item.getExpr()instanceofSQLAggregateExpr){
SQLAggregateExprexpr=(SQLAggregateExpr)item.getExpr();
if(expr.getMethodName().equals("COUNT")){//TODO待读：count（*）
icount=1;
mongo.setField(getExprFieldName(expr),Types.BIGINT);
}
fields.put(getExprFieldName(expr),1);
}else{
fields.put(getFieldName(item),1);
}
}

}

//表名
SQLTableSourcetable=mysqlSelectQuery.getFrom();
DBCollectioncoll=this._db.getCollection(table.toString());
mongo.setTable(table.toString());

//WHERE
SQLExprexpr=mysqlSelectQuery.getWhere();
DBObjectquery=parserWhere(expr);

//GROUPBY
SQLSelectGroupByClausegroupby=mysqlSelectQuery.getGroupBy();
BasicDBObjectgbkey=newBasicDBObject();
if(groupby!=null){
for(SQLExprgbexpr:groupby.getItems()){
if(gbexprinstanceofSQLIdentifierExpr){
Stringname=((SQLIdentifierExpr)gbexpr).getName();
gbkey.put(name,Integer.valueOf(1));
}
}
icount=2;
}

//SKIP/LIMIT
intlimitoff=0;
intlimitnum=0;
if(mysqlSelectQuery.getLimit()!=null){
limitoff=getSQLExprToInt(mysqlSelectQuery.getLimit().getOffset());
limitnum=getSQLExprToInt(mysqlSelectQuery.getLimit().getRowCount());
}
if(icount==1){//COUNT（*）
mongo.setCount(coll.count(query));
}elseif(icount==2){//MapReduce
BasicDBObjectinitial=newBasicDBObject();
initial.put("num",0);
Stringreduce="function(obj,prev){"+"prev.num++}";
mongo.setGrouyBy(coll.group(gbkey,query,initial,reduce));
}else{
if((limitoff>0)||(limitnum>0)){
c=coll.find(query,fields).skip(limitoff).limit(limitnum);
}else{
c=coll.find(query,fields);
}

//orderby
SQLOrderByorderby=mysqlSelectQuery.getOrderBy();
if(orderby!=null){
BasicDBObjectorder=newBasicDBObject();
for(inti=0;i<orderby.getItems().size();i++){
SQLSelectOrderByItemorderitem=orderby.getItems().get(i);
order.put(orderitem.getExpr().toString(),getSQLExprToAsc(orderitem.getType()));
}
c.sort(order);
//System.out.println(order);
}
}
mongo.setCursor(c);
}
returnmongo;
}

        2)、查询条件

        //MongoSQLParser.java
privatevoidparserWhere(SQLExpraexpr,BasicDBObjecto){
if(aexprinstanceofSQLBinaryOpExpr){
SQLBinaryOpExprexpr=(SQLBinaryOpExpr)aexpr;
SQLExprexprL=expr.getLeft();
if(!(exprLinstanceofSQLBinaryOpExpr)){
if(expr.getOperator().getName().equals("=")){
o.put(exprL.toString(),getExpValue(expr.getRight()));
}else{
Stringop="";
if(expr.getOperator().getName().equals("<")){
op="$lt";
}elseif(expr.getOperator().getName().equals("<=")){
op="$lte";
}elseif(expr.getOperator().getName().equals(">")){
op="$gt";
}elseif(expr.getOperator().getName().equals(">=")){
op="$gte";
}elseif(expr.getOperator().getName().equals("!=")){
op="$ne";
}elseif(expr.getOperator().getName().equals("<>")){
op="$ne";
}
parserDBObject(o,exprL.toString(),op,getExpValue(expr.getRight()));
}
}else{
if(expr.getOperator().getName().equals("AND")){
parserWhere(exprL,o);
parserWhere(expr.getRight(),o);
}elseif(expr.getOperator().getName().equals("OR")){
orWhere(exprL,expr.getRight(),o);
}else{
thrownewRuntimeException("Can'tidentifytheoperationofofwhere");
}
}
}
}

privatevoidorWhere(SQLExprexprL,SQLExprexprR,BasicDBObjectob){
BasicDBObjectxo=newBasicDBObject();
BasicDBObjectyo=newBasicDBObject();
parserWhere(exprL,xo);
parserWhere(exprR,yo);
ob.put("$or",newObject[]{xo,yo});
}

        3)、解析 MongoDB 数据

        //MongoResultSet.java
publicMongoResultSet(MongoDatamongo,Stringschema)throwsSQLException{
this._cursor=mongo.getCursor();
this._schema=schema;
this._table=mongo.getTable();
this.isSum=mongo.getCount()>0;
this._sum=mongo.getCount();
this.isGroupBy=mongo.getType();

if(this.isGroupBy){
dblist=mongo.getGrouyBys();
this.isSum=true;
}
if(this._cursor!=null){
select=_cursor.getKeysWanted().keySet().toArray(newString[0]);
//解析fields
if(this._cursor.hasNext()){
_cur=_cursor.next();
if(_cur!=null){
if(select.length==0){
SetFields(_cur.keySet());
}
_row=1;
}
}
//设置fields类型
if(select.length==0){
select=newString[]{"_id"};
SetFieldType(true);
}else{
SetFieldType(false);
}
}else{
SetFields(mongo.getFields().keySet());//newString[]{"COUNT(*)"};
SetFieldType(mongo.getFields());
}
}

        当使用 SELECT * 查询字段时，fields 使用***条数据返回的 fields。即使，后面的数据有其他 fields，也不返回。

        4)、返回数据给 MySQL Client

        //JDBCConnection.java
privatevoidouputResultSet(ServerConnectionsc,Stringsql)
throwsSQLException{
ResultSetrs=null;
Statementstmt=null;

try{
stmt=con.createStatement();
rs=stmt.executeQuery(sql);

//header
List<FieldPacket>fieldPks=newLinkedList<>();
ResultSetUtil.resultSetToFieldPacket(sc.getCharset(),fieldPks,rs,this.isSpark);
intcolunmCount=fieldPks.size();
ByteBufferbyteBuf=sc.allocate();
ResultSetHeaderPacketheaderPkg=newResultSetHeaderPacket();
headerPkg.fieldCount=fieldPks.size();
headerPkg.packetId=++packetId;
byteBuf=headerPkg.write(byteBuf,sc,true);
byteBuf.flip();
byte[]header=newbyte[byteBuf.limit()];
byteBuf.get(header);
byteBuf.clear();
List<byte[]>fields=newArrayList<byte[]>(fieldPks.size());
for(FieldPacketcurField:fieldPks){
curField.packetId=++packetId;
byteBuf=curField.write(byteBuf,sc,false);
byteBuf.flip();
byte[]field=newbyte[byteBuf.limit()];
byteBuf.get(field);
byteBuf.clear();
fields.add(field);
}
//headereof
EOFPacketeofPckg=newEOFPacket();
eofPckg.packetId=++packetId;
byteBuf=eofPckg.write(byteBuf,sc,false);
byteBuf.flip();
byte[]eof=newbyte[byteBuf.limit()];
byteBuf.get(eof);
byteBuf.clear();
this.respHandler.fieldEofResponse(header,fields,eof,this);

//row
while(rs.next()){
RowDataPacketcurRow=newRowDataPacket(colunmCount);
for(inti=0;i<colunmCount;i++){
intj=i+1;
if(MysqlDefs.isBianry((byte)fieldPks.get(i).type)){
curRow.add(rs.getBytes(j));
}elseif(fieldPks.get(i).type==MysqlDefs.FIELD_TYPE_DECIMAL||
fieldPks.get(i).type==(MysqlDefs.FIELD_TYPE_NEW_DECIMAL-256)){//fieldtypeisunsignedbyte
//ensurethatdonotusescientificnotationformat
BigDecimalval=rs.getBigDecimal(j);
curRow.add(StringUtil.encode(val!=null?val.toPlainString():null,sc.getCharset()));
}else{
curRow.add(StringUtil.encode(rs.getString(j),sc.getCharset()));
}
}
curRow.packetId=++packetId;
byteBuf=curRow.write(byteBuf,sc,false);
byteBuf.flip();
byte[]row=newbyte[byteBuf.limit()];
byteBuf.get(row);
byteBuf.clear();
this.respHandler.rowResponse(row,this);
}
fieldPks.clear();
//roweof
eofPckg=newEOFPacket();
eofPckg.packetId=++packetId;
byteBuf=eofPckg.write(byteBuf,sc,false);
byteBuf.flip();
eof=newbyte[byteBuf.limit()];
byteBuf.get(eof);
sc.recycle(byteBuf);
this.respHandler.rowEofResponse(eof,this);
}finally{
if(rs!=null){
try{
rs.close();
}catch(SQLExceptione){
}
}
if(stmt!=null){
try{
stmt.close();
}catch(SQLExceptione){
}
}
}
}

//MongoResultSet.java
@Override
publicStringgetString(StringcolumnLabel)throwsSQLException{
Objectx=getObject(columnLabel);
if(x==null){
returnnull;
}
returnx.toString();
}

        当返回字段值是 Object 时，返回该对象.toString()。例如：

        mysql>select*fromuserorderby_idasc;

+--------------------------+------+-------------------------------+

|_id|name|profile|

+--------------------------+------+-------------------------------+

|1|123|{"age":1,"height":100}|

        4. 插入操作

        SQL ON MongoDB实现原理

        //MongoSQLParser.java
publicintexecuteUpdate()throwsMongoSQLException{
if(statementinstanceofSQLInsertStatement){
returnInsertData((SQLInsertStatement)statement);
}
if(statementinstanceofSQLUpdateStatement){
returnUpData((SQLUpdateStatement)statement);
}
if(statementinstanceofSQLDropTableStatement){
returndropTable((SQLDropTableStatement)statement);
}
if(statementinstanceofSQLDeleteStatement){
returnDeleteDate((SQLDeleteStatement)statement);
}
if(statementinstanceofSQLCreateTableStatement){
return1;
}
return1;
}

privateintInsertData(SQLInsertStatementstate){
if(state.getValues().getValues().size()==0){
thrownewRuntimeException("numberofcolumnserror");
}
if(state.getValues().getValues().size()!=state.getColumns().size()){
thrownewRuntimeException("numberofvaluesandcolumnshavetomatch");
}
SQLTableSourcetable=state.getTableSource();
BasicDBObjecto=newBasicDBObject();
inti=0;
for(SQLExprcol:state.getColumns()){
o.put(getFieldName2(col),getExpValue(state.getValues().getValues().get(i)));
i++;
}
DBCollectioncoll=this._db.getCollection(table.toString());
coll.insert(o);
return1;
}

        5. 彩蛋

        1)、支持多 MongoDB ，并使用 MyCAT 进行分片。

        MyCAT 配置：multi_mongodb

        2)、支持 MongoDB + MySQL 作为同一个 MyCAT Table 的数据节点。查询时，可以合并数据结果。

        查询时，返回 MySQL 数据记录字段要比 MongoDB 数据记录字段全，否则，合并结果时会报错。

        MyCAT 配置：single_mongodb_mysql

        3)、MongoDB 作为数据节点时，可以使用 MyCAT 提供的数据库主键字段功能。

        MyCAT 配置：single_mongodb

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