TiDB 源码阅读系列文章（四）Insert 语句概览

[PingCAP]

本文为 TiDB 源码阅读系列文章的第四篇。上一篇文章简单介绍了整体流程，无论什么语句，大体上是在这个框架下运行，DDL 语句也不例外。

本篇文章会以 Insert 语句为例进行讲解，帮助读者理解前一篇文章，下一篇文章会介绍 Select 语句的执行流程。这两条是最常用的读、写语句，其他的语句相信读者能触类旁通，可以自行研究或者是等待后续的文章。对于这两类语句，目前也只会针对核心流程进行说明，更复杂的 Join、Insert-Into-OnDuplicate-Update 等会等到后面的文章进行讲解。另外本文会重点介绍每个语句在执行框架下面的具体执行逻辑，请读者阅读前先了解 Insert 语句的行为。

表结构

这里先给一个表结构，下面介绍的 SQL 语句都是在这个表上的操作。

CREATE TABLE t {
id      VARCHAR(31),
name VARCHAR(50),
age    int,
key id_idx (id)
};

Insert 语句

INSERT INTO t VALUES ("pingcap001", "pingcap", 3); 以这条语句为例，解释 Insert 是如何运行的。

语句处理流程

首先大家回忆一下上一篇文章介绍的框架，一条 SQL 语句经过协议层、Parser、Plan、Executor 这样几个模块处理后，变成可执行的结构，再通过 Next() 来驱动语句的真正执行。对于框架，每类语句都差不多；对于每个核心步骤，每个语句会有自己的处理逻辑。

语法解析

先看 Parser，对于 Insert 语句的解析逻辑在这里，可以看到这条语句会被解析成下面这个结构：

// InsertStmt is a statement to insert new rows into an existing table.
// See https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/insert.html
type InsertStmt struct {
    dmlNode

    IsReplace   bool
    IgnoreErr   bool
    Table       *TableRefsClause
    Columns     [](#)*ColumnName
    Lists       [](#)[](#)ExprNode
    Setlist     [](#)*Assignment
    Priority    mysql.PriorityEnum
    OnDuplicate [](#)*Assignment
    Select      ResultSetNode
}

这里提到的语句比较简单，只会涉及 Table 以及 Lists 这两个字段，也就是向哪个表插入哪些数据。其中 Lists 是一个二维数组，数组中的每一行对应于一行数据，这个语句只包含一行数据。有了 AST 之后，需要对其进行一系列处理，预处理、合法性验证、权限检查这些暂时跳过（每个语句的处理逻辑都差不多），我们看一下针对 Insert 语句的处理逻辑。

查询计划

接下来是将 AST 转成 Plan 结构，这个操作是在 planBuilder.buildInsert() 中完成。对于这个简单的语句，主要涉及两个部分:

• 补全 Schema 信息

  包括 Database/Table/Column 信息，这个语句没有指定向那些列插入数据，所以会使用所有的列。

• 处理 Lists 中的数据

  这里会处理一遍所有的 Value，将 ast.ExprNode 转换成 expression.Expression，也就是纳入了我们的表达式框架，后面会在这个框架下求值。大多数情况下，这里的 Value 都是常量，也就是 expression.Constant。

如果 Insert 语句比较复杂，比如要插入的数据来自于一个 Select，或者是 OnDuplicateUpdate 这种情况，还会做更多的处理，这里暂时不再深入描述，读者可以执行看 buildInsert() 中其他的代码。

现在 ast.InsertStmt 已经被转换成为 plan.Insert 结构，对于 Insert 语句并没有什么可以优化的地方，plan.Insert 这个结构只实现了 Plan 这个接口，所以在下面这个判断中，不会走进 Optimize 流程：

    if logic, ok := p.(LogicalPlan); ok {
        return doOptimize(builder.optFlag, logic)
    }

其他比较简单的语句也不会进入 doOptimize，比如 Show 这种语句，下一篇文章会讲解 Select 语句，会涉及到 doOptimize 函数。

执行

拿到 plan.Insert 这个结构后，查询计划就算制定完成。最后我们看一下 Insert 是如何执行的。

首先 plan.Insert 在这里被转成 executor.InsertExec 结构，后续的执行都由这个结构进行。执行入口是 Next 方法，第一步是要对待插入数据的每行进行表达式求值，具体的可以看 getRows 这个函数，拿到数据后就进入最重要的逻辑— InsertExec.exec() 这个函数，这个函数有点长，不过只考虑我们文章中讲述得这条 SQL 的话，可以把代码简化成下面这段逻辑：

    for _, row := range rows {
            h, err := e.Table.AddRecord(e.ctx, row, false)
	}

接下来我们看一下 AddRecord 这个函数是如何将一行数据写入存储引擎中。要理解这段代码，需要了解一下 TiDB 是如何将 SQL 的数据映射为 Key-Value，可以先读一下我们之前写的一些文章，比如这一篇。这里假设读者已经了解了这一点背景知识，那么一定会知道这里需要将 Row 和 Index 的 Key-Value 构造出来的，写入存储引擎。

构造 Index 数据的代码在 addIndices() 函数中，会调用 index.Create() 这个方法：

构造 Index Key：
func (c *index) GenIndexKey(sc *stmtctx.StatementContext, indexedValues [](#)types.Datum, h int64, buf [](#)byte) (key [](#)byte, distinct bool, err error) {
......
    key = c.getIndexKeyBuf(buf, len(c.prefix)+len(indexedValues)*9+9)
    key = append(key, [](#)byte(c.prefix)...)
    key, err = codec.EncodeKey(sc, key, indexedValues...)
    if !distinct && err == nil {
        key, err = codec.EncodeKey(sc, key, types.NewDatum(h))
    }

构造 Index Value：
func (c *index) Create(ctx context.Context, rm kv.RetrieverMutator, indexedValues [](#)types.Datum, h int64) (int64, error) {
    if !distinct {
        // non-unique index doesn't need store value, write a '0' to reduce space
        err = rm.Set(key, [](#)byte'0')
        return 0, errors.Trace(err)
    }
......
    if skipCheck {
        err = rm.Set(key, encodeHandle(h))
        return 0, errors.Trace(err)
    }

构造 Row 数据的代码比较简单，就在 tables.AddRecord 函数中：

构造 Row Key: 
key := t.RecordKey(recordID)

构造 Row Value:
writeBufs.RowValBuf, err = tablecodec.EncodeRow(ctx.GetSessionVars().StmtCtx, row, colIDs, writeBufs.RowValBuf, writeBufs.AddRowValues)

构造完成后，调用类似下面这端代码即可将 Key-Value 写到当前事务的缓存中：

    if err = txn.Set(key, value); err != nil {
        return 0, errors.Trace(err)
    }

在事务的提交过程中，即可将这些 Key-Value 提交到存储引擎中。

小结

Insert 语句在诸多 DML 语句中算是最简单的语句，本文也没有涉及 Insert 语句中更复杂的情况，所以相对比较好理解。上面讲了这么多代码，让我们用一幅图来再回顾一下整个流程。

最后给大家留一个思考题，本文描述了如何写入数据，那么 TiDB 是如何删除数据的呢？也就是 Delete 语句的执行流程是什么样子的，请大家追踪源码，调研一下这个流程，有兴趣的读者可以仿照本文写一篇源码解析文档，投稿给我们。

下一篇文章会介绍一下 Select 语句的执行流程，不但会涉及到 SQL 层，也会介绍 Coprocessor 模块是如何工作的，敬请期待。

作者：申砾