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产生式规则系统在概念上很简单,但在实际使用时会涉及许多微妙之处。其中一些要点,以及Postgres规则系统的理论基础,可以在 [ Stonebraker et al, ACM, 1990 ] 中找到。
有些其他数据库系统定义了主动型数据库规则。它们通常是存储过程和触发器,在Postgres中以函数和触发器的形式实现。
查询重写规则系统(下文简称“规则系统”)与存储过程和触发器完全不同。它会修改查询,使其将规则纳入考虑,然后把修改后的查询交给查询优化器执行。它非常强大,可用于查询语言过程、视图和版本等许多用途。这一规则系统的能力在 [ Ong and Goh, 1990 ] 以及 [ Stonebraker et al, ACM, 1990 ] 中有讨论。
要理解规则系统如何工作,必须先知道它在何时被调用,以及它的输入和输出是什么。
规则系统位于查询解析器和优化器之间。它接收解析器的输出,即一棵查询树,以及来自 pg_rewrite 目录的重写规则;这些规则本身也是带有一些附加信息的查询树。它会生成零棵或多棵查询树作为结果。因此,它的输入和输出始终都是解析器本身也可能产生的东西,所以它看到的任何内容基本上都可以表示为一个SQL语句。
那么什么是查询树?它是SQL语句的一种内部表示,其中构成语句的各个部分被分别存储。如果以调试级别 4 启动 Postgres 后端,并在交互式后端界面中输入查询,就可以看到这些查询树。pg_rewrite 系统目录中的规则动作同样以查询树的形式存储。它们的格式与调试输出不同,但包含的却是完全相同的信息。
阅读查询树需要一些经验,我刚开始在规则系统上工作时也经历了一段艰难的时光。我记得我曾站在咖啡机前,看到目标列表里有一个杯子,rangetable 里有水和咖啡粉,而所有的按钮出现在一个条件表达式中。由于查询树的SQL表示已足以理解规则系统,本文不会讲解如何阅读它们。学习阅读查询树也许会有帮助,而且在后续的描述中需要用到这些命名约定。
在阅读本文中查询树的 SQL 表示时,需要能够 辨认语句在查询树结构中被拆分成了哪些部分。查询树的组成部分是
这是一个简单的值,说明了是哪一种命令 (SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE)产生了解析树。
范围表是查询中使用的关系列表。在 SELECT 语句中,它们就是 FROM 关键字后面给出的关系。
每个范围表项标识一个表或视图,并说明在查询的其他部分以哪个 名称来称呼它。在查询树中,范围表项是按编号而不是按名称引用 的,因此即使像 SQL 语句中那样出现重名, 这里也无关紧要。这种情况可能出现在规则的范围表被合并之后。 本文中的示例不会涉及这种情形。
这是范围表中的一个索引,用来标识查询结果应写入哪个关系。
SELECT 查询通常没有结果关系。SELECT INTO 这一特殊情况与 CREATE TABLE、INSERT ... SELECT 序列几乎相同,这里不再单独讨论。
在 INSERT、UPDATE 和 DELETE 查询中,结果关系就是要让修改生效的表(或视图!)。
目标列表是定义查询结果的表达式列表。对于 SELECT,这些表达式构成查询的最终输出。它们对应于关键字 SELECT 和 FROM 之间的表达式。(* 只是某个关系全部属性名的缩写。)
DELETE 查询不需要目标列表,因为它们不产生任何结果。实际上优化器会向空目标列表加入一个特殊项,但这发生在规则系统之后,将在后面讨论。对规则系统而言,目标列表是空的。
在 INSERT 查询中,目标列表描述的是将要进入结果关系的新行。结果关系中缺失的列将由优化器补上常量空值表达式。它由 VALUES 子句中的表达式,或 INSERT ... SELECT 里 SELECT 子句中的表达式组成。
在 UPDATE 查询中,目标列表描述要替换旧行的新行。这里,优化器会通过插入把旧行的值放到新行中的表达式来补上缺失列,并且也会像 DELETE 那样加上那个特殊项。它由查询中 SET attribute = expression 部分的表达式组成。
目标列表中的每一项都包含一个表达式,它可以是常量值、指向范围表中某个关系属性的变量、一个参数,或者由函数调用、常量、变量、操作符等构成的表达式树。
查询的条件是一个表达式,与目标列表项中的表达式很相似。该 表达式的结果值是布尔值,用来说明是否应对最终结果行执行相应操作(INSERT、UPDATE、DELETE 或 SELECT)。它就是 SQL 语句的 WHERE 子句。
查询树的其他部分,如 ORDER BY 子句,这里不作关注。规则系统在应用规则时会替换其中的项,但这与规则系统的基本原理关系不大。GROUP BY 在出现在视图定义中时是一种特殊情况,仍有待文档说明。
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