跟我一起读postgresql源码(一)——psql命令

进公司以来做的都是postgresql相关的东西,每次都是测试、修改边边角角的东西,这样感觉只能留在表面,不能深入了解这个开源数据库的精髓,遂想着看看postgresql的源码,以加深对数据库的理解,也算是好好提高自己。

但是目标很性感,现实很残酷,postgesql的源码都已经百万级了。单单.c文件都有1000+。怎么办,硬着头皮看吧,所幸postgrsql的源码很规范,这应该会给我省不少事。给自己顶一个小目标:每天看一点源码,每天都更新做不到,每周都更新吧,每周至少一篇。希望看到我的博客的朋友们也和我一起学习,我有什么理解不对的地方,也希望大家提出意见~

大部分人初次接触postgresql一般都是接触psql这个命令行工具吧,那么我们今天就从psql程序的源码开始看吧。

对了,这里要说一下,我看的代码指的是postgresql9.5.4这个版本,不同版本的代码当然是有区别的~

psql的源码分为两部分,一部分是psql的前台处理代码,代码都放在/src/bin/psql下;另一部分就是后台的查询处理过程的代码,代码较多,过程也较为复杂。这部分代码分布在/src/backend/目录下的许多子目录中。这篇博客是试水的文章,就先看看前台的代码吧。后台的代码放在后面的博客(如果有的话~)里再细细的说吧。

让我们先打开/src/bin/psql目录,这下面放的就是psql的前端程序代码。基本所有的程序都有个main函数,psql的main函数就放在startup.c里面。

我们先看两个数据结构:

enum _actions
{
    ACT_NOTHING = 0,
    ACT_SINGLE_SLASH,
    ACT_LIST_DB,
    ACT_SINGLE_QUERY,
    ACT_FILE
};

struct adhoc_opts
{
    char       *dbname;
    char       *host;
    char       *port;
    char       *username;
    char       *logfilename;
    enum _actions action;
    char       *action_string;
    bool        no_readline;
    bool        no_psqlrc;
    bool        single_txn;
};

其中:

枚举类型**_actions**代表psql命令行程序当前所处的状态;

结构体adhoc_opts 储存了当前命令行程序的一些登录信息,比如登陆的数据库、主机、端口和日志文件的位置等等。

同样还有几个小函数:

static void parse_psql_options(int argc, char *argv[],   //解析命令行选项
                   struct adhoc_opts * options);         
static void process_psqlrc(char *argv0);                 //载入.psqlrc文件,如果存在的话
static void process_psqlrc_file(char *filename);         //被process_psqlrc()调用
static void showVersion(void);                           //格式化输出PostgreSQL的版本
static void EstablishVariableSpace(void);                //

对了,开头的两个宏定义指明了对psql命令行窗口的定制化信息:

#ifndef WIN32
#define SYSPSQLRC    "psqlrc"
#define PSQLRC      ".psqlrc"
#else
#define SYSPSQLRC   "psqlrc"
#define PSQLRC      "psqlrc.conf"
#endif

通过这两个文件可以定制自己的命令行窗口(分别指linux和windows下)的信息显示式样,很方便实用。

不废话,进main函数。
第一个if显示的很显然是psql的help和version命令。

在后面有一个变量很重要:pset。它的数据结构PsqlSettings的定义放在src/bin/psql/settings.h里面。这个数据结构主要要表达的是当前psql命令行属性和状态集,通过这些属性和状态集判断和处理来控制程序的走向。

typedef struct _psqlSettings
{
    PGconn     *db;             /* connection to backend */
    int         encoding;       /* client_encoding */
    FILE       *queryFout;      /* where to send the query results */
    bool        queryFoutPipe;  /* queryFout is from a popen() */
    FILE       *copyStream;     /* Stream to read/write for \copy command */
    printQueryOpt popt;
    char       *gfname;         /* one-shot file output argument for \g */
    char       *gset_prefix;    /* one-shot prefix argument for \gset */
    bool        notty;          /* stdin or stdout is not a tty (as determined on startup) */                            
    enum trivalue getPassword;  /* prompt the user for a username and password */
    FILE       *cur_cmd_source; /* describe the status of the current main  loop */                             
    bool        cur_cmd_interactive;
    int         sversion;       /* backend server version */
    const char *progname;       /* in case you renamed psql */
    char       *inputfile;      /* file being currently processed, if any */
    uint64      lineno;         /* also for error reporting */
    uint64      stmt_lineno;    /* line number inside the current statement */
    bool        timing;         /* enable timing of all queries */
    FILE       *logfile;        /* session log file handle */
    VariableSpace vars;         /* "shell variable" repository */

    /*
     * The remaining fields are set by assign hooks associated with entries in
     * "vars".  They should not be set directly except by those hook
     * functions.
     */
    bool        autocommit;
    bool        on_error_stop;
    bool        quiet;
    bool        singleline;
    bool        singlestep;
    int         fetch_count;
    PSQL_ECHO   echo;
    PSQL_ECHO_HIDDEN echo_hidden;
    PSQL_ERROR_ROLLBACK on_error_rollback;
    PSQL_COMP_CASE comp_case;
    HistControl histcontrol;
    const char *prompt1;
    const char *prompt2;
    const char *prompt3;
    PGVerbosity verbosity;      /* current error verbosity level */
} PsqlSettings;

main主要干了哪些事儿呢?:比如你输入:

psql -U postgres -p 26500 -w 

程序在读取psql后面这一大串参数之前,先初始化一些环境变量,当确定不是–version和–help这种输出帮助信息就结束的参数时,利用输入的参数,初始化前面提到的_psqlSettings类型的变量pset。然后验证登录密码(如果指定了的话),

进入334行的MainLoop函数。这个函数的定义在统计文件夹的mainloop.c文件中。这个函数的主要成分就是一个大的循环:

循环读取命令行的查询请求–>将请求发往后端–>从后端获取请求的结果。

值得一说的是,MainLoop维护PQExpBuffer类型的query_buf,previous_buf,history_buf三个buffer。这三个buffer的定义在src/interfaces/libpq/pqexpbuffer.h。定义如下:

typedef struct PQExpBufferData
{
    char       *data;
    size_t      len;
    size_t      maxlen;
} PQExpBufferData;

typedef PQExpBufferData *PQExpBuffer;

其中history_buf保存的是以前的历史操作。previous_buf 保存的当前操作,由于psql中每个命令可以有多行(通过””+”Enter”进行分割),所以previous_buf 会一行一行的添加进char* line中的输入,当一个命令满足发出条件时,再把previous_buf中的数据送到query_buf中去。

在获取到sql命令后,首先使用函数psql_scan_setup对启动对指定行的词法分析。然后调用psql_scan函数返回语句的状态。返回的状态有下面几种:

PSCAN_SEMICOLON     以分号结束的命令
PSCAN_BACKSLASH     以反斜杆结束的命令
PSCAN_INCOMPLETE    到达行尾并没有完成的命令
PSCAN_EOL           遇到了EOL结束符

MainLoop函数就是根据返回值控制Buffer,当一个命令输入完毕以后发送到后台去执行。

在完成词法分析后,调用SendQuery(const char *query)函数执行命令,该函数处理没有连接数据库、事务处理等具体细节。再调用results = PQexec(pset.db, query),获取数据库后台返回的结果。在命令执行以后,使用ProcessCopyResult(results)把运行结果显示在屏幕上。

如果后台完成查询任务,会通知前端它已经空闲,这时前端可以发送新的查询命令。下面给出了backend返回给前端的数据结构,前端按照该结构显示结果。值得说一句的是,虽然对于psql交互窗口显示出的结果可以完全看作是一串字符串,并不需要区分出表中结果每一个域。但psql和backend的通信协议是所有前台(包括基于GUI界面)和后台的通信协议。只不过psql显示时把它转换成字符串的表现形式。

struct pg_result
{
    int         ntups;
    int         numAttributes;
    PGresAttDesc *attDescs;
    PGresAttValue **tuples;     /* each PGresTuple is an array of
                                 * PGresAttValue's */
    int         tupArrSize;     /* allocated size of tuples array */
    int         numParameters;
    PGresParamDesc *paramDescs;
    ExecStatusType resultStatus;
    char        cmdStatus[CMDSTATUS_LEN];       /* cmd status from the query */
    int         binary;         /* binary tuple values if binary == 1,
                                 * otherwise text */
    /*
     * These fields are copied from the originating PGconn, so that operations
     * on the PGresult don't have to reference the PGconn.
     */
    PGNoticeHooks noticeHooks;
    PGEvent    *events;
    int         nEvents;
    int         client_encoding;    /* encoding id */
    /*
     * Error information (all NULL if not an error result).  errMsg is the
     * "overall" error message returned by PQresultErrorMessage.  If we have
     * per-field info then it is stored in a linked list.
     */
    char       *errMsg;         /* error message, or NULL if no error */
    PGMessageField *errFields;  /* message broken into fields */
    /* All NULL attributes in the query result point to this null string */
    char        null_field[1];
    /*
     * Space management information.  Note that attDescs and error stuff, if
     * not null, point into allocated blocks.  But tuples points to a
     * separately malloc'd block, so that we can realloc it.
     */
    PGresult_data *curBlock;    /* most recently allocated block */
    int         curOffset;      /* start offset of free space in block */
    int         spaceLeft;      /* number of free bytes remaining in block */
};

该数据结构定义在src/interfaces/libpq/libpq-int.h中。

总之呢,前台就是这个样子,和后台的查询处理的逻辑相比要简单得多。

第一次写对源码解析的东西,思路比较乱,写的也比较杂乱无章,基本是想到哪写到哪。看来以后还得进一步加强写作的锻炼。这次感觉好像源码贴的有点多,下次尽量注意哈。这次就先这样了,不管怎么说总算开了个头,明天早起在修改修改吧。

希望自己能坚持下去。

    原文作者:PostgreSQL
    原文地址: https://www.cnblogs.com/flying-tiger/p/6004314.html
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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