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三十分钟成为 Contributor | 提升 TiDB Parser 对 MySQL 8.0 语法的兼容性

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  •   PingCAP · 103 天前 · 374 次点击
    这是一个创建于 103 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    作者:谢腾进 赵一霖

    TiDB 的一大特性就是和 MySQL 高度兼容,目标是让用户能够无需修改代码即可从 MySQL 迁移至 TiDB。要达成这个目标,需要完成两个提升兼容性的任务,分别是「语法兼容」和「功能行为兼容」。

    本次活动聚焦于语法兼容,提升 TiDB SQL Parser 对 MySQL 8.0 的语法支持。对于新的贡献者而言,除了能将理论知识运用到实践上以外,还可以从中体验参与一个开源项目的整体流程与规范。

    我们把 TiDB Parser 整体看作一个函数,输入是 SQL 字符串,输出是用于描述 SQL 语句的抽象语法树( AST )。在这个转换的过程中涉及到的组件有两个:一个是 lexer,负责将字符流变成 Token,并赋予它们类别标识,这个过程叫「 Tokenize 」;另一个是 parser,负责将 Token 转为树状结构,便于将来遍历和转换,这个过程叫「 Parse 」; TiDB 使用了 parser 生成工具 goyacc,它能够根据 parser.y 生成 parser.go,其中包含了名称为 Parse 的函数接口,供 TiDB 直接使用。更多关于 TiDB Parser 以及 Lex & Yacc 的信息请参考 TiDB SQL Parser 的实现

    参与流程

    参与流程分为 7 步:领任务 -> 写 test case -> make test -> coding -> 补充 test case -> make test -> 提 PR

    1. 从 Issue 领取任务

    我们会在 Improve parser compatibility 周期性发布不兼容的 Bad SQL Case 组,每组 Case 都会构成一个 Issue,Contributor 选择某个 Issue,在它的下方评论:Let me fix it。在我们将 Contributor 的 Github ID 添加到 Index Issue 中后,即完成任务的领取。

    2. 编写测试用例

    根据 Issue 描述的情况在 parser_test.go 中编写测试用例,除了 Issue 中提到的 Case 以外,可以适当添加更多的 Case。保证目标 SQL Case 语句能够通过 Parser 解析,并且通过 Restore 还原为预期的 SQL。

    3. 执行所有测试

    parser 根目录下运行 make test,确保第一次测试失败,并且失败的 Case 是第 2 步编写的。

    4. 编码

    Contributor 修改文法规则。对于涉及到语义层面的规则变动,需要同步修改 AST 节点的数据结构( AST 节点定义在 parser/ast 中)。TiDB 通过 AST 树生成执行计划,修改 AST 节点可能会影响 TiDB 的行为,因此应尽量保持原有结构,不改变原有的属性,如果确实有修改 AST 树必要,我们会帮助 Contributor 检查 TiDB 的行为是否正常。另外,AST 节点其中的两个接口方法是 AcceptRestore,分别用于遍历子树和通过 AST 树还原 SQL 字符串。应确保它们的行为都符合预期。

    另外,还要检查新加的规则是否存在冲突问题。「冲突」可以被理解为当 parser 读到某个 token 时,有两种或以上的方式来构造语法树,从而导致歧义。goyacc 所生成的 parser 采用了 LALR(1) 方法进行解析,冲突有两类:一类是两条规则都能被用于归约,称为 reduce-reduce 冲突。另一类是既能使用一条规则归约,又能按照另一条规则移进下一个 token,称为 shift-reduce 冲突。可以通过指定优先级的方式消除冲突,具体可以参考 yacc 的 %precedence 和 %prec 指示

    编码完成后在项目根目录下运行 make parser,这时会执行 goyacc 重新生成 parser.go 文件。

    5. 补充 test case

    根据实际情况尽可能提升测试覆盖率。

    6. 执行所有测试

    parser 根目录下运行 make test,确保测试通过。

    7. 提交 PR

    提交 PR 之前请先阅读 contributing 指南。下面是 PR 的模板,逐项填写即可。

    ### What problem does this PR solve?
    
    #### [ Put the subtask title here ]
    
    Issue: [ put the subtask issue link here ]
    
    #### MySQL Syntax:
    
    [ describe MySQL syntax here ]
    
    #### Bad SQL Case:
    
    [ give a SQL statement example that passes MySQL but fails TiDB parser ]
    
    [ give a SQL statement example that passes MySQL but fails TiDB parser ]
    	
    ...
    	
    ### Check List
    	
    Tests
    
    - Unit test
    

    示例

    下面以添加 「 REMOVE PARTITIONING 」 语法支持为例解释说明整个过程

    1. 从 Issue 领取任务

    这里 找到 REMOVE PARTITIONING 子任务。子任务 Issue 中有若干不兼容的 Case。

    首先,手动测试任一 Case,发现在 MySQL 下输出:

    Error 1505: Partition management on a not partitioned table is not possible
    

    而在 TiDB 下输出:

    Error 1064: You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your TiDB version for the right syntax to use line 1 column 20 near "remove partitioning"
    

    这意味着 parser 无法识别 remove 关键字。

    确认了问题存在后,到 该 Issue 下评论:Let me fix it,完成任务领取。

    2. 编写测试用例

    parser_test.go 下寻找合适位置添加测试用例,这里我们选择在 func (s *testParserSuite) TestDDL(c *C)末尾 添加:

    // for remove partitioning
    {"alter table t remove partitioning", true, "ALTER TABLE `t` REMOVE PARTITIONING"},
    {"alter table db.ident remove partitioning", true, "ALTER TABLE `db`.`ident` REMOVE PARTITIONING"},
    {"alter table t lock = default remove partitioning", true, "ALTER TABLE `t` LOCK = DEFAULT REMOVE PARTITIONING"},
    

    这里每一个 test case 分成了三部分,第一列是用于测试的 SQL 语句,第二列是「是否期望第一列的语句 parse 通过」,第三列是「从语法树 restore 后期望的 SQL 语句」。具体可以参考 TestDDL.RunTest()

    3. 执行所有测试

    parser 根目录下运行 make test,确保第一次测试失败,并且 fail 的 case 是第 2 步编写的。

    FAIL: parser_test.go:1664: testParserSuite.TestDDL
    
    parser_test.go:2148:
        s.RunTest(c, table)
    parser_test.go:318:
        c.Assert(err, IsNil, comment)
    ... value *errors.withStack = line 1 column 20 near "remove partitioning"  ("line 1 column 20 near \"remove partitioning\" ")
    ... source alter table t remove partitioning
    

    错误信息和期望的一致,则可以开始进行下一步。

    4. 编码

    4.1 修改 parser.y 文件

    首先从 MySQL 文法 中找到 remove partitioning 的定义:

    alter_table_stmt: ALTER TABLE_SYM table_ident opt_alter_table_actions
    | ALTER TABLE_SYM table_ident standalone_alter_table_action
    
    opt_alter_table_actions: opt_alter_command_list
    | opt_alter_command_list alter_table_partition_options
    
    alter_table_partition_options: partition_clause
    | REMOVE_SYM PARTITIONING_SYM
    

    经过分析可得该语法只能出现在 SQL 语句的最后一个部分,并且只能出现一次。

    parser.y 中找到 AlterTableStmt,其中一条规则是:

    "ALTER" IgnoreOptional "TABLE" TableName AlterTableSpecListOpt PartitionOpt
    

    其中最后一个符号 PartitionOpt 和 MySQL 中 partition_clause 非常相似,为了支持 remove partitioning,容易想到引入一条规则:

    AlterTablePartitionOpt: PartitionOpt | "REMOVE" "PARTITIONING"
    

    PartitionOpt 的语义动作移到 AlterTablePartitionOpt 中,REMOVE PARTITIONING 部分先返回 nil,并添加 parser 警告,表示目前 parser 能够解析但 TiDB 尚未支持该功能。修改后的规则如下:

    AlterTablePartitionOpt:
    	PartitionOpt
    	{
    		if $1 != nil {
    			$$ = &ast.AlterTableSpec{
    				Tp: ast.AlterTablePartition,
    				Partition: $1.(*ast.PartitionOptions),
    			}
    		} else {
    			$$ = nil
    		}
    	}
    |	"REMOVE" "PARTITIONING"
    	{
    		$$ = nil
    		yylex.AppendError(yylex.Errorf("The REMOVE PARTITIONING clause is parsed but ignored by all storage engines."))
    		parser.lastErrorAsWarn()
    	}
    

    由于 REMOVEPARTITIONING 都是新添加的关键字,如果不做任何处理,lexer 扫描的时候只会将它们看作普通的标识符。于是需要在 parser.y%token 字段上补充声明,其中一个目的是为该字符串产生一个 tokenID(一个整数),供 lexer 标识。另外 goyacc 也会对 parser.y 中所有的字符串常量进行检查,如果没有相应的 token 声明,会报 Undefined symbol 的错误。

    为支持这两个关键字,我们在文件开头的 token 字段添加声明。由于 REMOVEPARTITIONING 都是非保留关键字,它们应被添加在含有 The following tokens belong to UnReservedKeyword 注释 的下方。此外,非保留字说明它们能够作为标识符 Identifier,因此在 Identifier 规则下的 UnRerservedKeyword 中也应加上 REMOVEPARTITIONING

    关于如何确定一个关键字是保留的还是非保留的,可以参考 MySQL 文档

    4.2 增加「关键字-tokenID」映射

    前文提到,添加声明是为了让 lexer 能够识别关键字并赋予对应的 tokenID,对于 lexer 而言,它需要一个从关键字字符串到 tokenID 的映射关系。在 TiDB parser 中,这个映射关系就是 misc.go 中的 tokenMap 结构。

    在这个例子中,我们往 tokenMap 中添加 removepartitioning(如果不添加,会使关键字一致性的检查测试失败)。

    4.3 修改 AST 节点

    到目前为止,我们已经让 goyacc 生成的 parser 能够解析 remove partitioning 语法。但是,解析完成后并没有返回有效的数据结构( 4.1 中我们返回了 nil),这意味着 parser 不能够根据语法树重新生成原 SQL 语句。

    所以,要修改现有的 AST 节点,使它们能够以某种形式保存 remove partitioning 信息。回顾目前规则层面的修改:

    AlterTableStmt:
    "ALTER" IgnoreOptional "TABLE" TableName AlterTableSpecListOpt PartitionOpt
    

    已改为:

    AlterTableStmt:
    "ALTER" IgnoreOptional "TABLE" TableName AlterTableSpecListOpt AlterTablePartitionOpt
    AlterTablePartitionOpt:
          PartitionOpt | "REMOVE" "PARTITIONING"
    

    其中几个非终结符对应的数据结构如下:

    AlterTableSpecListOpt -> []AlterTableSpec
    PartitionOpt -> PartitionOptions
    

    关于修改节点,有几种方案可以选择:

    1. 增加一个新的节点 struct,表示 AlterTablePartitionOpt。其中包含 PartitionOptions 和一个 bool 值,表示是否为 remove partitioning。

    2. 将 remove partitioning 看作 PartitionOptions,在内部添加一个 bool 成员 isRemovePartitioning 以做区分。

    3. PartitionOpt 和 remove partitioning 都看作 AlterTableSpec,为 AlterTableSpec 的添加一个类型,单独表示 remove partitioning。

    经过比较和分析,我们发现第一个方案会引入新的数据结构,有较大的概率会引起现有的 TiDB 测试不过,为此可能要修改 TiDB 方面的代码,工作量大的同时提高了 parser 的复杂度,因此作为备选方案;第二个方案没有引入新的数据结构,但是修改了现有的数据结构(加了个 bool 成员);第三个方案即没有添加也没有修改数据结构,并且能够以较少的代码完成任务,作为首选方案。

    在以上的选择中,我们遵循「尽量不修改 AST 节点结构」的原则。

    按照方案三,观察 AlterTableSpec,其定义如下:

    type AlterTableSpec struct {
      node
      ...
      Tp              AlterTableType
      Name            string
      ...
    }
    

    其中一个成员是 Tp,它所属的类型包含了 AlterTable 的许多操作,例如 AddColumnAddConstraintDropColumn 等。我们的任务是添加一个 类似的 Type,让它能够表示 remove partitioning。

    到这里,解析完 SQL 语句生成的 AST 树已经包含 remove partitioning 的信息了。接下来要处理 Restore,让它能够从 AST 树还原出 SQL 语句。AlterTableSpec 的 Restore 十分简单,加一个 case 即可,这里不再赘述。

    4.4 完善 parser.y

    第一次修改 parser.y 的时候我们在新加规则的语义动作中返回了 nil,原因是尚未确定 AST 是否需要修改,以及如何修改。而到这一步,这些都已经确定下来了,把 remove partitioning 看作 AlterTableSpec 类型:

    |       "REMOVE" "PARTITIONING"
          {
                  $$ = &ast.AlterTableSpec{
                         Tp: ast.AlterTableRemovePartitioning,
                  }
                 yylex.AppendError(yylex.Errorf("The REMOVE PARTITIONING clause is parsed but ignored by all storage engines."))
                 parser.lastErrorAsWarn()
          }
    

    注意,这里必须抛出警告,表示虽然目前 parser 能够解析该语法,但实际上 TiDB 并未支持相应的功能。

    5. 补充 test case

    这里,所有的代码修改引入的分支结构都能够被现有的测试覆盖,因此在提升覆盖率上没有需求。当然,如果想要测试更多类似的 case,可以将它们添加到前面提到的 TestDDL 函数中。

    6. 执行所有测试(make test

    gofmt (simplify)
    sh test.sh
    ok      github.com/pingcap/parser       4.294s  coverage: 62.1% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/ast   2.090s  coverage: 42.3% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/auth  1.155s  coverage: 1.3% of statements in ./... [no tests to run]
    ok      github.com/pingcap/parser/charset       1.094s  coverage: 2.0% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/format        1.114s  coverage: 2.5% of statements in ./...
    ?       github.com/pingcap/parser/goyacc        [no test files]
    ok      github.com/pingcap/parser/model 1.100s  coverage: 3.5% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/mysql 1.102s  coverage: 1.3% of statements in ./... [no tests to run]
    ok      github.com/pingcap/parser/opcode        1.099s  coverage: 1.4% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/terror        1.091s  coverage: 2.3% of statements in ./...
    ok      github.com/pingcap/parser/types 1.106s  coverage: 7.0% of statements in ./...
    
    

    确保所有的 test 都是 ok 的状态。

    7. 提交 PR

    按照 PR 模板逐项填写。

    ### What problem does this PR solve?
    
    #### Fix compatibility problem about keyword REMOVE PARTITIONING
    
    Issue: pingcap/parser#402
    
    #### MySQL Syntax:
    
    alter_specification:
    ...
      | REMOVE PARTITIONING
    
    ### Bad SQL Case:
    
    alter table t remove partitioning;
    alter table t lock = default, remove partitioning;
    alter table t drop check c, remove partitioning;
    
    ### Check List
    
    Tests
    - Unit test
    
    

    需要特别指出的是,我们鼓励各位 Contributor 多使用 make test。当不知道从何处入手或者失去目标时,make test 输出的错误信息或许能够引导大家进行思考和探索

    Tips: 完整的 PR 示例

    FAQ

    以下是在增加 remove partitioning 语法支持时遇到的问题和解决方法。

    Q1. 为什么不在 PartitionOpt 中直接添加规则?

    A1PartitionOpt 用于匹配含有 partition by 的 SQL 语句,除了 Alter Table 语句以外,它还被 Create Table 使用,而 remove partitioning 只存在于 alter table 语句中,因此不能在 PartitionOpt 中添加规则。

    Q2. 执行 make test 时报错:

    parser.y:1100:1: undefined symbol "PARTITIONING"
    parser.y:1100:1: undefined symbol "REMOVE"
    make[1]: *** [Makefile:19: parser] Error 1
    

    A2:在 yacc 中,出现在规则中的字符串,要么是 token(终结符),要么是非终结符。这里引用一段 yacc 的规范:

    Names refer to either tokens or nonterminal symbols.
    Names representing tokens must be declared; this is most simply done by writing
    %token   name1 name2 . . .
    

    所以,修复方法是在 parser.y%token 字段上添加 PARTITIONINGREMOVE 的声明。

    Q3. 执行 make test 时报错:

     c.Assert(len(tokenMap)-len(aliases), Equals, keywordCount-len(windowFuncTokenMap))
    ... obtained int = 454
    ... expected int = 456
    

    A3:这是关键字的一致性检查出了问题,解决方案是补充 tokenMap(它是关键字到 token ID 的映射,被 scanner 用来判断某个字符串是否为关键字)。

    Q4. 执行 make test 时报错:

    FAIL: parser_test.go:1666: testParserSuite.TestDDL
    parser_test.go:2166:
        s.RunTest(c, table)
    parser_test.go:351:
        c.Assert(restoreSQLs, Equals, expectSQLs, comment)
    ... obtained string = "ALTER TABLE `t`"
    ... expected string = "ALTER TABLE `t` REMOVE PARTITIONING"
    ... restore ALTER TABLE `t`; expect ALTER TABLE `t` REMOVE PARTITIONING
    

    A4:这个错误说明 parser 已经解析通过,但不能从语法树中恢复原 SQL 语句的 remove partitioning 部分。此时应检查相应 AST 节点的 Restore 方法是否正确处理了 REMOVE PARTITIONING

    最后欢迎大家加入 TiDB Contributor Club,无门槛参与开源项目,改变世界从这里开始吧!

    阅读原文https://mp.weixin.qq.com/s/SOQkBVaSmmPNPLjOcnQshA

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