DOCSUP-3417 translate to english (#16797)

* English translation

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>

* Update utils/db-generator/README.md

* Update utils/db-generator/README.md

Co-authored-by: Daria Mozhaeva <dmozhaeva@yandex-team.ru>
Co-authored-by: BayoNet <da-daos@yandex.ru>
This commit is contained in:
damozhaeva 2020-11-13 13:12:06 +03:00 committed by GitHub
parent 8d3858fc22
commit fedefc43ff
No known key found for this signature in database
GPG Key ID: 4AEE18F83AFDEB23

View File

@ -1,34 +1,35 @@
**Анализ запроса в Clickhouse**
# Clickhouse query analysis
В данной работе мы будем рассматривать только select запросы, то есть те запросы, которые из таблицы достают данные.
Встроенный парсер Clickhouse принимает на вход строку, которая является запросом. В select запросе выделяется 14 основных частей: WITH, SELECT, TABLES, PREWHERE, WHERE, GROUP_BY, HAVING, ORDER_BY, LIMIT_BY_OFFSET, LIMIT_BY_LENGTH, LIMIT_BY, LIMIT_OFFSET, LIMIT_LENGTH, SETTINGS. Мы будем рассматривать части SELECT, TABLES, WHERE, GROUP_BY, HAVING, ORDER_BY так как именно в них находятся основные данные, нужные нам для анализа структуры и выявления значений. После анализа запроса парсер выдает нам древовидную структуру, где каждая вершина является определенной операцией выполнения запроса, функцией над значениями, константой, обозначением и тому подобное. Вершины также имеют свои поддеревья, в которых находятся их аргументы или подоперации. Обходя данное дерево мы будем пытаться выявить необходимые нам данные.
Here we will consider only `SELECT` queries, i.e. those queries that get data from the table.
The built-in Clickhouse parser accepts a string as input, which is a query. Among 14 main clauses of `SELECT` statement: `WITH`, `SELECT`, `TABLES`, `PREWHERE`, `WHERE`, `GROUP_BY`, `HAVING`, `ORDER_BY`, `LIMIT_BY_OFFSET`, `LIMIT_BY_LENGTH`, `LIMIT_BY`, `LIMIT_OFFSET`, `LIMIT_LENGTH`, `SETTINGS`, we will analyze the `SELECT`, `TABLES`, `WHERE`, `GROUP_BY`, `HAVING`, `ORDER_BY` clauses because the most of data is there. We need this data to analyze the structure and to identify values. The parser issues a tree structure after parsing a query, where each node is a specific query execution operation, a function over values, a constant, a designation, etc. Nodes also have subtrees where their arguments or suboperations are located. We will try to reveal the data we need by avoiding this tree.
**Анализ схемы**
## Scheme analysis
По запросу необходимо определить возможные таблицы. Имея строку запроса можно понять, какие его части обозначают названия таблиц, таким образом можно определить их количество в нашей базе данных.
В парсере Clickhouse поддеревом запроса, отвечающее за таблицы из которых мы берем данные, является TABLES (Рисунок 1), в нем лежит основная таблица, из которой берутся колонки, а также операции JOIN, которые совершаются в запросе. Обходя все вершины в поддереве мы берем названия таблиц и баз данных в которых они лежат, а также их алиас, то есть укороченные названия, выбранные автором запроса. Эти названия могут понадобиться нам для определения принадлежности колонки в дальнейшем.
Таким образом для запроса мы получаем набор баз данных, а также таблиц и их условных обозначений (алиасов), по которым делается запрос.
It is necessary to determine possible tables by a query. Having a query string, you can understand which parts of it represent the names of the tables, so you can determine their number in our database.
In the Clickhouse parser, `TABLES` (Figure 1) is a query subtree responsible for tables where we get data. It contains the main table where the columns come from, as well as the `JOIN` operations that are performed in the query. Avoiding all nodes in the subtree, we use the names of the tables and databases where they are located, as well as their alias, i.e. the shortened names chosen by the query author. We may need these names to determine the ownership of the column in the future.
Thus, we get a set of databases for the query, as well as tables and their aliases, with the help of them a query is made.
Затем нам необходимо определить множество столбцов, которые присутствуют в запросе и таблицы, к которым они могут относиться. Во время исполнения запроса уже известно множество столбцов в каждой таблице, поэтому при исполнении программа автоматически связывает столбец и таблицу, однако в нашем случае нельзя однозначно трактовать принадлежность столбца к определенной таблице, например в следующем запросе: “SELECT column1, column2, column3 FROM table1 JOIN table2 on table1.column2 = table2.column3 ”. Здесь мы однозначно можем сказать, к какой таблице относятся колонки column2 и column3, однако column1 может принадлежать как первой, так и второй таблице. Для однозначности трактовки таких случаев, мы будем относить данную неопределенные колонки к основной таблице, по которой делается запрос, например в данном случае это будет таблица table1.
Все столбцы в дереве лежат в вершинах типа IDENTIFIER, которые находятся в поддеревьях SELECT, TABLES, WHERE, GROUP_BY, HAVING, ORDER_BY. Рекурсивно обходя поддеревья мы формируем множество всех таблиц, затем мы разделяем колонку на составляющие: таблица (если она явно указана через точку) и само название, затем, так как таблица может являться алиасом, мы заменяем алиас на оригинальное название таблицы. Теперь у нас есть список всех столбцов и таблиц, к которым они относятся, для столбцов без таблиц определяем основную таблицу запроса.
Then we need to define the set of columns that are in the query and the tables they can refer to. The set of columns in each table is already known during the query execution. Therefore, the program automatically links the column and table at runtime. However, in our case, it is impossible to unambiguously interpret the belonging of a column to a specific table, for example, in the following query `SELECT column1, column2, column3 FROM table1 JOIN table2 on table1.column2 = table2.column3`. In this case, we can say which table `column2` and `column3` belong to. However, `column1` can belong to either the first or the second table. We will refer undefined columns to the main table, on which a query is made, for unambiguous interpretation of such cases. For example, in this case, it will be `table1`.
All columns in the tree are in `IDENTIFIER` type nodes, which are in the `SELECT`, `TABLES`, `WHERE`, `GROUP_BY`, `HAVING`, `ORDER_BY` subtrees. We form a set of all tables recursively avoiding the subtrees, then we split the column into constituents such as the table (if it is explicitly specified with a dot) and the name. Then, since the table can be an alias, we replace the alias with the original table name. We now have a list of all the columns and tables they belong to. We define the main query table for non-table columns.
**Анализ столбцов**
## Column analysis
Продолжением является точное определение типов данных для столбцов, у которых в запросе присутствует значение. Примером являются логические условие WHERE, в котором у определенного набора атрибутов проверяется логическое выражение. Если в запросе указано column > 5, то можно сделать вывод, что в данном столбце содержится численное значение, либо если на атрибут применяется выражение LIKE, то атрибут представляет собой строковый тип.
В данной части необходимо научится вычленять из запроса все таки выражения и сопоставлять типы данных для тех столбцов, для которых это возможно сделать. При этом, понятно, что из присутствующих значений не всегда можно сделать однозначное решение о типе конкретного атрибута, например column > 5 может означать множество численных типов таких как UINT8, UINT32, INT32, INT64 и тому подобных. Здесь нужно определиться с трактовкой определенных значений, так как перебор всех возможных может быть достаточно большим, а поэтому занимать продолжительное время.
Для числовых значений было решено использовать INT64(целочисленный тип 64 битности) для целочисленных значений и FLOAT64(число с плавающей точкой 64 битности) для нецелых значений. Также используются типы STRING для строковых значений, DATE для дат, DATETIME для времени. Стоит заметить, что существует еще тип ARRAY, который является оберткой над предыдущими типами и представлять собой массив из значений определенного типа.
Определить значения столбцов мы можем используя логический, арифметические и другие функции над значениями столбцов, которые указаны в запросе. Такие функции лежат в поддеревьях SELECT и WHERE. Параметром функции может быть константа, колонка либо другая функция (Рисунок 2). Таким образом для понимания типа колонки могут помочь следующие параметры: 1) Типы аргументов, которые может принимать функция, например функция TOSTARTOFMINUTE(округляет время до кратного 5 минутам вниз) может принимать только DATETIME, таким образом если аргументом данной функции является колонка, то данная колонка имеет тип DATETIME. 2) типы остальных аргументов в данной функции, например функция EQUALS(равенство), она подразумевает собой равенство типов ее аргументов, таким образом если в данной функции присутствует константа и столбец, то мы можем определить тип столбца как тип константы.
Then we need to exactly define data types for columns that have a value in the query. An example is the boolean `WHERE` clause where we test boolean expressions in its attributes. If the query specifies `column > 5`, then we can conclude that this column contains a numeric value, or if the `LIKE` expression is applied to the attribute, then the attribute has a string type.
In this part, you need to learn how to extract such expressions from a query and match data types for columns, where it is possible. At the same time, it is clear that it is not always possible to make an unambiguous decision about the type of a particular attribute from the available values. For example, `column > 5` can mean many numeric types such as `UINT8`, `UINT32`, `INT32`, `INT64`, etc. It is necessary to determine the interpretation of certain values since searching through all possible values can be quite large and long.
It can take a long time to iterate over all possible values, so we use `INT64` and `FLOAT64` types for numeric values, `STRING` for strings, `DATE` and `DATETIME` for dates, and `ARRAY`.
We can determine column values using boolean, arithmetic and other functions on the column values that are specified in the query. Such functions are in the `SELECT` and `WHERE` subtrees. The function parameter can be a constant, a column or another function (Figure 2). Thus, the following parameters can help to understand the type of the column:
- The types of arguments that a function can take, for example, the `TOSTARTOFMINUTE` function (truncate time up to a multiple of 5 minutes down) can only accept `DATETIME`, so if the argument of this function is a column, then this column has `DATETIME` type.
- The types of the remaining arguments in this function. For example, the `EQUALS` function means equality of its argument types, so if a constant and a column are present in this function, then we can define the type of the column as the type of the constant.
Таким образом, для каждой функции мы определяем возможные типы аргументов, тип возвращаемого значения, а также параметр, являются ли аргументы функции одинакового типа. Рекурсивный обработчик функций будет определять возможные типы столбцов использующихся в данных функциях по значениям аргументов и возвращать возможные типы результата выполнения функции.
Теперь для каждого столбца мы имеем множество возможных типов его значений. Для однозначной трактовки запроса мы выберем один конкретный тип из этого множества.
Thus, we define the possible argument types, the return type, the parameter for each function, and the function arguments of the identical type. The recursive function handler will determine the possible types of columns used in these functions by the values of the arguments, and then return the possible types of the function's result.
Now, for each column, we have many possible types of values. We will choose one specific type from this set to interpret the query unambiguously.
**Определение значений столбцов**
## Column values definition
На этом этапе мы уже имеем определенную структуру таблиц базы данных, нам необходимо заполнить эту таблицу значениям. Нам необходимо понять, какие столбцы зависят друг от друга при исполнении функции (например по двум столбцами делается join, значит они должны иметь одинаковые значения), а также какие значения должны принимать столбцы, чтобы выполнялись различные условия при исполнении.
Для достижения цели ищем все операции сравнения в нашем запросе, если аргументами операции являются два столбца, то мы считаем их связанными, если аргументами являются столбец и значение, то присваиваем данное значение возможным значением данного столбца, а также добавляем данное значение + определенный шум. Для числового типа шумом является случайное число, для даты - случайное количество дней и т.п. При этом для каждой операции сравнения необходим свой обработчик этой операции, который генерирует хотя бы два значения, одно из которых условие операции, а другое нет. Например, для операции column1 > 5, column1 должно присваиваться значение большее 5 и меньшее, либо равное 5, аналогично для операции “column2 LIKE some%string”, столбцу column2 должно присваиваться значение удовлетворяющее выражение, а также не удовлетворяющее.
Теперь для некоторых колонок мы имеем множество связанных с ними колонок и множество значений. Мы знаем, что связность колонок симметрична, но для полноценного определения связности колонок нам необходимо добавить транзитивность, т.к если “column1 = column2” и “column2 = column3”, то “column1 = column3”, но это не вытекает из построения. Соответственно нам необходимо распространить связность по всем колонкам. Затем мы для каждой колонки объединяем множество ее значений со значениями всех связанных с ней. Теперь если у нас остались колонки без значений, мы просто генерируем случайные значения.
At this stage, we already have a certain structure of the database tables, we need to fill this table with values. We should understand which columns depend on each other when executing the function (for example, the join is done according to two columns, which means that they must have the same values). We also need to understand what values the columns must have to fulfill various conditions during execution.
We search for all comparison operations in our query to achieve the goal. If the arguments of the operation are two columns, then we consider them linked. If the arguments are the column and the value, then we assign that value to the possible column value and add the value with some noise. A random number is a noise for a numeric type, it is a random number of days for a date, etc. In this case, a handler for this operation is required for each comparison operation, which generates at least two values, one of them is the operation condition, and the other is not. For example, a value greater than 5 and less than or equal to 5 must be assigned for the operation `column1 > 5`, `column1`, for the operation `column2 LIKE some% string` the same is true. The satisfying and not satisfying expression must be assigned to `column2`.
Now we have many associated columns and many values. We know that the connectivity of columns is symmetric, but we need to add transitivity for a complete definition, because if `column1 = column2` and `column2 = column3`, then `column1 = column3`, but this does not follow from the construction. Accordingly, we need to extend the connectivity across all columns. We combine multiple values for each column with the values associated with it. If we have columns with no values, then we generate random values.
**Генерация записей**
## Generation
Теперь у нас есть полноценной представление схемы базы данных, а также множество значений каждой таблицы. Мы будем генерировать данные посредством декартова произведения множества значений каждого столбца для определенной таблицы. Таким образом мы получаем для каждой таблицы множество, состоящее из множеств значений каждого столбца.
По этим данным мы начинаем генерировать запросы, создающие данную таблицу и заполняет ее данными. По структуре таблицы и типам ее столбцов мы генерируем CREATE QUERY, которая создает данную таблицу. Затем по множеству значений мы генерируем INSERT QUERY, которая заполняет данную таблицу данными.
We have a complete view of the database schema as well as many values for each table now. We will generate data by cartesian product of the value set of each column for a specific table. Thus, we get a set for each table, consisting of sets of values for each column. We start generating queries that create this table and fill it with data. We generate the `CREATE QUERY` that creates this table based on the structure of the table and the types of its columns, and then we generate the `INSERT QUERY` over the set of values, which fills the table with data.