带着问题读 TiDB 源码（Power BI Desktop 以 MySQL 驱动连接 TiDB 报错）数据库

?常有人说，阅读源码是每个优秀开发工程师的必经之路，但是在面对像类似 TiDB 这样复杂的系统时，源码阅读是一个非常庞大的工程。而对一些 TiDB User 来说，从自己日常遇到的问题出发，反过来阅读源码就是一个不错的切入点，因此我们策划了《带着问题读源码》系列文章。
本文为该系列的第二篇，从一个 Power BI Desktop 在 TiDB 上表现异常的问题为例，介绍从问题的发现、定位，到通过开源社区提 issue、写 PR 解决问题的流程，从代码实现的角度来做 trouble shooting，希望能够帮助大家更好地了解 TiDB 源码。
首先我们重现一下失败的场景（TiDB 5.1.1 on MacOS），建一个简单的只有一个字段的表：

CREATE TABLE test(name VARCHAR(1) PRIMARY KEY);

MySQL 上可以 TiDB 上就不可以，报错

DataSource.Error: An error happened while reading data from the provider: 'Failed to enable constraints. One or more rows contain values violating non-null, unique, or foreign-key constraints.'
Details:

DataSourceKind=MySql DataSourcePath=localhost:4000; test

看 general log TiDB 上最后一条跑的 SQL 是：

select COLUMN_NAME, ORDINAL_POSITION, IS_NULLABLE, DATA_TYPE, case when NUMERIC_PRECISION is null then null when DATA_TYPE in ('FLOAT', 'DOUBLE') then 2 else 10 end AS NUMERIC_PRECISION_RADIX, NUMERIC_PRECISION, NUMERIC_SCALE,CHARACTER_MAXIMUM_LENGTH, COLUMN_DEFAULT, COLUMN_COMMENT AS DESCRIPTION, COLUMN_TYPEfrom INFORMATION_SCHEMA.COLUMNSwhere table_schema = 'test' and table_name = 'test';

我们用 tiup 启动一个 TiDB 集群，使用 tiup client 执行该命令，tiup client 也会报错：

error: mysql: sql: Scan error on column index 4, name "NUMERIC_PRECISION_RADIX": converting NULL to int64 is unsupported

那我们的注意力就集中在解决这条语句的问题，我们先看 tiup client 上报的这个错意味着什么。tiup client 使用的是 golang xo/usql 库，但是在 xo/usql 库中，我们并不能找到对应的报错信息，grep converting 关键字返回极有限且无关的内容。我们再看 xo/usql 的 mysql driver，其中又引用到了 go-sql-driver/mysql，下载它的代码并 grep converting，只返回了 changelog 中的一条信息，大概率报错的地方也不在这个库中。浏览一下 go-sql-driver/mysql 中的代码，发现它依赖于 database/sql，那我们看看 database/sql 的内容。database/sql 是 golang 的标准库，所以我们需要下载 golang 的源码。在 golang 的 database 目录中 grep converting，很快就找到了与报错信息相符的内容：
go/src/database/sql/convert.go

case reflect.Int, reflect.Int8, reflect.Int16, reflect.Int32, reflect.Int64: if src =https://www.it610.com/article/= nil { return fmt.Errorf("converting NULL to %s is unsupported", dv.Kind()) } s := asString(src) i64, err := strconv.ParseInt(s, 10, dv.Type().Bits()) if err != nil { err = strconvErr(err) return fmt.Errorf("converting driver.Value type %T (%q) to a %s: %v", src, s, dv.Kind(), err) } dv.SetInt(i64) return nil

我们再追踪这个片段，看这里的类型是如何来的，最终我们会回到 go-sql-driver/mysql 中：
【带着问题读 TiDB 源码（Power BI Desktop 以 MySQL 驱动连接 TiDB 报错）】mysql/fields.go

case fieldTypeLongLong: if mf.flags&flagNotNULL != 0 { if mf.flags&flagUnsigned != 0 { return scanTypeUint64 } return scanTypeInt64 } return scanTypeNullInt

这部分的代码是在解析语句返回体中的 column definition，转换成 golang 中的类型。我们可以使用 mysql --host 127.0.0.1 --port 4000 -u root --column-type-info 连上后查看有问题的 SQL 返回的 column metadata：
MySQL

Field 5: `NUMERIC_PRECISION_RADIX` Catalog: `def` Database: `` Table: `` Org_table: `` Type: LONGLONG Collation: binary (63) Length: 3 Max_length: 0 Decimals: 0 Flags: BINARY NUM

TiDB

Field 5: `NUMERIC_PRECISION_RADIX` Catalog: `def` Database: `` Table: `` Org_table: `` Type: LONGLONG Collation: binary (63) Length: 2 Max_length: 0 Decimals: 0 Flags: NOT_NULL BINARY NUM

可以很明显的看到，tiup client 报错信息中的 NUMERIC_PRECISION_RADIX 字段的 column definition 在 TiDB 上有明显的问题，该字段在 TiDB 的返回体中被标记为了 NOT_NULL，很明显这是不合理的，因为该字段显然可以是 NULL，MySQL 的返回值也体现了这一点。所以 xo/usql 在处理返回体的时候报错了。到了这里，我们已经发现了 client 端为什么会报错，下面我们就需要去寻找 TiDB 为什么会返回一个错误的 column definition。
通过 TiDB Dev Guide 我们可以知道 TiDB 中一条 DQL 语句的大体执行过程，我们从入口的 server/conn.go#clientConn.Run 往下看去，一路经过 server/conn.go#clientConn.dispatch、server/conn.go#clientConn.handleQuery、server/conn.go#clientConn.handleStmt、server/driver_tidb.go#TiDBContext.ExecuteStmt、session/session.go#session.ExecuteStmt、executor/compiler.go#Compiler.Compile、planner/optimize.go#Optimize、planner/optimize.go#optimize、planner/core/planbuilder.go#PlanBuilder.Build、planner/core/logical_plan_builder.go#PlanBuilder.buildSelect，在 buildSelect 中，我们可以看到 TiDB planner 对查询语句进行的一系列处理，然后我们就可以走到 planner/core/expression_rewriter.go#PlanBuilder.rewriteWithPreprocess 和 planner/core/expression_rewriter.go#PlanBuilder.rewriteExprNode，在 rewriteExprNode 中，会把有问题的字段 NUMERIC_PRECISION_RADIX 进行解析，最终这条 CASE 表达式的解析会在 expression/builtin_control.go#caseWhenFunctionClass.getFunction 中，我们终于走到了计算 CASE 表达式返回的 column definition 的地方（这依赖于遍历 compiler 解析出的 AST）：

for i := 1; i < l; i += 2 { fieldTps = append(fieldTps, args[i].GetType()) decimal = mathutil.Max(decimal, args[i].GetType().Decimal) if args[i].GetType().Flen == -1 { flen = -1 } else if flen != -1 { flen = mathutil.Max(flen, args[i].GetType().Flen) } isBinaryStr = isBinaryStr || types.IsBinaryStr(args[i].GetType()) isBinaryFlag = isBinaryFlag || !types.IsNonBinaryStr(args[i].GetType()) } if l%2 == 1 { fieldTps = append(fieldTps, args[l-1].GetType()) decimal = mathutil.Max(decimal, args[l-1].GetType().Decimal) if args[l-1].GetType().Flen == -1 { flen = -1 } else if flen != -1 { flen = mathutil.Max(flen, args[l-1].GetType().Flen) } isBinaryStr = isBinaryStr || types.IsBinaryStr(args[l-1].GetType()) isBinaryFlag = isBinaryFlag || !types.IsNonBinaryStr(args[l-1].GetType()) }fieldTp := types.AggFieldType(fieldTps) // Here we turn off NotNullFlag. Because if all when-clauses are false, // the result of case-when expr is NULL. types.SetTypeFlag(&fieldTp.Flag, mysql.NotNullFlag, false) tp := fieldTp.EvalType()if tp == types.ETInt { decimal = 0 } fieldTp.Decimal, fieldTp.Flen = decimal, flen if fieldTp.EvalType().IsStringKind() && !isBinaryStr { fieldTp.Charset, fieldTp.Collate = DeriveCollationFromExprs(ctx, args...) if fieldTp.Charset == charset.CharsetBin && fieldTp.Collate == charset.CollationBin { // When args are Json and Numerical type(eg. Int), the fieldTp is String. // Both their charset/collation is binary, but the String need a default charset/collation. fieldTp.Charset, fieldTp.Collate = charset.GetDefaultCharsetAndCollate() } } else { fieldTp.Charset, fieldTp.Collate = charset.CharsetBin, charset.CollationBin } if isBinaryFlag { fieldTp.Flag |= mysql.BinaryFlag } // Set retType to BINARY(0) if all arguments are of type NULL. if fieldTp.Tp == mysql.TypeNull { fieldTp.Flen, fieldTp.Decimal = 0, types.UnspecifiedLength types.SetBinChsClnFlag(fieldTp) }

查看如上计算 column definition flag 的代码我们可以发现，无论 CASE 表达式的情况是怎么样的，NOT_NULL 标记位都一定会被设置成 false，所以问题不出现在这里！这个时候我们只能沿着上面的代码路径往回看，看看上面生成的 column definition 在后续有没有被修改。终于在 server/conn.go#clientConn.handleStmt 中，发现它调用了 server/conn.go#clientConn.writeResultSet，然后又陆续调用了server/conn.go#clientConn.writeChunks、server/conn.go#clientConn.writeColumnInfo、server/column.go#ColumnInfo.Dump 和 server/column.go#dumpFlag，在 dumpFlag 中，之前生成的 column definition flag 被修改了：

func dumpFlag(tp byte, flag uint16) uint16 { switch tp { case mysql.TypeSet: return flag | uint16(mysql.SetFlag) case mysql.TypeEnum: return flag | uint16(mysql.EnumFlag) default: if mysql.HasBinaryFlag(uint(flag)) { return flag | uint16(mysql.NotNullFlag) } return flag } }

终于，我们找到了 TiDB 返回错误的 column definition 的原因！其实这个 bug 在 TiDB 最新版5.2.0中已经被修复了：*: fix some problems related to notNullFlag by wjhuang2016 · Pull Request #27697 · pingcap/tidb。
最后，在上述阅读代码的过程中，我们其实最好能够看到被 TiDB 解析后的 AST 是什么样子的，这样在最后遍历 AST 的过程中，才不至于摸瞎。TiDB dev guide 中有 parser 章节讲解如何调试 parser，parser/quickstart.md at master · pingcap/parser 中也有样例输出生成的 AST，但是简单地输出基本没有任何作用，我们可以使用 davecgh/go-spew 直接输出 parser 生成的 node，这样就能获得一个可被人理解的 tree：

package mainimport ( "fmt" "github.com/pingcap/parser" "github.com/pingcap/parser/ast" _ "github.com/pingcap/parser/test_driver" "github.com/davecgh/go-spew/spew" )func parse(sql string) (*ast.StmtNode, error) { p := parser.New() stmtNodes, _, err := p.Parse(sql, "", "") if err != nil { return nil, err } return &stmtNodes[0], nil }func main() { spew.Config.Indent = "" astNode, err := parse("SELECT a, b FROM t") if err != nil { fmt.Printf("parse error: %v\n", err.Error()) return } fmt.Printf("%s\n", spew.Sdump(*astNode)) }

(*ast.SelectStmt)(0x140001dac30)({ dmlNode: (ast.dmlNode) { stmtNode: (ast.stmtNode) { node: (ast.node) { text: (string) (len=18) "SELECT a, b FROM t" } } }, resultSetNode: (ast.resultSetNode) { resultFields: ([]*ast.ResultField) }, SelectStmtOpts: (*ast.SelectStmtOpts)(0x14000115bc0)({ Distinct: (bool) false, SQLBigResult: (bool) false, SQLBufferResult: (bool) false, SQLCache: (bool) true, SQLSmallResult: (bool) false, CalcFoundRows: (bool) false, StraightJoin: (bool) false, Priority: (mysql.PriorityEnum) 0, TableHints: ([]*ast.TableOptimizerHint) }), Distinct: (bool) false, From: (*ast.TableRefsClause)(0x140001223c0)({ node: (ast.node) { text: (string) "" }, TableRefs: (*ast.Join)(0x14000254100)({ node: (ast.node) { text: (string) "" }, resultSetNode: (ast.resultSetNode) { resultFields: ([]*ast.ResultField) }, Left: (*ast.TableSource)(0x14000156480)({ node: (ast.node) { text: (string) "" }, Source: (*ast.TableName)(0x1400013a370)({ node: (ast.node) { text: (string) "" }, resultSetNode: (ast.resultSetNode) { resultFields: ([]*ast.ResultField) }, Schema: (model.CIStr) , Name: (model.CIStr) t, DBInfo: (*model.DBInfo)(), TableInfo: (*model.TableInfo)(), IndexHints: ([]*ast.IndexHint) , PartitionNames: ([]model.CIStr) { } }), AsName: (model.CIStr) }), Right: (ast.ResultSetNode) , Tp: (ast.JoinType) 0, On: (*ast.OnCondition)(), Using: ([]*ast.ColumnName) , NaturalJoin: (bool) false, StraightJoin: (bool) false }) }), Where: (ast.ExprNode) , Fields: (*ast.FieldList)(0x14000115bf0)({ node: (ast.node) { text: (string) "" }, Fields: ([]*ast.SelectField) (len=2 cap=2) { (*ast.SelectField)(0x140001367e0)({ node: (ast.node) { text: (string) (len=1) "a" }, Offset: (int) 7, WildCard: (*ast.WildCardField)(), Expr: (*ast.ColumnNameExpr)(0x14000254000)({ exprNode: (ast.exprNode) { node: (ast.node) { text: (string) "" }, Type: (types.FieldType) unspecified, flag: (uint64) 8 }, Name: (*ast.ColumnName)(0x1400017dc70)(a), Refer: (*ast.ResultField)() }), AsName: (model.CIStr) , Auxiliary: (bool) false }), (*ast.SelectField)(0x14000136840)({ node: (ast.node) { text: (string) (len=1) "b" }, Offset: (int) 10, WildCard: (*ast.WildCardField)(), Expr: (*ast.ColumnNameExpr)(0x14000254080)({ exprNode: (ast.exprNode) { node: (ast.node) { text: (string) "" }, Type: (types.FieldType) unspecified, flag: (uint64) 8 }, Name: (*ast.ColumnName)(0x1400017dce0)(b), Refer: (*ast.ResultField)() }), AsName: (model.CIStr) , Auxiliary: (bool) false }) } }), GroupBy: (*ast.GroupByClause)(), Having: (*ast.HavingClause)(), WindowSpecs: ([]ast.WindowSpec) , OrderBy: (*ast.OrderByClause)(), Limit: (*ast.Limit)(), LockTp: (ast.SelectLockType) none, TableHints: ([]*ast.TableOptimizerHint) , IsAfterUnionDistinct: (bool) false, IsInBraces: (bool) false, QueryBlockOffset: (int) 0, SelectIntoOpt: (*ast.SelectIntoOption)() })