-导语-
本文介绍了Vasebase中执行器的实现原理，包括解决的问题、整体设计框架以及原理等。通过本文介绍，可以对Vastbase的执行器有一个基本的了解。
执行器在SQL执行过程中，接收优化器生成的执行计划，然后通过操作存储引擎提供的数据读写接口，实现对数据进行计算得到查询的结果集。如下图所示：
执行器接口抽象
Vastbase使用了经典的Tuple-At-A-Time模型，也即火山模型（Volcano-Model） 数据库的执行以算子迭代的方式进行驱动执行，每个算子抽象成为 open()/next()/close()三种类型操作，上层算子通过嵌套调用下层的next()进行处理 数据的返回，同样初始化的过程和结束过程也通过open()/close()嵌套调用，火山模型也是大多数传统数据库实现的执行模型，对比我们的数据库就是ExecutorStart、ExecutorRun、ExecutorEnd。
计划节点
根据计划生成的plan，进行对应算子的数据库，plan的数据结构抽象如下:
投影列信息表示了这个算子输出的成员列表，过滤条件在支持过滤的算子上才会有。有的算子同时有左右子树，例如JOIN算子，有的算子只有右子树，例如AGG算子。
对于算子执行完初始化阶段后，会将初始化的信息存到PlanState中。
里面存储了执行器的信息，左右子树的路径，表达式执行的入口，内存上下文，以及一些统计信息等等。
表达式计算
执行算子实现了具体的算子逻辑，为了代数运算符的完备性，我们还需要表达式计算。根据SQL语句的不同，表达式计算可能产生在每个算子上，用于进一步处理算子上的数据流，主要有以下两个功能：
过滤：根据表达式的逻辑，过滤掉不符合规则的数据。
投影：根据表达式的逻辑，对数据流进行表达式变换，产生新的数据。
表达式计算的核心是对于表达式树的遍历和计算（算子也是用树来表达执行计划）。
例如SQL：
该SQL语句中有投影：w_id, 也有过滤条件：2*w_tax+0.9>1andw_city!='Beijing' 两个表达式需要执行，对于过滤的表达式树如下：
表达式需要先初始化才能进行调用，表达式包含过滤条件表达式，投影表达式等。在初始化过程中，接收计划树中的qual和targetlist进行处理。
当表达式初始化后会返回一个ExprState的数据结构，用于在执行期间进行表达式的计算。表达式的执行与火山模型类似，从顶层入口开始初步向下调用，然后数据从底部向上返回。在执行期间，表达式还需使用ExprContext来传递一下上下文，算子在执行表达式之前也会将外部获取到的数据放入ExprContext。
TupleTableSlot
TupleTableSlot是执行器中常用的数据结构，算子间传递数据都使用TupleTableSlot来进行。TupleTableSlot结构体中不仅用来传递元组，还是保存了元组的解析信息，元组在磁盘上没有解析之前无法直接访问每个字段，需要经过解析后才可以，但是也不会直接将全部字段都解析出来，而是在该字段被访问时才会进行解析，减少计算开销。
如图所示tts_values和tts_isnull的内存来自于tts_mcxt的上下文中进行分配，当元组进行解析的时候，如果这个元素是通过值传递的，那么就将值复制到对应下标的datum中，例如上面的column3，如果是通过地址传递的，那么就将元素的首地址放入datum中。
执行算子的分类
关系数据库本身是对关系集合Relation的运算操作，执行引擎作为运算的控制逻辑主体也是仪围绕着关系运算来实现的， 在传统数据库实现理论中，算子的分类可以分成以下几类：
扫描算子（Scan Plan Node）
扫描节点负责从底层数据来源抽取数据，数据来源可能是来自文件系统，也可能来自网络（分布式查询）。一般而言扫描节点都位于执 行树的叶子节点，作为执行树PlanTree的数据输入来源 关键特征：输入数据、叶子节点、表达式过滤。
控制算子（Control Plan Node）
控制算子一般不映射代数运算符，通常是为了执行器完成一些特殊的流程引入的算子 关键特征：用于控制数据流程。
物化算子（Materialize Plan Node）
物化算子一般指算法要求，在做算子逻辑处理的时候，要求把下层的数据进行缓存处理，因为对于下层算子返回的数据量不可提前预知， 因此需要在算法上考虑数据无法全部放置到内存的情况 关键特征：需要扫描所有数据之后才返回 。
连接算子（Join Plan Node）
这类算子是为了应对数据库中最常见的关联操作，根据处理算法和数据输入源的不同分成几类 关键特征：多个输入。
-结语-
通过以上的介绍可以看出，Vastbase执行器利用了经典的火山模型执行引擎，可以很好地应对数据库中不同场景的执行需要。同时整体设计架构的扩展性较好，可以随时根据新的的查询场景进行扩展开发。
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