详解flink sql, calcite logical转flink logical

背景

本文主要介绍calcite 如何转成自定义的relnode

在这里插入图片描述

示例

FlinkLogicalCalcConverter

检查是不是calcite 的LogicalCalc 算子,是的话,重写带RelTrait 为FlinkConventions.LOGICA
的rel,类型FlinkLogicalCalc

private class FlinkLogicalCalcConverter(config: Config) extends ConverterRule(config) {

  override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val calc = rel.asInstanceOf[LogicalCalc]
    val newInput = RelOptRule.convert(calc.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalCalc.create(newInput, calc.getProgram)
  }
}

BatchPhysicalCalcRule

检查是不是FlinkLogicalCalc 的relnode

class BatchPhysicalCalcRule(config: Config) extends ConverterRule(config) {

  override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val calc: FlinkLogicalCalc = call.rel(0)
    val program = calc.getProgram
    !program.getExprList.asScala.exists(containsPythonCall(_))
  }

  def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val calc = rel.asInstanceOf[FlinkLogicalCalc]
    val newTrait = rel.getTraitSet.replace(FlinkConventions.BATCH_PHYSICAL)
    val newInput = RelOptRule.convert(calc.getInput, FlinkConventions.BATCH_PHYSICAL)

    new BatchPhysicalCalc(rel.getCluster, newTrait, newInput, calc.getProgram, rel.getRowType)
  }
}

StreamPhysicalCalcRule

检查是不是FlinkLogicalCalc 的relnode

class StreamPhysicalCalcRule(config: Config) extends ConverterRule(config) {

  override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val calc: FlinkLogicalCalc = call.rel(0)
    val program = calc.getProgram
    !program.getExprList.asScala.exists(containsPythonCall(_))
  }

  def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val calc: FlinkLogicalCalc = rel.asInstanceOf[FlinkLogicalCalc]
    val traitSet: RelTraitSet = rel.getTraitSet.replace(FlinkConventions.STREAM_PHYSICAL)
    val newInput = RelOptRule.convert(calc.getInput, FlinkConventions.STREAM_PHYSICAL)

    new StreamPhysicalCalc(rel.getCluster, traitSet, newInput, calc.getProgram, rel.getRowType)
  }
}

其它算子

介绍下算子的匹配条件

FlinkLogicalAggregate

对应的SQL语义是聚合函数
FlinkLogicalAggregateBatchConverter
不存在准确的distinct调用并且支持聚合函数,则返回true

override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val agg = call.rel(0).asInstanceOf[LogicalAggregate]

    // we do not support these functions natively
    // they have to be converted using the FlinkAggregateReduceFunctionsRule
    val supported = agg.getAggCallList.map(_.getAggregation.getKind).forall {
      // we support AVG
      case SqlKind.AVG => true
      // but none of the other AVG agg functions
      case k if SqlKind.AVG_AGG_FUNCTIONS.contains(k) => false
      case _ => true
    }

    val hasAccurateDistinctCall = AggregateUtil.containsAccurateDistinctCall(agg.getAggCallList)

    !hasAccurateDistinctCall && supported
  }

FlinkLogicalAggregateStreamConverter

SqlKind.STDDEV_POP | SqlKind.STDDEV_SAMP | SqlKind.VAR_POP | SqlKind.VAR_SAMP
非这几种,都支持转换

override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val agg = call.rel(0).asInstanceOf[LogicalAggregate]

    // we do not support these functions natively
    // they have to be converted using the FlinkAggregateReduceFunctionsRule
    agg.getAggCallList.map(_.getAggregation.getKind).forall {
      case SqlKind.STDDEV_POP | SqlKind.STDDEV_SAMP | SqlKind.VAR_POP | SqlKind.VAR_SAMP => false
      case _ => true
    }
  }

FlinkLogicalCorrelate

对应的SQL语义是,LogicalCorrelate 用于处理关联子查询和某些特殊的连接操作
检查relnode 是不是LogicalCorrelate,重写relnode

默认的onMatch 函数

FlinkLogicalDataStreamTableScan

对应的SQL语义是,检查数据源是不是流式的
检查relnode 是不是LogicalCorrelate,重写relnode

  override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val scan: TableScan = call.rel(0)
    val dataStreamTable = scan.getTable.unwrap(classOf[DataStreamTable[_]])
    dataStreamTable != null
  }

  def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val scan = rel.asInstanceOf[TableScan]
    FlinkLogicalDataStreamTableScan.create(rel.getCluster, scan.getHints, scan.getTable)
  }

FlinkLogicalDistribution

描述数据是不是打散的

  override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val distribution = rel.asInstanceOf[LogicalDistribution]
    val newInput = RelOptRule.convert(distribution.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalDistribution.create(newInput, distribution.getCollation, distribution.getDistKeys)
  }

FlinkLogicalExpand

支持复杂聚合操作(如 ROLLUP 和 CUBE)的逻辑运算符

 override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val expand = rel.asInstanceOf[LogicalExpand]
    val newInput = RelOptRule.convert(expand.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalExpand.create(newInput, expand.projects, expand.expandIdIndex)
  }

FlinkLogicalIntermediateTableScan

FlinkLogicalIntermediateTableScan 用于表示对这些中间结果表进行扫描的逻辑操作

override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val scan: TableScan = call.rel(0)
    val intermediateTable = scan.getTable.unwrap(classOf[IntermediateRelTable])
    intermediateTable != null
  }

  def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val scan = rel.asInstanceOf[TableScan]
    FlinkLogicalIntermediateTableScan.create(rel.getCluster, scan.getTable)
  }

FlinkLogicalIntersect

用于表示 SQL 中 INTERSECT 操作的逻辑运算符

override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val intersect = rel.asInstanceOf[LogicalIntersect]
    val newInputs = intersect.getInputs.map {
      input => RelOptRule.convert(input, FlinkConventions.LOGICAL)
    }
    FlinkLogicalIntersect.create(newInputs, intersect.all)
  }

FlinkLogicalJoin

用于表示 SQL 中 JOIN 操作的逻辑运算符

 override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val join = rel.asInstanceOf[LogicalJoin]
    val newLeft = RelOptRule.convert(join.getLeft, FlinkConventions.LOGICAL)
    val newRight = RelOptRule.convert(join.getRight, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalJoin.create(newLeft, newRight, join.getCondition, join.getHints, join.getJoinType)
  }

FlinkLogicalLegacySink

写数据到传统的数据源

override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val sink = rel.asInstanceOf[LogicalLegacySink]
    val newInput = RelOptRule.convert(sink.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalLegacySink.create(
      newInput,
      sink.hints,
      sink.sink,
      sink.sinkName,
      sink.catalogTable,
      sink.staticPartitions)
  }

FlinkLogicalLegacyTableSourceScan

读传统的数据源

override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val scan: TableScan = call.rel(0)
    isTableSourceScan(scan)
  }

  def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val scan = rel.asInstanceOf[TableScan]
    val table = scan.getTable.asInstanceOf[FlinkPreparingTableBase]
    FlinkLogicalLegacyTableSourceScan.create(rel.getCluster, scan.getHints, table)
  }

FlinkLogicalMatch

MATCH_RECOGNIZE 语句的逻辑运算符。MATCH_RECOGNIZE 语句允许用户在流数据中进行复杂的事件模式匹配,这对于实时数据处理和复杂事件处理(CEP)非常有用。

override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val logicalMatch = rel.asInstanceOf[LogicalMatch]
    val traitSet = rel.getTraitSet.replace(FlinkConventions.LOGICAL)
    val newInput = RelOptRule.convert(logicalMatch.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)

    new FlinkLogicalMatch(
      rel.getCluster,
      traitSet,
      newInput,
      logicalMatch.getRowType,
      logicalMatch.getPattern,
      logicalMatch.isStrictStart,
      logicalMatch.isStrictEnd,
      logicalMatch.getPatternDefinitions,
      logicalMatch.getMeasures,
      logicalMatch.getAfter,
      logicalMatch.getSubsets,
      logicalMatch.isAllRows,
      logicalMatch.getPartitionKeys,
      logicalMatch.getOrderKeys,
      logicalMatch.getInterval)
  }

FlinkLogicalMinus

用于表示 SQL 中 minus 操作的逻辑运算符

 override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val minus = rel.asInstanceOf[LogicalMinus]
    val newInputs = minus.getInputs.map {
      input => RelOptRule.convert(input, FlinkConventions.LOGICAL)
    }
    FlinkLogicalMinus.create(newInputs, minus.all)
  }

FlinkLogicalOverAggregate

用于表示 SQL 中 窗口函数操作的逻辑运算符

FlinkLogicalRank

SQL 中 RANK 或 DENSE_RANK 函数的逻辑运算符。这些函数通常用于对数据进行排序和排名

override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val rank = rel.asInstanceOf[LogicalRank]
    val newInput = RelOptRule.convert(rank.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    FlinkLogicalRank.create(
      newInput,
      rank.partitionKey,
      rank.orderKey,
      rank.rankType,
      rank.rankRange,
      rank.rankNumberType,
      rank.outputRankNumber
    )
  }

FlinkLogicalSink

表示SQL里的写

FlinkLogicalSnapshot

SQL 语句中的 AS OF 子句的逻辑运算符。AS OF 子句用于对流数据进行快照操作,从而在处理数据时可以引用特定时间点的数据快照

def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val snapshot = rel.asInstanceOf[LogicalSnapshot]
    val newInput = RelOptRule.convert(snapshot.getInput, FlinkConventions.LOGICAL)
    snapshot.getPeriod match {
      case _: RexFieldAccess =>
        FlinkLogicalSnapshot.create(newInput, snapshot.getPeriod)
      case _: RexLiteral =>
        newInput
    }
  }

FlinkLogicalSort

表示SQL里的排序

FlinkLogicalUnion

表示SQL里的union 操作

 override def matches(call: RelOptRuleCall): Boolean = {
    val union: LogicalUnion = call.rel(0)
    union.all
  }

  override def convert(rel: RelNode): RelNode = {
    val union = rel.asInstanceOf[LogicalUnion]
    val newInputs = union.getInputs.map {
      input => RelOptRule.convert(input, FlinkConventions.LOGICAL)
    }
    FlinkLogicalUnion.create(newInputs, union.all)
  }

FlinkLogicalValues

SQL 中 VALUES 表达式的逻辑运算符。VALUES 表达式允许在查询中直接定义一组值,这在需要构造临时数据或进行简单的数据输入时非常有用。

<think>好的,我现在要帮用户解决关于Apache Calcite 1.38.0中SQL CAST函数的使用或可能遇到的问题。首先,我需要回忆一下Calcite的基本情况,它是一个动态数据管理框架,广泛用于SQL解析和查询优化。CAST函数在SQL中用于类型换,所以用户可能遇到了类型换错误或者语法问题。 用户提到的日志中有Connection refused的错误,这通常和网络连接或服务端口有关,比如FlinkSQL客户端连接不上8081端口。但用户的问题是关于CAST函数的,可能需要分开处理。不过,也许用户在尝试使用CAST时遇到了连接问题,但更可能的是两个独立的问题。我需要先专注于CAST函数的使用。 接下来,我需要确认Apache Calcite 1.38.0中CAST函数的正确语法和功能。根据SQL标准,CAST的语法是CAST(expr AS target_type),比如CAST('123' AS INTEGER)。Calcite是否支持所有标准类型?例如,时间类型、数值类型、字符串之间的换。可能存在某些数据类型不支持的情况,或者在特定版本中的限制。 用户可能遇到的具体问题可能包括:类型换失败,例如将非数字字符串为数字导致的错误;或者在处理NULL值时的行为不符合预期。另外,Calcite可能有自己的扩展或限制,比如对某些数据类型的别名处理,或者在分布式系统中的类型换问题,比如在Flink中使用时的情况。 还需要考虑Calcite在不同系统中的集成情况,比如Flink SQL客户端。用户提到的日志中的错误(Connection refused: localhost/127.0.0.1:8081)可能是指Flink的REST端口未启动,或者配置错误,导致客户端无法连接。这可能与CAST函数无关,但用户同时提到这两个问题,可能需要分别解答。但用户现在的问题明确是关于CAST的,所以先处理这个部分。 针对CAST函数的使用,我需要给出示例和常见问题。例如,正确的类型名称是什么?是否需要用特定的类型名,比如在Calcite中是否是TIMESTAMP而不是DATETIME?此外,隐式换和显式换的区别,以及换失败时的处理方式,比如是否抛出异常或返回NULL。 可能的问题包括:类型不支持,例如尝试将BLOB为DATE;精度丢失,如将DECIMAL为INT导致小数部分丢失;或者时区换问题。此外,Calcite的版本差异,比如1.38.0是否有变更CAST函数的行为,需要查看官方文档或更新日志。 最后,用户可能需要解决方案,比如如何正确使用CAST,如何处理换错误,或者如何配置Calcite以支持特定的类型换。此外,可能需要指导用户如何调试,比如通过更详细的日志或测试案例来定位问题。</think>关于Apache Calcite 1.38.0中SQL CAST函数的使用与常见问题,以下是分步说明: ### 1. CAST函数基础语法 CAST函数用于显式数据类型换,标准语法为: $$ CAST(expression AS target\_data\_type) $$ 例如将字符串换为整数: ```sql SELECT CAST('2023' AS INTEGER) FROM dual; ``` ### 2. 支持的数据类型范围 Calcite 1.38.0支持以下类型换: - 数值类型:$INTEGER$, $BIGINT$, $DECIMAL(p,s)$, $DOUBLE$ - 字符串:$VARCHAR(n)$, $CHAR(n)$ - 时间类型:$DATE$, $TIME$, $TIMESTAMP$ - 布尔类型:$BOOLEAN$ **特殊限制**: 尝试换$TIMESTAMP$与$DATE$时需注意时区设置,未显式指定时使用系统默认时区[^1]。 --- ### 3. 典型问题与解决方案 #### 问题1:类型换失败 **错误示例**: ```sql SELECT CAST('abc' AS INTEGER) -- 字符串包含非数字字符 ``` **解决方案**: 使用$TRY\_CAST$函数返回NULL而非报错: ```sql SELECT TRY_CAST('abc' AS INTEGER) FROM dual; -- 返回NULL ``` #### 问题2:精度丢失警告 **场景**: 将高精度数值为低精度类型时: ```sql CAST(123.456 AS DECIMAL(5,2)) -- 结果123.46(四舍五入) ``` **建议**:添加显式精度控制函数如$ROUND$。 --- ### 4. 与Flink集成时的特殊行为 在Flink SQL中使用Calcite时需注意: 1. 时间类型换必须包含完整格式,例如: ```sql CAST('2023-08-01 12:00:00' AS TIMESTAMP(3)) ``` 2. 连接错误`Connection refused: localhost/127.0.0.1:8081`通常与Flink集群未启动或端口占用有关,与CAST函数无直接关联[^1]。 --- ### 5. 调试建议 1. 启用Calcite调试日志查看具体换逻辑: ```sql SET 'planner.logical.expression.logical-express-class' = 'TRACE'; ``` 2. 使用`EXPLAIN PLAN FOR`分析包含CAST的查询执行计划。
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