带着问题读 TiDB 源码：Power BI Desktop 以 MySQL 驱动连接 TiDB 报错

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：

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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:

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DataSourceKind=MySql

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DataSourcePath=localhost:4000;test

看 general log TiDB 上最后一条跑的 SQL 是：

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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_TYPE  from INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS  where 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

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case reflect.Int, reflect.Int8, reflect.Int16, reflect.Int32, reflect.Int64:
        if src == 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：

mysql/fields.go

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        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

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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

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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）：

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    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：

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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：

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package main

import (
        "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: %vn", err.Error())
                return
        }
        fmt.Printf("%sn", spew.Sdump(*astNode))
}

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(*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) <nil>
    },
    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) <nil>
    }),
    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) <nil>
            },
            Left: (*ast.TableSource)(0x14000156480)({
                node: (ast.node) {
                    text: (string) ""
                },
                Source: (*ast.TableName)(0x1400013a370)({
                    node: (ast.node) {
                        text: (string) ""
                    },
                    resultSetNode: (ast.resultSetNode) {
                        resultFields: ([]*ast.ResultField) <nil>
                    },
                    Schema: (model.CIStr) ,
                    Name: (model.CIStr) t,
                    DBInfo: (*model.DBInfo)(<nil>),
                    TableInfo: (*model.TableInfo)(<nil>),
                    IndexHints: ([]*ast.IndexHint) <nil>,
                    PartitionNames: ([]model.CIStr) {
                    }
                }),
                AsName: (model.CIStr)
            }),
            Right: (ast.ResultSetNode) <nil>,
            Tp: (ast.JoinType) 0,
            On: (*ast.OnCondition)(<nil>),
            Using: ([]*ast.ColumnName) <nil>,
            NaturalJoin: (bool) false,
            StraightJoin: (bool) false
        })
    }),
    Where: (ast.ExprNode) <nil>,
    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)(<nil>),
                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)(<nil>)
                }),
                AsName: (model.CIStr) ,
                Auxiliary: (bool) false
            }),
            (*ast.SelectField)(0x14000136840)({
                node: (ast.node) {
                    text: (string) (len=1) "b"
                },
                Offset: (int) 10,
                WildCard: (*ast.WildCardField)(<nil>),
                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)(<nil>)
                }),
                AsName: (model.CIStr) ,
                Auxiliary: (bool) false
            })
        }
    }),
    GroupBy: (*ast.GroupByClause)(<nil>),
    Having: (*ast.HavingClause)(<nil>),
    WindowSpecs: ([]ast.WindowSpec) <nil>,
    OrderBy: (*ast.OrderByClause)(<nil>),
    Limit: (*ast.Limit)(<nil>),
    LockTp: (ast.SelectLockType) none,
    TableHints: ([]*ast.TableOptimizerHint) <nil>,
    IsAfterUnionDistinct: (bool) false,
    IsInBraces: (bool) false,
    QueryBlockOffset: (int) 0,
    SelectIntoOpt: (*ast.SelectIntoOption)(<nil>)
})

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