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第6篇：中间件 SQL 重写与语义分析引擎实现原理

ops 2025/6/29 17:27:49

6.1 章节导读

SQL 是数据库中间件的“输入语言”。
在一个真正强大的中间件系统中，SQL 语句的执行通常不再是“原封不动”地传递给数据库，而是需要先经过：

语义分析：解析 SQL 的结构和含义。
SQL 重写：根据中间件逻辑，自动转换为合适的 SQL 片段（如分表、路由、权限控制等）。

本篇将带你逐步深入了解：
SQL 语法与语义分析如何实现
SQL 重写常见场景
如何构建可扩展的 SQL 解析与重写模块

6.2 什么是 SQL 重写？

SQL 重写（SQL Rewrite）是指中间件对接收到的原始 SQL 语句进行结构性改造，以适应其分库分表、数据权限控制等业务逻辑的需求。

📘 示例：

用户发起的原始 SQL：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123;

在分表场景下，可能会被重写为：

SELECT * FROM orders_3 WHERE user_id = 123;

（如对 user_id 做了 hash 分表）

6.3 SQL 语义分析模块设计

中间件要理解一条 SQL 的含义，必须先进行语法解析（Parsing）+ 语义分析（Analysis）。解析过程分三步：

1️⃣ 词法分析（Lexing）

将 SQL 文本切分为“词元”（token），如 SELECT, FROM, 表名、字段等。

工具推荐：ANTLR, Flex, JSQLParser, Apache Calcite

2️⃣ 语法分析（Parsing）

构建 SQL 的 抽象语法树（AST），以结构化方式表示 SQL 的组成。

SELECT ├── columns: * ├── from: orders └── where: └── user_id = 123 语义分析（Semantic Analysis）

识别 SQL 的执行目标和类型：

SQL 类型	示例
查询类	`SELECT`, `SHOW`, `DESC`
修改类	`INSERT`, `UPDATE`, `DELETE`
DDL类	`CREATE`, `DROP`, `ALTER`
特殊类	`SET`, `USE`, `CALL`

6.4 SQL 重写常见场景

1️⃣ 分库分表 SQL 重写

替换表名：将 table 改为 table_x
追加路由字段过滤条件（如：user_id）

2️⃣ SQL 权限控制重写

添加租户条件：

-- 原始 SQL
SELECT * FROM products;-- 重写后
SELECT * FROM products WHERE tenant_id = 1001;

3️⃣ 多租户字段注入

动态在 INSERT/UPDATE 中添加租户字段

6.5 SQL 重写引擎设计

一个典型的 SQL 重写模块包括以下几个组成部分：

模块	功能
AST 提取器	提取目标表、字段、条件等信息
表路由器	计算目标库和目标表
重写器	重构新的 SQL 字符串
安全过滤器	防止注入、限制敏感语句

示例代码（伪 Python 实现）

class SQLRewriter:def rewrite(self, sql_ast, user_id):table_name = sql_ast.get_table()table_index = hash(user_id) % 4new_table = f"{table_name}_{table_index}"sql_ast.set_table(new_table)return sql_ast.to_sql()

6.6 SQL 安全增强与合法性检查

在生产环境中，SQL 重写模块还应承担SQL 安全过滤器角色：

禁止危险操作（DROP TABLE, DELETE *, UPDATE WHERE 1=1）
拒绝跨库访问或非法表名
限制查询深度与行数（如默认添加 LIMIT）

🧱 6.7 SQL AST 与插件机制

为了支持不同 SQL 重写逻辑（如分表、权限、审计），可以引入插件机制：

SQL AST │ ┌─────────┴──────────┐ │ Plugin: │ │ ├── 路由重写插件 │ │ ├── 权限增强插件 │ │ └── 安全过滤插件 │ └────────────────────┘

这样便于后期扩展与维护，每个插件只关心自身职责。

6.8 模块设计总结

模块	关键能力
SQL Parser	支持主流 SQL 语法解析
AST Builder	构建结构化抽象语法树
Rewriter	针对业务场景重构 SQL
Plugin Engine	插件式可扩展逻辑
Security Guard	拦截危险/非法 SQL