SQLite 직접 만들어보기 Step 2 - 세상에서 가장 간단한 SQL 컴파일러와 가상머신 만들어보기

원본 글

https://cstack.github.io/db_tutorial/parts/part2.html

SQLite 의 앞단 (front-end)

• SQLite 의 앞단은 문자열을 구문 분석(parsing) 하고 바이트 코드라는 내부 표현을 뱉어내는 SQL 컴파일러이다.
• 바이트 코드는 가상 머신(virtual machine) 으로 넘어가 가상 머신에 의해 실행된다.

다시 아키텍처 살펴보기

SQLite 공식 사이트에서 제공하는 아키텍쳐

• 문자열을 먼저 바이트 코드로 만든 뒤에 바이트 코드를 가상머신에서 실행하는 2가지 절차를 따르면 무슨 장점이 있을까?
  • 2가지 파트를 각각 구현하기 때문에 각 파트에 대한 복잡도를 낮출 수 있다.
    • 가상 머신은 SQL 문법 에러에 대해 걱정하지 않아도 된다.
  • 일반 쿼리를 한번 컴파일하고 바이트 코드를 캐싱해놓으면 성능을 개선할 수 있다.

우리가 이번 시간에 해야 할 일 정리해보기

meta-commands 처리하기

• .exit 과 같이 SQL 문이 아닌 명령어를 "meta-commands" 라고 부른다.
• "meta-commands" 는 모두 . 으로 시작한다.
• 우리는 명령어가 "meta-commands" 인지 체크하고 분리된 함수 내에서 따로 처리할 것이다.

입력을 내부 표현문으로 변환하는 단계 추가하기

• 우리가 받은 입력을 내부 표현문 (internal representation of a statement) 으로 변환할 것이다.

prepared-statement 를 execute_statement 로 넘기기

• prepared statement 를 execute_statement 로 넘길 것이다.
• 이 함수가 결국 우리의 가상머신이 될 것이다.

main 함수 구성하기

meta-commands 처리하기

meta-commands 가 사용할 enum 추가하기

• meta commands 가 성공했는지 실패했는지 구분할 때 반환할 enum 이다.
• MetaCommandResult 라는 이름을 사용한다.

typedef enum
{
  META_COMMAND_SUCCESS,
  META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND
} MetaCommandResult;

• 원 글의 저자는 예외(Exception)를 사용하는 것을 선호하지 않는다.
  • 물론, C 에서 예외를 지원하지도 않는다.
  • 대신, enum 결과 코드를 사용할 것이다.
  • META_COMMAND_UNRECOGNIZED 는 meta commands 를 인식하지 못했을 때 반환한다.

meta-commands 처리 함수 추가하기

MetaCommandResult do_meta_command(InputBuffer *input_buffer)
{
  if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0)
  {
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  else
  {
    return META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND;
  }
}

• do_meta_command() 는 기존 기능의 래퍼일 뿐이다.
• 더 많은 명령을 위한 공간이 남아있다.

prepared-statement 처리하기

prepared-statement 가 사용할 enum 과 struct 추가하기

typedef enum
{
  STATEMENT_INSERT,
  STATEMENT_SELECT
} StatementType;

typedef struct
{
  StatementType type;
} Statement;

• 일단 가능한 2가지 경우만 추가했다.
  • insert 와 select 명령어만 먼저 추가했다.
• statement 에 매개변수를 포함하면 더 많은 데이터를 포함할 수 있다.

prepared-statement 처리 함수 추가하기

PrepareResult prepare_statement(InputBuffer *input_buffer, Statement *statement)
{
  if (strncmp(input_buffer->buffer, "insert", 6) == 0)
  {
    statement->type = STATEMENT_INSERT;
    return PREPARE_SUCCESS;
  }

  if (strcmp(input_buffer->buffer, "select") == 0)
  {
    statement->type = STATEMENT_SELECT;
    return PREPARE_SUCCESS;
  }

  return PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT;
}

• prepare_statement 는 SQL 을 당장 이해하진 못한다.
  • 아직은 insert 와 select 오직 두 단어만 이해하고 있다.
• insert 를 위해 strncmp 를 사용한다.
  • insert 명령은 insert 1 stack foo@bar.com 과 같이 뒤에 데이터가 따라올 것이다.

execute_statement() 처리하기

void execute_statement(Statement *statement)
{
  switch (statement->type)
  {
  case (STATEMENT_INSERT):
    printf("This is where we would do an insert.\n");
    break;
  case (STATEMENT_SELECT):
    printf("This is where we would do a select.\n");
    break;
  }
}

• 여기까지 에러가 전달될 수 없으므로, 이 부분에선 어떠한 에러도 반환하지 않는다.

main() 구성하기

int main(int argc, char *argv[])
{
  InputBuffer *input_buffer = new_input_buffer();

  while (true)
  {
    print_prompt();
    read_input(input_buffer);

    if (input_buffer->buffer[0] == '.')
    {
      switch (do_meta_command(input_buffer))
      {
      case (META_COMMAND_SUCCESS):
        continue;
      case (META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND):
        printf("Unrecognized command '%s'\n", input_buffer->buffer);
        continue;
      }
    }

    Statement statement;
    switch (prepare_statement(input_buffer, &statement))
    {
    case (PREPARE_SUCCESS):
      break;
    case (PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT):
      printf("Unrecognized keyword at start of '%s'.\n", input_buffer->buffer);
      continue;
    }

    execute_statement(&statement);
    printf("Executed.\n");
  }
}

테스트

db > insert foo bar
This is where we would do an insert.
Executed.
db > delete foo
Unrecognized keyword at start of 'delete foo'.
db > select
This is where we would do a select.
Executed.
db > .tables
Unrecognized command '.tables'
db > .exit

• 슬슬 모양을 갖춰가고 있다.
• 다음 시간엔 세계 최악의 데이터 저장소를 만들어보자.