给 Databend 添加 Aggregate 函数 | 函数开发系例二
在介绍 Scalar Function(https://xie.infoq.cn/article/cbffefd7c3b4b6ff0f5f97aed) 后,我们来看 Aggregate Function。
Aggregate Function 用于对列的值进行操作并返回单个值。常见的 Agg Function 有 sum, count, avg 等。
函数注册
Agg Function 的 register 函数以小写的函数名和 AggregateFunctionDescription 类型为参数,每个被注册的函数都存入 case_insensitive_desc ( HashMap 结构) 中。
而 case_insensitive_combinator_desc 是为了存储一些组合函数,比如与 _if
组合的 count_if
, sum_if
这类函数。
每个被注册的函数都要实现 trait AggregateFunction 和 AggregateFunctionFeatures。其中 AggregateFunctionFeatures 和 Scalar 中的 FunctionProperty 比较类似,都是存储函数的一些特质。
主要来看 trait AggregateFunction,这里面是 Agg Function 的构成。
函数构成
可以看到与 Scalar 直接使用一个 Struct 不同,[AggregateFunction](https://github.com/datafuselabs/databend/blob/d5e06af03ba0f99afdd6bdc974bf2f5c1c022db8/src/query/functions/src/aggregates/aggregate_function.rs) 是一个 trait。因为聚合函数是按 block 累加列中的数据,再累加过程中会产生一些中间结果。
因此 Aggregate Function 必须有初始状态,而且聚合过程中生成的结果也要是 mergeable (可合并) 和 serializable (可序列化) 的。
主要函数有:
name 表示被注册的函数的名字,比如 avg, sum 等等。
return_type 表示被注册的函数返回值的类型,同样的函数返回值可能会由于参数类型的不同而产生变化。比如 sum(int8) 参数为 i8 类型,但是返回返回值可能是 int64。
init_state 用来初始化聚合函数状态。
state_layout 用来表示 state 在内存中的大小和内存块的排列方式。
accumulate 用于 SingleStateAggregator。也就是着整个块可以在单个状态下聚合,没有任何 keys。比如 select count(*) from t 此时查询中没有任何分组列的聚合,这时会调度 accumulate 函数。
accumulate_keys 则是用于 PartialAggregator。这里需要考虑 key 和 offset ,每个 key 代表一个唯一的内存地址,记为函数参数 place。
serialize 将聚合过程中的 state 序列化为二进制。
deserialize 从二进制反序列化为 state。
merge 用于合并其他 state 到当前 state。
merge_result 可以将 Aggregate Function state 合并成单个值。
示例
以 avg 为例
具体实现在 [aggregate_avg.rs](https://github.com/datafuselabs/databend/blob/d5e06af03ba0f99afdd6bdc974bf2f5c1c022db8/src/query/functions/src/aggregates/aggregate_avg.rs) 中。
因为我们需要累加每个值,并除以非 null 总行数。因此 avg function 被定义为 struct AggregateAvgFunction<T, SumT> 。其中 T 和 SumT 是实现 [Number](https://github.com/datafuselabs/databend/blob/2aec38605eebb7f0e1717f7f54ec52ae0f2e530b/src/query/expression/src/types/number.rs) 的逻辑类型。
在聚合过程中 avg 会产生的中间状态值是 已经累加的值的总和 以及 已经扫描过的非 null 的行。因此 AggregateAvgState 可以被定义为如下结构。
return_type 设置为 Float64Type。比如 value = 3, count = 2, avg = value/count。
init_state 初始状态设置 value 为 T 的 default 值,count 为 0。
accumulate AggregateAvgState 的 count, value 分别对 block 中非 NULL 的行数和值进行累加。
accumulate_keys 通过 place.get::<AggregateAvgState<SumT>>() 获取对应的状态值,并进行更新。
类似的聚合函数示例也可以参考
函数测试
Unit Test
聚合函数相关单元测试在 [agg.rs](https://github.com/datafuselabs/databend/blob/d5e06af03ba0f99afdd6bdc974bf2f5c1c022db8/src/query/functions/tests/it/aggregates/agg.rs) 中。
Logic Test
Functions 相关的 logic 测试在 [tests/logictest/suites/base/02_function/](https://github.com/datafuselabs/databend/tree/d5e06af03ba0f99afdd6bdc974bf2f5c1c022db8/tests/sqllogictests/suites/query/02_function) 中。
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