第6篇：中间件 SQL 重写与语义分析引擎实现原理

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：

1. 语义分析：解析 SQL 的结构和含义。

2. 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）

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🧱 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

 小结

本篇带你完成了以下内容：

• 理解 SQL 重写在中间件系统中的核心作用；

• 构建语义分析模块的关键步骤；

• 多种 SQL 重写策略场景及实现方式；

• 如何设计可扩展、可插拔的 SQL 重写引擎。