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PL/Java语言函数

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更新时间: 2019/07/22 15:44

使用DWS数据库的PL/Java函数,用户可以使用自己喜欢的Java IDE编写Java方法,并将包含这些方法的jar文件安装到DWS数据库中,然后使用该方法。DWS PL/Java基于开源Greenplum PL/Java 1.4.0开发,PL/Java所使用的JDK版本为1.8.0_201。

使用限制

Java UDF可以实现一些java逻辑计算,强烈建议不要在Java UDF中封装业务

  • 强烈建议不要在Java函数中使用任何方式连接数据库,包括但不限于JDBC。
  • 暂不支持的数据类型:除表1内容之外的数据类型,包括自定义类型,复杂数据类型(Java Array类及派生类)。
  • 暂不支持UDAF,UDTF。

示例

使用PL/Java函数时,需要首先将Java方法的实现打包为jar包并且部署到数据库中,然后使用数据库管理员账号创建函数,考虑兼容性问题,请使用1.8.0_201版本的JDK进行编译。

  1. 编译jar包

    Java方法的实现和出包可以借助IDE来实现,以下是一个通过命令行来进行编译和出包的简单的示例,通过这个简单示例可以创建出一个包含单个方法的jar包文件。

    首先,编写一个Example.java文件,在此文件中实现子字符串大写转换的方法,内容如下:

    public class Example 
    {
        public static String upperString (String text, int beginIndex, int endIndex) 
        {
            return text.substring(beginIndex, endIndex).toUpperCase();
        }
    }

    然后,创建manifest.txt清单文件,文件内容如下:

    Manifest-Version: 1.0
    Main-Class: Example
    Specification-Title: "Example"
    Specification-Version: "1.0"
    Created-By: 1.6.0_35-b10-428-11M3811
    Build-Date: 08/14/2018 10:09 AM

    最后,编译java文件并打包得到javaudf-example.jar

    javac Example.java
    jar cfm javaudf-example.jar manifest.txt Example.class

    jar包的命名规则应符合JDK命名要求,如果含有非法字符,在部署或者使用函数时将出错。

  2. 部署jar

    Jar包首先需要放置到OBS服务器中,放置方法具体请参见《对象存储服务控制台指南》的上传文件章节。接着创建访问密钥AK/SK,获取访问密钥,请登录管理控制台,然后将鼠标移到右上角的用户名,单击“我的凭证”,再单击“管理访问密钥”,可以查看已有的访问密钥,也可以单击“新增访问密钥”进行创建。 登录数据库运行gs_extend_library函数,将文件导入到DWS中:

    SELECT gs_extend_library('addjar', 'obs://bucket/path/javaudf-example.jar accesskey=access_key_value_to_be_replaced  secretkey=secret_access_key_value_to_be_replaced  region=region_name libraryname=example');

    gs_extend_library函数如何使用请参见 管理jar包和文件。函数中的AK/SK值,请用户根据实际获取值替换。region_name请用户根据实际所在的区域名称替换。

  3. 使用PL/Java函数

    首先,使用拥有sysadmin权限的数据库用户(例如:dbadmin)登录数据库并创建java_upperstring函数如下:

    CREATE FUNCTION java_upperstring(VARCHAR, INTEGER, INTEGER)
        RETURNS VARCHAR
        AS 'Example.upperString'
    LANGUAGE JAVA;
    说明:
    • 函数java_upperstring中定义的数据类型为DWS的数据类型。该数据类型需要和1中java定义的方法upperString中数据类型一一对应。DWS与Java数据类型的对应关系,请参见表1
    • AS子句用于指定该函数所调用的Java方法的类名和static方法名,格式为“类名.方法名”。
    • CREATE FUNCTION更多说明,请参见•创建函数

    然后,执行java_upperstring函数:

    SELECT java_upperstring('test', 0, 1);

    得到预期结果为:

     java_upperstring
    ---------------------
     T
    (1 row)

  4. 授权普通用户使用PL/Java函数

    创建普通用户,名称为udf_user,密码为'GAUSS@123'。

    CREATE USER udf_user PASSWORD 'GAUSS@123';

    授权普通用户udf_user对java_upperstring函数的使用权限。注意,此处需要把函数所在模式和函数的使用权限同时赋予给用户,用户才可以使用此函数。

    GRANT ALL PRIVILEGES ON SCHEMA public TO udf_user;
    GRANT ALL PRIVILEGES ON FUNCTION java_upperstring(VARCHAR, INTEGER, INTEGER) TO udf_user;

    以普通用户udf_user登录数据库。

    SET SESSION SESSION AUTHORIZATION udf_user PASSWORD 'GAUSS@123';

    执行java_upperstring函数:

    SELECT public.java_upperstring('test', 0, 1);

    得到预期结果为:

     java_upperstring
    ---------------------
     T
    (1 row)

  5. 删除函数。

    如果不再使用该函数可以进行删除:
    DROP FUNCTION java_upperstring;

  6. 卸载jar

    使用gs_extend_library函数卸载jar包:

    SELECT gs_extend_library('rmjar', 'libraryname=example');

SQL定义与使用

  • 管理jar包和文件

    拥有sysadmin权限的数据库用户可以使用gs_extend_library函数来部署、查看和删除数据库中的jar包,函数语法如下:

    SELECT gs_extend_library('[action]', '[operation]');
    说明:
    • action表明操作动作,值可以为:
      • ls表示查看数据库中jar包,会对各节点的文件进行MD5值一致性检查。
      • addjar表示将OBS服务器中的jar包部署到数据库中。
      • rmjar表示将数据库中的jar包删除。
    • operation表明操作字符串,格式为:

      obs://[bucket]/[source_filepath] accesskey=[accesskey] secretkey=[secretkey] region=[region] libraryname=[libraryname]

      • bucket: obs文件所属桶名,不可缺省。
      • source_filepath: obs服务器上的文件路径,仅支持jar文件。
      • accesskey: obs服务获得的accesskey,不可缺省。
      • secret_key: obs服务获得的secretkey,不可缺省。
      • region: 自定义函数jar包所存放的OBS桶所属的区域,不可缺省。
      • libraryname: 自定义库名,此自定义命名用于DWS内对jar文件的调用。当action为addjar和rmjar时,该参数不可缺省,当action为ls时,该参数可以缺省。注意,自定义库名不允许含有/|;&$<>\'{}"()[]~*?!等字符。
  • 创建函数

    PL/Java函数通过CREATE FUNCTION语法创建,并且定义为LANGUAGE JAVA,且包含RETURNS和AS子句。

    • CREATE FUNCTION时指定所创建函数的名称,以及参数类型;
    • RETURNS子句用于指定该函数的返回类型;
    • AS子句与用于指定该函数所调用的Java方法的类名和static方法名,如果需要向Java方法传递NULL值作为入参,还需要指定该参数类型所对应的Java封装类名 (详见NULL值处理)。
    • 更多语法说明,请参见CREATE FUNCTION
      CREATE [ OR REPLACE ] FUNCTION function_name
      ( [ { argname [ argmode ] argtype [ { DEFAULT | := | = } expression ]} [, …] ])
      [ RETURNS rettype [ DETERMINISTIC ] ]
      LANGAUGE JAVA
      [
          { IMMUTABLE | STATBLE | VOLATILE }
          | [ NOT ] LEAKPROOF
          | WINDOW
          | { CALLED ON NULL INPUT | RETURNS NULL ON NULL INPUT |STRICT }
          | {[ EXTERNAL ] SECURITY INVOKER | [ EXTERNAL ] SECURITY DEFINER | AUTHID DEFINER | AUTHID CURRENT_USER}
          | { FENCED }
          | COST execution_cost
          | ROWS result_rows
          | SET configuration_parameter { {TO |=} value | FROM CURRENT}
      ] […]
      {
          AS 'class_name.method_name' ( { argtype } [, …] )
      }
  • 使用函数

    执行时,PL/Java会根据jar包名的字母序列,在所有部署的jar包中寻找函数指定的Java类,并调用首次找到的类中函数所指定的Java方法,并返回调用结果。

  • 删除函数

    PL/Java函数通过DROP FUNCTION语法删除函数。更多语法说明,请参见DROP FUNCTION

    DROP FUNCTION [ IF EXISTS ] function_name [ ( [ {[ argmode ] [ argname ] argtype} [, ...] ] ) [ CASCADE | RESTRICT ] ];

    需要注意的是,如果所删除的函数为重载函数(详见重载函数),则删除时需要指明该函数的参数类型,如为非重载函数,则可直接指定函数名进行删除。

  • 函数授权

    非sysadmin户无法创建PL/Java函数,sysadmin用户可以赋予其他类型用户使用函数的权限。更多语法说明,请参见GRANT

    GRANT { EXECUTE | ALL [ PRIVILEGES ] }
        ON { FUNCTION {function_name ( [ {[ argmode ] [ arg_name ] arg_type} [, ...] ] )} [, ...]
            | ALL FUNCTIONS IN SCHEMA schema_name [, ...] }
        TO { [ GROUP ] role_name | PUBLIC } [, ...]
        [ WITH GRANT OPTION ];

基本数据类型映射关系

表1 PL/Java默认数据类型映射关系

DWS

Java

BOOLEAN

boolean

"char"

byte

bytea

byte[]

SMALLINT

short

INTEGER

int

BIGINT

long

FLOAT4

float

FLOAT8

double

CHAR

java.lang.String

VARCHAR

java.lang.String

TEXT

java.lang.String

name

java.lang.String

DATE

java.sql.Timestamp

TIME

java.sql.Time (stored value treated as local time)

TIMETZ

java.sql.Time

TIMESTAMP

java.sql.Timestamp

TIMESTAMPTZ

java.sql.Timestamp

数组类型处理

DWS支持基础数组类型的转换,只需要在创建函数时在数据类型后追加 [] 即可,例如:

CREATE FUNCTION java_arrayLength(INTEGER[])
    RETURNS INTEGER
    AS 'Example.getArrayLength'
LANGUAGE JAVA;

Java代码类似于:

public class Example
{
    public static int getArrayLength(Integer[] intArray)
    {
        return intArray.length;
    }
}

那么下面的调用的语句后:

SELECT java_arrayLength(ARRAY[1, 2, 3]);

得到预期结果应该如下所示:

java_arrayLength
---------------------
3
(1 row)

NULL值处理

对于默认与Java的简单类型进行映射转换的那些DWS数据类型,是无法处理NULL值的,如果希望在Java方法里能够获得并处理从DWS中传入的NULL值,可以使用Java的封装类,并通过以下方式在AS子句中指定该Java封装类:

CREATE FUNCTION java_countnulls(INTEGER[])
    RETURNS INTEGER
    AS 'Example.countNulls(java.lang.Integer[])'
LANGUAGE JAVA;

Java代码类似于:

public class Example
{
    public static int countNulls(Integer[] intArray)
    {
        int nullCount = 0;
        for (int idx = 0; idx < intArray.length; ++idx)
        {
            if (intArray[idx] == null)
            nullCount++;
        }
        return nullCount;
    }
}

那么下面的调用的语句后:

SELECT java_countNulls(ARRAY[null, 1, null, 2, null]);

得到的预期结果应该如下所示:

java_countNulls
--------------------
3
(1 row)

重载函数

PL/Java支持重载函数,因此可以创建同名函数,或者调用Java代码中的重载方法。步骤如下:

  1. 创建重载函数

    例如,在Java中可以实现两个方法名相同,输入参数类型不同的方法dummy(int) 和dummy(String)

    public class Example
    {
        public static int dummy(int value)
        {
            return value*2;
        }
        public static String dummy(String value)
        {
            return value;
        }
    }

    并在DWS中创建两个同名函数分别指定为上述两个方法:

    CREATE FUNCTION java_dummy(INTEGER)
        RETURNS INTEGER
        AS 'Example.dummy'
    LANGUAGE JAVA;
    
    CREATE FUNCTION java_dummy(VARCHAR)
        RETURNS VARCHAR
        AS 'Example.dummy'
    LANGUAGE JAVA;

  2. 调用重载函数

    在调用重载函数时,DWS会根据输入的参数类型去调用匹配该类型的Java方法。因此上述两个函数的调用结果如下所示:

    SELECT java_dummy(5);
     java_dummy
    -----------------
                10
    (1 row)
    
    SELECT java_dummy('5');
     java_dummy
    ---------------
    5
    (1 row)

    需要注意的是,由于DWS对数据类型存在隐式转换的情况,因此建议在调用重载函数时,指定输入参数的类型,例如:

    SELECT java_dummy(5::varchar);
     java_dummy
    ----------------
    5
    (1 row)

    此时会优先匹配所指定的参数类型,如果不存在指定参数类型的Java方法,则会对参数进行隐式转换匹配转换后的参数类型对应的Java方法。

    SELECT java_dummy(5::INTEGER);
     java_dummy
    -----------------
    10
    (1 row)
    
    DROP FUNCTION java_dummy(INTEGER);
    
    SELECT java_dummy(5::INTEGER);
     java_dummy
    ----------------
    5
    (1 row)

    隐式转换的数据类型包括:

    • 可以默认转换为INTEGER类型的包括:SMALLINT
    • 可以默认转换为BIGINT类型的包括:SMALLINT, INTEGER
    • 可以默认转换为BOOL类型的包括:TINYINT, SMALLINT, INTEGER, BIGINT
    • 可以默认转换为TEXT类型的包括:CHAR, NAME, BIGINT, INTEGER, SMALLINT, TINYINT, RAW, FLOAT4, FLOAT8, BPCHAR, VARCHAR, NVARCHAR2, DATE, TIMESTAMP, TIMESTAMPTZ, NUMERIC, SMALLDATETIME
    • 可以默认转换为VARCHAR类型的包括:TEXT, CHAR, BIGINT, INTEGER, SMALLINT, TINYINT, RAW, FLOAT4, FLOAT8, BPCHAR, DATE, NVARCHAR2, TIMESTAMP, NUMERIC, SMALLDATETIME

  3. 删除重载函数

    对于重载函数,删除时需要指定函数的参数类型,否则无法删除。

    DROP FUNCTION java_dummy(INTEGER);

相关GUC参数

  • pljava_vmoptions

    会话级别的GUC参数,该参数用于设置JVM的启动参数,例如:

    SET pljava_vmoptions='-Xmx64m –Xms2m –XX:MaxMetaspaceSize=8m';

    pljava_vmoptions可接受的参数包括:

    • JDK8 JVM启动参数
    • JDK8 JVM系统属性参数(以–D开头,如:–Djava.ext.dirs)。

      不建议用户设置任何包含目录的参数,可能会导致不可预期的行为。

    • 用户自定义参数(以–D开头,如:–Duser.defined.option)

      如果所设置的参数不在上述范围内,视为非法参数,会在调用函数时报错。

      SET pljava_vmoptions=' illegal.option';
      SET
      SELECT java_dummy(5::int);
      ERROR:  UDF Error:cannot use PL/Java before successfully completing its setup.Please check if your pljava_vmoption is set correctly,since we do not ignore illegal parameters.Or check the log for more messages.
  • udf_memory_limit

    系统级别的GUC参数,用于限制每个CN、DN执行UDF可以使用的物理内存量,默认为200MB。可通过修改postgresql.conf文件进行配置,配置后需要重启数据库服务后才可生效。

    • udf_memory_limit是max_process_memory的一部分。每个CN、DN启动时,会预留(udf_memory_limit - 200MB)内存供UDF Worker进程使用。CN、DN和UDF Worker是不同的进程,但CN、DN自动少用一部分内存,把这部分内存节省下来供UDF Worker进程使用。

      例如:在某DN上把max_process_memory设置为10GB,udf_memory_limit设置为4GB,则此DN最多使用10GB - (4GB - 200MB)=6.2GB内存。即使用户没有执行任何UDF,则此DN也最多只能使用6.2GB内存。默认情况下,udf_memory_limit为200MB。查询pv_total_memory_detail视图时可以发现,process_used_memory永远不会超过max_process_memory - (udf_memory_limit - 200MB)。

    • 一个CN执行最简单的Java UDF函数,使用的物理内存量大约为50MB,用户可以根据自己Java函数的内存使用量和并发度设置此参数。新增此参数后,不再建议用户设置UDFWorkerMemHardLimit和FencedUDFMemoryLimit。
  • FencedUDFMemoryLimit

    会话级别的GUC参数,用户限制会话发起的单个Fenced UDF Worker进程的最大虚拟内存使用量,设置方法如下:

    SET FencedUDFMemoryLimit='512MB';

    该参数的取值范围为 (150MB, 1G],当设置大于1G时会立即报错,当设置小于等于150MB时,则会在调用函数时报错。

    • FencedUDFMemoryLimit设置为0,表示不控制Fenced UDF Worker的虚拟内存使用量。
    • 建议通过设置udf_memory_limit控制Fenced UDF Worker使用的物理内存量。不建议用户使用FencedUDFMemoryLimit,尤其在使用Java UDF时不建议用户设置此参数。但是如果用户非常清楚设置该参数带来的影响,可以参考下列信息进行设置:
      • C UDF worker启动之后,占用的虚拟内存约为200MB,占用的物理内存约为16MB。
      • Java UDF worker启动之后,占用的虚拟内存约为2.5GB,占用的物理内存约为50MB。

异常处理

如果在JVM中发生异常,PL/Java的异常处理机制会将异常时JVM的堆栈信息输出到客户端。

日志

PL/Java使用标准的Java Logger。 因此,用户可以通过如下方式记录日志:

Logger.getAnonymousLogger().config( "Time is " + new 
Date(System.currentTimeMillis()));

初始化的Java Logger类会默认设置为CONIFG级别,对应为DWS的LOG级别。Java Logger类输出的日志消息都会重定向到DWS后端,并写入到服务器日志或显示在用户界面上。MPPDB服务器日志将记录LOG、WARNING、ERROR级别的信息,而SQL用户界面将显示WARNING和ERROR级别的日志消息。Java Logger级别与DWS的日志级别对应关系见下表。

表2 PL/Java日志级别

java.util.logging.Level

DWS 日志级别

SERVER

ERROR

WARNING

WARNING

CONFIG

LOG

INFO

INFO

FINE

DEBUG1

FINER

DEBUG2

FINEST

DEBUG3

用户可以通过以下方式更改Java Logger的记录级别。例如通过下面的Java代码修改Java Logger级别为SEVERE,此时再记录WARNING级别的日志时,日志消息(msg)就不会再写入到DWS日志中。

Logger log = Logger.getAnonymousLogger();
Log.setLevel(Level.SEVERE);
log.log(Level.WARNING, msg);

安全问题

DWS中,PL/Java是一种untrusted语言,PL/Java函数只能由数据库sysdamin用户进行创建,通过GRANT方式赋予其他用户使用权限(详见函数授权)。

同时PL/Java控制用户对文件系统的访问权限,不允许用户在Java方法中对大部分的系统文件进行读操作,不允许所有的写、删除和执行操作。

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