CockroachDB SQL优化器中的索引越界问题分析与修复

在CockroachDB数据库的SQL查询优化过程中，开发团队发现了一个与索引处理相关的运行时错误。该问题出现在25.2版本的测试过程中，具体表现为当优化器尝试构建倒排索引过滤器时，发生了数组越界访问。

问题背景

CockroachDB的SQL优化器在执行查询计划优化时，会通过多个阶段处理查询语句。在这个过程中，优化器需要访问表的元数据信息来构建最优的执行计划。测试用例TestExplainRedactDDL在尝试解释DDL语句时触发了这个错误。

错误分析

从错误堆栈可以清晰地看到问题发生的路径：

1. 优化器在处理倒排索引扫描时，调用了buildInvertedFilter方法
2. 该方法尝试通过TableMeta函数访问表的元数据
3. 在元数据访问过程中发生了数组越界错误，具体是尝试访问索引为-1的位置

核心问题出现在pkg/sql/opt/metadata.go文件的第892行，当优化器尝试获取表元数据时，传入了一个无效的索引值。这种错误通常意味着：

• 元数据缓存可能未正确初始化
• 表或索引的ID映射关系存在不一致
• 在优化器重组执行计划时，某些中间状态未被正确处理

技术影响

这类索引越界错误会导致：

1. 查询优化过程意外终止
2. 用户查询无法正常执行
3. 可能影响数据库的稳定性
4. 在分布式环境下可能引发连锁反应

特别是在处理包含特殊字符或复杂结构的表名时（如测试中出现的包含emoji的表名"coL🙀3_6"），更容易触发这类边界条件。

解决方案

开发团队通过以下方式解决了该问题：

1. 在访问表元数据前添加了健全性检查
2. 确保所有索引值都在有效范围内
3. 优化了倒排索引处理逻辑的容错性
4. 完善了测试用例以覆盖更多边界条件

修复后的代码能够正确处理各种复杂表结构和查询场景，包括：

• 包含特殊字符的表名和列名
• 复杂的JSONB数据类型操作
• 地理空间数据类型查询
• 各种时间类型的处理

经验总结

这个案例为数据库开发提供了几个重要启示：

1. 元数据管理是查询优化器的核心，需要特别关注其健壮性
2. 边界条件测试对于数据库系统至关重要
3. 复杂的字符处理场景需要额外的验证
4. 执行计划重组过程中的状态一致性需要严格保证

CockroachDB团队通过这类问题的修复，持续提升了SQL引擎的稳定性和可靠性，为用户提供了更加健壮的分布式数据库体验。