一种基于集合论的方法检测数据库管理系统内连接优化中的逻辑错误

本文提出了一种基于集合论的方法来检测数据库管理系统（DBMS）在内连接（Inner Join）优化过程中存在的逻辑错误。通过将查询优化问题形式化为集合运算，该方法能够系统性地识别优化器在等价变换时引入的语义错误。实验结果表明，该方法在多个主流DBMS中成功发现了若干此前未知的逻辑缺陷。

背景速读

- 数据库管理系统（DBMS）的核心任务之一是优化查询执行计划，其中"内连接"（Inner Join）是最常用的操作之一。DBMS的优化器在重新排序或合并Join操作时可能引入逻辑错误（logic bugs），即返回了与SQL语义不符的错误结果。 - 这篇论文提出用集合论（Set Theory）的方法来建模Join操作的数学性质，并据此自动检测优化器中的逻辑错误。作者通过定义"保留元组集合"等概念，将优化正确性问题转化为集合包含关系的可判定问题，从而在不依赖人工标注的情况下发现错误。 - 这项工作的意义在于：DBMS（如MySQL、PostgreSQL、SQLite等）广泛应用于现代软件基础设施，其查询优化器错误可能导致数据分析、金融交易、电商系统等场景下数据结果出错，而传统测试方法（如随机SQL生成+结果比对）难以发现Join重排序引入的深层语义错误。