数据处理：应用程序和数据如何打交道？

你好，我是陈天。

我们开发者无论是从事服务端的开发，还是客户端的开发，和数据打交道是必不可少的。

对于客户端来说，从服务端读取到的数据，往往需要做缓存（内存缓存或者 SQLite 缓存），甚至需要本地存储（文件或者 SQLite）。

对于服务器来说，跟数据打交道的场景就更加丰富了。除了数据库和缓存外，还有大量文本数据的索引（比如搜索引擎）、实时的消息队列对数据做流式处理，或者非实时的批处理对数据仓库（data warehouse）中的海量数据进行 ETL（Extract、Transform and Load）。

今天我们就来讲讲如何用 Rust 做数据处理，主要讲两部分，如何用 Rust 访问关系数据库，以及如何用 Rust 对半结构化数据进行分析和处理。希望通过学习这一讲的内容，尤其是后半部分的内容，能帮你打开眼界，对数据处理有更加深刻的认识。

访问关系数据库

作为互联网应用的最主要的数据存储和访问工具，关系数据库，是几乎每门编程语言都有良好支持的数据库类型。

在 Rust 下，有几乎所有主流关系数据库的驱动，比如 rust-postgres、rust-mysql-simple 等，不过一般我们不太会直接使用数据库的驱动来访问数据库，因为那样会让应用过于耦合于某个数据库，所以我们会使用 ORM。

Rust 下有 diesel 这个非常成熟的 ORM，还有 sea-orm 这样的后起之秀。diesel 不支持异步，而 sea-orm 支持异步，所以，有理由相信，随着 sea-orm 的不断成熟，会有越来越多的应用在 sea-orm 上构建。

如果你觉得 ORM 太过笨重，繁文缛节太多，但又不想直接使用某个数据库的驱动来访问数据库，那么你还可以用 sqlx。sqlx 提供了对多种数据库（Postgres、MySQL、SQLite、MSSQL）的异步访问支持，并且不使用 DSL 就可以对 SQL query 做编译时检查，非常轻便；它可以从数据库中直接查询出来一行数据，也可以通过派生宏自动把行数据转换成对应的结构。

今天，我们就尝试使用 sqlx 处理用户注册和登录这两个非常常见的功能。

sqlx

构建下面的表结构来处理用户登录信息：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS users
(
    id              INTEGER PRIMARY KEY NOT NULL,
    email           VARCHAR UNIQUE      NOT NULL,
    hashed_password VARCHAR             NOT NULL
);

特别说明一下，在数据库中存储用户信息需要非常谨慎，尤其是涉及敏感的数据，比如密码，需要使用特定的哈希算法存储。OWASP 对密码的存储有如下安全建议：

如果 Argon2id 可用，那么使用 Argon2id（需要目标机器至少有 15MB 内存）。
如果 Argon2id 不可用，那么使用 bcrypt（算法至少迭代 10 次）。
之后再考虑 scrypt / PBKDF2。

Argon2id 是 Argon2d 和 Argon2i 的组合，Argon2d 提供了强大的抗 GPU 破解能力，但在特定情况下会容易遭受旁路攻击（side-channel attacks），而 Argon2i 则可以防止旁路攻击，但抗 GPU 破解稍弱。所以只要是编程语言支持 Argo2id，那么它就是首选的密码哈希工具。

Rust 下有完善的 password-hashes 工具，我们可以使用其中的 argon2 crate，用它生成的一个完整的，包含所有参数的密码哈希长这个样子：

$argon2id$v=19$m=4096,t=3,p=1$l7IEIWV7puJYJAZHyyut8A$OPxL09ODxp/xDQEnlG1NWdOsTr7RzuleBtiYQsnCyXY

这个字符串里包含了 argon2id 的版本（19）、使用的内存大小（4096k）、迭代次数（3 次）、并行程度（1 个线程），以及 base64 编码的 salt 和 hash。

所以，当新用户注册时，我们使用 argon2 把传入的密码哈希一下，存储到数据库中；当用户使用 email/password 登录时，我们通过 email 找到用户，然后再通过 argon2 验证密码。数据库的访问使用 sqlx，为了简单起见，避免安装额外的数据库，就使用 SQLite来存储数据（如果你本地有 MySQL 或者 PostgreSQL，可以自行替换相应的语句）。

有了这个思路，我们创建一个新的项目，添加相关的依赖：

#![allow(unused)]
fn main() {
[dev-dependencies]
anyhow = "1"
argon2 = "0.3"
lazy_static = "1"
rand_core = { version = "0.6", features = ["std"] }
sqlx = { version = "0.5", features = ["runtime-tokio-rustls", "sqlite"] }
tokio = { version = "1", features = ["full" ] }

}

然后创建 examples/user.rs，添入代码，你可以对照详细的注释来理解：

use anyhow::{anyhow, Result};
use argon2::{
    password_hash::{rand_core::OsRng, PasswordHash, PasswordHasher, SaltString},
    Argon2, PasswordVerifier,
};
use lazy_static::lazy_static;
use sqlx::{sqlite::SqlitePoolOptions, SqlitePool};
use std::env;

/// Argon2 hash 使用的密码
const ARGON_SECRET: &[u8] = b"deadbeef";
lazy_static! {
    /// Argon2
    static ref ARGON2: Argon2<'static> = Argon2::new_with_secret(
        ARGON_SECRET,
        argon2::Algorithm::default(),
        argon2::Version::default(),
        argon2::Params::default()
    )
    .unwrap();
}

/// user 表对应的数据结构，处理 login/register
pub struct UserDb {
    pool: SqlitePool,
}

/// 使用 FromRow 派生宏把从数据库中读取出来的数据转换成 User 结构
#[allow(dead_code)]
#[derive(Debug, sqlx::FromRow)]
pub struct User {
    id: i64,
    email: String,
    hashed_password: String,
}

impl UserDb {
    pub fn new(pool: SqlitePool) -> Self {
        Self { pool }
    }

    /// 用户注册：在 users 表中存储 argon2 哈希过的密码
    pub async fn register(&self, email: &str, password: &str) -> Result<i64> {
        let hashed_password = generate_password_hash(password)?;
        let id = sqlx::query("INSERT INTO users(email, hashed_password) VALUES (?, ?)")
            .bind(email)
            .bind(hashed_password)
            .execute(&self.pool)
            .await?
            .last_insert_rowid();

        Ok(id)
    }

    /// 用户登录：从 users 表中获取用户信息，并用验证用户密码
    pub async fn login(&self, email: &str, password: &str) -> Result<String> {
        let user: User = sqlx::query_as("SELECT * from users WHERE email = ?")
            .bind(email)
            .fetch_one(&self.pool)
            .await?;
        println!("find user: {:?}", user);
        if let Err(_) = verify_password(password, &user.hashed_password) {
            return Err(anyhow!("failed to login"));
        }

        // 生成 JWT token（此处省略 JWT token 生成的细节）
        Ok("awesome token".into())
    }
}

/// 重新创建 users 表
async fn recreate_table(pool: &SqlitePool) -> Result<()> {
    sqlx::query("DROP TABLE IF EXISTS users").execute(pool).await?;
    sqlx::query(
        r#"CREATE TABLE IF NOT EXISTS users(
                id              INTEGER PRIMARY KEY NOT NULL,
                email           VARCHAR UNIQUE      NOT NULL,
                hashed_password VARCHAR             NOT NULL)"#,
    )
    .execute(pool)
    .await?;
    Ok(())
}

/// 创建安全的密码哈希
fn generate_password_hash(password: &str) -> Result<String> {
    let salt = SaltString::generate(&mut OsRng);
    Ok(ARGON2
        .hash_password(password.as_bytes(), &salt)
        .map_err(|_| anyhow!("failed to hash password"))?
        .to_string())
}

/// 使用 argon2 验证用户密码和密码哈希
fn verify_password(password: &str, password_hash: &str) -> Result<()> {
    let parsed_hash =
        PasswordHash::new(password_hash).map_err(|_| anyhow!("failed to parse hashed password"))?;
    ARGON2
        .verify_password(password.as_bytes(), &parsed_hash)
        .map_err(|_| anyhow!("failed to verify password"))?;
    Ok(())
}

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<()> {
    let url = env::var("DATABASE_URL").unwrap_or("sqlite://./data/example.db".into());
    // 创建连接池
    let pool = SqlitePoolOptions::new()
        .max_connections(5)
        .connect(&url)
        .await?;

    // 每次运行都重新创建 users 表
    recreate_table(&pool).await?;

    let user_db = UserDb::new(pool.clone());
    let email = "tyr@awesome.com";
    let password = "hunter42";

    // 新用户注册
    let id = user_db.register(email, password).await?;
    println!("registered id: {}", id);

    // 用户成功登录
    let token = user_db.login(email, password).await?;
    println!("Login succeeded: {}", token);

    // 登录失败
    let result = user_db.login(email, "badpass").await;
    println!("Login should fail with bad password: {:?}", result);

    Ok(())
}

在这段代码里，我们把 argon2 的能力稍微包装了一下，提供了 generate_password_hash 和 verify_password 两个方法给注册和登录使用。对于数据库的访问，我们提供了一个连接池 SqlitePool，便于无锁访问。

你可能注意到了这句写法：

#![allow(unused)]
fn main() {
let user: User = sqlx::query_as("SELECT * from users WHERE email = ?")
    .bind(email)
    .fetch_one(&self.pool)
    .await?;

}

是不是很惊讶，一般来说，这是 ORM 才有的功能啊。没错，它再次体现了 Rust trait 的强大：我们并不需要 ORM 就可以把数据库中的数据跟某个 Model 结合起来，只需要在查询时，提供想要转换成的数据结构 T: FromRow 即可。

看 query_as 函数和 FromRow trait 的定义（代码）：

#![allow(unused)]
fn main() {
pub fn query_as<'q, DB, O>(sql: &'q str) -> QueryAs<'q, DB, O, <DB as HasArguments<'q>>::Arguments>
where
    DB: Database,
    O: for<'r> FromRow<'r, DB::Row>,
{
    QueryAs {
        inner: query(sql),
        output: PhantomData,
    }
}

pub trait FromRow<'r, R: Row>: Sized {
    fn from_row(row: &'r R) -> Result<Self, Error>;
}

}

要让一个数据结构支持 FromRow，很简单，使用 sqlx::FromRow 派生宏即可：

#![allow(unused)]
fn main() {
#[derive(Debug, sqlx::FromRow)]
pub struct User {
    id: i64,
    email: String,
    hashed_password: String,
}

}

希望这个例子可以让你体会到 Rust 处理数据库的强大和简约。我们用 Rust 写出了 Node.js / Python 都不曾拥有的直观感受。另外，sqlx 是一个非常漂亮的 crate，有空的话建议你也看看它的源代码，开头介绍的 sea-orm，底层也是使用了 sqlx。

特别说明，以上例子如果运行失败，可以去 GitHub 上把 example.db 拷贝到本地 data 目录下，然后运行。

用 Rust 对半结构化数据进行分析

在生产环境中，我们会累积大量的半结构化数据，比如各种各样的日志、监控数据和分析数据。

以日志为例，虽然通常会将其灌入日志分析工具，通过可视化界面进行分析和问题追踪，但偶尔我们也需要自己写点小工具进行处理，一般，会用 Python 来处理这样的任务，因为 Python 有 pandas 这样用起来非常舒服的工具。然而，pandas 太吃内存，运算效率也不算高。有没有更好的选择呢？

在第 6 讲我们介绍过 polars，也用 polars 和 sqlparser 写了一个处理 csv 的工具，其实 polars 底层使用了 Apache arrow。如果你经常进行大数据处理，那么你对列式存储（ columnar datastore）和 Data Frame 应该比较熟悉，arrow 就是一个在内存中进行存储和运算的列式存储，它是构建下一代数据分析平台的基础软件。

由于 Rust 在业界的地位越来越重要，Apache arrow 也构建了完全用 Rust 实现的版本，并在此基础上构建了高效的 in-memory 查询引擎 datafusion ，以及在某些场景下可以取代 Spark 的分布式查询引擎 ballista。

Apache arrow 和 datafusion 目前已经有很多重磅级的应用，其中最令人兴奋的是 InfluxDB IOx，它是下一代的 InfluxDB 的核心引擎。

来一起感受一下 datafusion 如何使用：

use datafusion::prelude::*;
use datafusion::arrow::util::pretty::print_batches;
use datafusion::arrow::record_batch::RecordBatch;

#[tokio::main]
async fn main() -> datafusion::error::Result<()> {
  // register the table
  let mut ctx = ExecutionContext::new();
  ctx.register_csv("example", "tests/example.csv", CsvReadOptions::new()).await?;

  // create a plan to run a SQL query
  let df = ctx.sql("SELECT a, MIN(b) FROM example GROUP BY a LIMIT 100").await?;

  // execute and print results
  df.show().await?;
  Ok(())
}

在这段代码中，我们通过 CsvReadOptions 推断 CSV 的 schema，然后将其注册为一个逻辑上的 example 表，之后就可以通过 SQL 进行查询了，是不是非常强大？

下面我们就使用 datafusion，来构建一个 Nginx 日志的命令行分析工具。

datafusion

在这门课程的 GitHub repo 里，我放了个从网上找到的样本日志，改名为 nginx_logs.csv（注意后缀需要是 csv），其格式如下：

93.180.71.3 - - "17/May/2015:08:05:32 +0000" GET "/downloads/product_1" "HTTP/1.1" 304 0 "-" "Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.21)"
93.180.71.3 - - "17/May/2015:08:05:23 +0000" GET "/downloads/product_1" "HTTP/1.1" 304 0 "-" "Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.21)"
80.91.33.133 - - "17/May/2015:08:05:24 +0000" GET "/downloads/product_1" "HTTP/1.1" 304 0 "-" "Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.17)"

这个日志共有十个域，除了几个 “-”，无法猜测到是什么内容外，其它的域都很好猜测。

由于 nginx_logs 的格式是在 Nginx 配置中构建的，所以，日志文件，并不像 CSV 文件那样有一行 header，没有 header，就无法让 datafusion 直接帮我们推断出 schema，也就是说 我们需要显式地告诉 datafusion 日志文件的 schema 长什么样。

不过对于 datafusuion 来说，创建一个 schema 很简单，比如：

#![allow(unused)]
fn main() {
let schema = Arc::new(Schema::new(vec![
    Field::new("ip", DataType::Utf8, false),
    Field::new("code", DataType::Int32, false),
]));

}

为了最大的灵活性，我们可以对应地构建一个简单的 schema 定义文件，里面每个字段按顺序对应 nginx 日志的字段：

---
- name: ip
  type: string
- name: unused1
  type: string
- name: unused2
  type: string
- name: date
  type: string
- name: method
  type: string
- name: url
  type: string
- name: version
  type: string
- name: code
  type: integer
- name: len
  type: integer
- name: unused3
  type: string
- name: ua
  type: string

这样，未来如果遇到不一样的日志文件，我们可以修改 schema 的定义，而无需修改程序本身。

对于这个 schema 定义文件，使用 serde 和 serde-yaml 来读取，然后再实现 From trait 把 SchemaField 对应到 datafusion 的 Field 结构：

#![allow(unused)]
fn main() {
#[derive(Debug, Clone, Serialize, Deserialize, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
#[serde(rename_all = "snake_case")]
pub enum SchemaDataType {
    /// Int64
    Integer,
    /// Utf8
    String,
    /// Date64,
    Date,
}

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug, Clone, PartialEq, Eq, Hash, PartialOrd, Ord)]
struct SchemaField {
    name: String,
    #[serde(rename = "type")]
    pub(crate) data_type: SchemaDataType,
}

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug, Clone, PartialEq, Eq, Hash, PartialOrd, Ord)]
struct SchemaFields(Vec<SchemaField>);

impl From<SchemaDataType> for DataType {
    fn from(dt: SchemaDataType) -> Self {
        match dt {
            SchemaDataType::Integer => Self::Int64,
            SchemaDataType::Date => Self::Date64,
            SchemaDataType::String => Self::Utf8,
        }
    }
}

impl From<SchemaField> for Field {
    fn from(f: SchemaField) -> Self {
        Self::new(&f.name, f.data_type.into(), false)
    }
}

impl From<SchemaFields> for SchemaRef {
    fn from(fields: SchemaFields) -> Self {
        let fields: Vec<Field> = fields.0.into_iter().map(|f| f.into()).collect();
        Arc::new(Schema::new(fields))
    }
}

}

有了这个基本的 schema 转换的功能，就可以构建我们的 nginx 日志处理结构及其功能了：

#![allow(unused)]
fn main() {
/// nginx 日志处理的数据结构
pub struct NginxLog {
    ctx: ExecutionContext,
}

impl NginxLog {
    /// 根据 schema 定义，数据文件以及分隔符构建 NginxLog 结构
    pub async fn try_new(schema_file: &str, data_file: &str, delim: u8) -> Result<Self> {
        let content = tokio::fs::read_to_string(schema_file).await?;
        let fields: SchemaFields = serde_yaml::from_str(&content)?;
        let schema = SchemaRef::from(fields);

        let mut ctx = ExecutionContext::new();
        let options = CsvReadOptions::new()
            .has_header(false)
            .delimiter(delim)
            .schema(&schema);
        ctx.register_csv("nginx", data_file, options).await?;

        Ok(Self { ctx })
    }

    /// 进行 sql 查询
    pub async fn query(&mut self, query: &str) -> Result<Arc<dyn DataFrame>> {
        let df = self.ctx.sql(query).await?;
        Ok(df)
    }
}

}

仅仅写了 80 行代码，就完成了 nginx 日志文件的读取、解析和查询功能，其中 50 行代码还是为了处理 schema 配置文件。是不是有点不敢相信自己的眼睛？

datafusion/arrow 也太强大了吧？这个简洁的背后，是 10w 行 arrow 代码和 1w 行 datafusion 代码的功劳。

再来写段代码调用它：

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<()> {
    let mut nginx_log =
        NginxLog::try_new("fixtures/log_schema.yml", "fixtures/nginx_logs.csv", b' ').await?;
    // 从 stdin 中按行读取内容，当做 sql 查询，进行处理
    let stdin = io::stdin();
    let mut lines = stdin.lock().lines();

    while let Some(Ok(line)) = lines.next() {
        if !line.starts_with("--") {
            println!("{}", line);
            // 读到一行 sql，查询，获取 dataframe
            let df = nginx_log.query(&line).await?;
            // 简单显示 dataframe
            df.show().await?;
        }
    }

    Ok(())
}

在这段代码里，我们从 stdin 中获取内容，把每一行输入都作为一个 SQL 语句传给 nginx_log.query，然后显示查询结果。

来测试一下：

❯ echo "SELECT ip, count(*) as total, cast(avg(len) as int) as avg_len FROM nginx GROUP BY ip ORDER BY total DESC LIMIT 10" | cargo run --example log --quiet
SELECT ip, count(*) as total, cast(avg(len) as int) as avg_len FROM nginx GROUP BY ip ORDER BY total DESC LIMIT 10
+-----------------+-------+---------+
| ip              | total | avg_len |
+-----------------+-------+---------+
| 216.46.173.126  | 2350  | 220     |
| 180.179.174.219 | 1720  | 292     |
| 204.77.168.241  | 1439  | 340     |
| 65.39.197.164   | 1365  | 241     |
| 80.91.33.133    | 1202  | 243     |
| 84.208.15.12    | 1120  | 197     |
| 74.125.60.158   | 1084  | 300     |
| 119.252.76.162  | 1064  | 281     |
| 79.136.114.202  | 628   | 280     |
| 54.207.57.55    | 532   | 289     |
+-----------------+-------+---------+

是不是挺厉害？我们可以充分利用 SQL 的强大表现力，做各种复杂的查询。不光如此，还可以从一个包含了多个 sql 语句的文件中，一次性做多个查询。比如我创建了这样一个文件 analyze.sql：

-- 查询 ip 前 10 名
SELECT ip, count(*) as total, cast(avg(len) as int) as avg_len FROM nginx GROUP BY ip ORDER BY total DESC LIMIT 10
-- 查询 UA 前 10 名
select ua, count(*) as total from nginx group by ua order by total desc limit 10
-- 查询访问最多的 url 前 10 名
select url, count(*) as total from nginx group by url order by total desc limit 10
-- 查询访问返回 body 长度前 10 名
select len, count(*) as total from nginx group by len order by total desc limit 10
-- 查询 HEAD 请求
select ip, date, url, code, ua from nginx where method = 'HEAD' limit 10
-- 查询状态码是 403 的请求
select ip, date, url, ua from nginx where code = 403 limit 10
-- 查询 UA 为空的请求
select ip, date, url, code from nginx where ua = '-' limit 10
-- 复杂查询，找返回 body 长度的 percentile 在 0.5-0.7 之间的数据
select * from (select ip, date, url, ua, len, PERCENT_RANK() OVER (ORDER BY len) as len_percentile from nginx where code = 200 order by len desc) as t where t.len_percentile > 0.5 and t.len_percentile < 0.7 order by t.len_percentile desc limit 10

那么，我可以这样获取结果：

❯ cat fixtures/analyze.sql | cargo run --example log --quiet
SELECT ip, count(*) as total, cast(avg(len) as int) as avg_len FROM nginx GROUP BY ip ORDER BY total DESC LIMIT 10
+-----------------+-------+---------+
| ip              | total | avg_len |
+-----------------+-------+---------+
| 216.46.173.126  | 2350  | 220     |
| 180.179.174.219 | 1720  | 292     |
| 204.77.168.241  | 1439  | 340     |
| 65.39.197.164   | 1365  | 241     |
| 80.91.33.133    | 1202  | 243     |
| 84.208.15.12    | 1120  | 197     |
| 74.125.60.158   | 1084  | 300     |
| 119.252.76.162  | 1064  | 281     |
| 79.136.114.202  | 628   | 280     |
| 54.207.57.55    | 532   | 289     |
+-----------------+-------+---------+
select ua, count(*) as total from nginx group by ua order by total desc limit 10
+-----------------------------------------------+-------+
| ua                                            | total |
+-----------------------------------------------+-------+
| Debian APT-HTTP/1.3 (1.0.1ubuntu2)            | 11830 |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.9.7.9)                 | 11365 |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.21) | 6719  |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.16) | 5740  |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.22) | 3855  |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.17) | 1827  |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.8.16~exp12ubuntu10.7)  | 1255  |
| urlgrabber/3.9.1 yum/3.2.29                   | 792   |
| Debian APT-HTTP/1.3 (0.9.7.8)                 | 750   |
| urlgrabber/3.9.1 yum/3.4.3                    | 708   |
+-----------------------------------------------+-------+
select url, count(*) as total from nginx group by url order by total desc limit 10
+----------------------+-------+
| url                  | total |
+----------------------+-------+
| /downloads/product_1 | 30285 |
| /downloads/product_2 | 21104 |
| /downloads/product_3 | 73    |
+----------------------+-------+
select len, count(*) as total from nginx group by len order by total desc limit 10
+-----+-------+
| len | total |
+-----+-------+
| 0   | 13413 |
| 336 | 6652  |
| 333 | 3771  |
| 338 | 3393  |
| 337 | 3268  |
| 339 | 2999  |
| 331 | 2867  |
| 340 | 1629  |
| 334 | 1393  |
| 332 | 1240  |
+-----+-------+
select ip, date, url, code, ua from nginx where method = 'HEAD' limit 10
+----------------+----------------------------+----------------------+------+-------------------------+
| ip             | date                       | url                  | code | ua                      |
+----------------+----------------------------+----------------------+------+-------------------------+
| 184.173.149.15 | 23/May/2015:15:05:53 +0000 | /downloads/product_2 | 403  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:30 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:33 +0000 | /downloads/product_2 | 403  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:34 +0000 | /downloads/product_2 | 403  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:52 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:43 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:42 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:46 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:18:05:10 +0000 | /downloads/product_2 | 200  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
| 184.173.149.16 | 24/May/2015:18:05:37 +0000 | /downloads/product_2 | 403  | Wget/1.13.4 (linux-gnu) |
+----------------+----------------------------+----------------------+------+-------------------------+
select ip, date, url, ua from nginx where code = 403 limit 10
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| ip             | date                       | url                  | ua                                                                                                  |
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| 184.173.149.15 | 23/May/2015:15:05:53 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:33 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 5.153.24.140   | 23/May/2015:17:05:34 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 184.173.149.16 | 24/May/2015:18:05:37 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 195.88.195.153 | 24/May/2015:23:05:05 +0000 | /downloads/product_2 | curl/7.22.0 (x86_64-pc-linux-gnu) libcurl/7.22.0 OpenSSL/1.0.1 zlib/1.2.3.4 libidn/1.23 librtmp/2.3 |
| 184.173.149.15 | 25/May/2015:04:05:14 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 87.85.173.82   | 17/May/2015:14:05:07 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 87.85.173.82   | 17/May/2015:14:05:11 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 194.76.107.17  | 17/May/2015:16:05:50 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
| 194.76.107.17  | 17/May/2015:17:05:40 +0000 | /downloads/product_2 | Wget/1.13.4 (linux-gnu)                                                                             |
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------+
select ip, date, url, code from nginx where ua = '-' limit 10
+----------------+----------------------------+----------------------+------+
| ip             | date                       | url                  | code |
+----------------+----------------------------+----------------------+------+
| 217.168.17.150 | 01/Jun/2015:14:06:45 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
| 217.168.17.180 | 01/Jun/2015:14:06:15 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
| 217.168.17.150 | 01/Jun/2015:14:06:18 +0000 | /downloads/product_1 | 200  |
| 204.197.211.70 | 24/May/2015:06:05:02 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
| 91.74.184.74   | 29/May/2015:14:05:17 +0000 | /downloads/product_2 | 403  |
| 91.74.184.74   | 29/May/2015:15:05:43 +0000 | /downloads/product_2 | 403  |
| 91.74.184.74   | 29/May/2015:22:05:53 +0000 | /downloads/product_2 | 403  |
| 217.168.17.5   | 31/May/2015:02:05:16 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
| 217.168.17.180 | 20/May/2015:23:05:22 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
| 204.197.211.70 | 21/May/2015:02:05:34 +0000 | /downloads/product_2 | 200  |
+----------------+----------------------------+----------------------+------+
select * from (select ip, date, url, ua, len, PERCENT_RANK() OVER (ORDER BY len) as len_percentile from nginx where code = 200 order by len desc) as t where t.len_percentile > 0.5 and t.len_percentile < 0.7 order by t.len_percentile desc limit 10
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------+------+--------------------+
| ip             | date                       | url                  | ua                          | len  | len_percentile     |
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------+------+--------------------+
| 54.229.83.18   | 26/May/2015:00:05:34 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.4.3  | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 54.244.37.198  | 18/May/2015:10:05:39 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.4.3  | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 67.132.206.254 | 29/May/2015:07:05:52 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.2.29 | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 128.199.60.184 | 24/May/2015:00:05:09 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.10 yum/3.4.3   | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 54.173.6.142   | 27/May/2015:14:05:21 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.4.3  | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 104.156.250.12 | 03/Jun/2015:11:06:51 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.2.29 | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 115.198.47.126 | 25/May/2015:11:05:13 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.10 yum/3.4.3   | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 198.105.198.4  | 29/May/2015:07:05:34 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.2.29 | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 107.23.164.80  | 31/May/2015:09:05:34 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.4.3  | 2592 | 0.6342190216041719 |
| 108.61.251.29  | 31/May/2015:10:05:16 +0000 | /downloads/product_1 | urlgrabber/3.9.1 yum/3.2.29 | 2592 | 0.6342190216041719 |
+----------------+----------------------------+----------------------+-----------------------------+------+--------------------+

小结

今天我们介绍了如何使用 Rust 处理存放在关系数据库中的结构化数据，以及存放在文件系统中的半结构化数据。

虽然在工作中，我们不太会使用 arrow/datafusion 去创建某个“下一代”的数据处理平台，但拥有了处理半结构化数据的能力，可以解决很多非常实际的问题。

比如每隔 10 分钟扫描 Nginx / CDN，以及应用服务器过去 10 分钟的日志，找到某些非正常的访问，然后把该用户/设备的访问切断一阵子。这样的特殊需求，一般的数据平台很难处理，需要我们自己撰写代码来实现。此时，arrow/datafusion 这样的工具就很方便。

思考题

请你自己阅读 diesel 或者 sea-orm 的文档，然后尝试把我们直接用 sqlx 构建的用户注册/登录的功能使用 diesel 或者 sea-orm 实现。
datafusion 不但支持 csv，还支持 ndJSON / parquet / avro 等数据类型。如果你公司的生产环境下有这些类型的半结构化数据，可以尝试着阅读相关文档，使用 datafusion 来读取和查询它们。

感谢你的收听。恭喜你完成了第44次Rust学习，打卡之旅马上就要结束啦，我们下节课见。

陈天·Rust编程第一课

数据处理：应用程序和数据如何打交道？

访问关系数据库

sqlx

用 Rust 对半结构化数据进行分析

datafusion

小结

思考题