GreenPlum 查询优化器 GPORCA 研究

研究了GPORCA优化器的优化步骤、优化原理、工程实现方法

项目源码：https://github.com/greenplum-db/gporca

简介

GPORCA是GreenPlum中的全新模块化查询优化器，代替了传统的Planner优化器，在OLAP查询优化性能上有了明显的进步。在TPC-DS测试中，大部分场景均有提高。基于GPORCA+Hadoop的HAWQ优化器，在测试中完胜Impala和Stinger优化器。

GPORCA优化器在设计上源于Cascades Framework模型。

GPORCA优化器的性能提升情况如下图：

Performance Improvement of GPORCA.png

架构

GPORCA的系统边界如下图所示，最下方为GPORCA优化器，上方为数据库系统。

GPORCA接受数据库系统输入的查询语句(Query)和元数据(MataData,MD)，并输出物理执行计划(Plan)。Query/MD/Plan均为DLX格式。

Interaction of Orca with database system.png

DXL 格式示例请见文章末尾

GPORCA 内部结构如下图，分为Job执行、Job编排、Memo、GPOS等部分

Orca architecture.png

Memo: 记录搜索路径：
- Memo保存所有可能的计划
- 每个Memo Group保存所有的等效Expression
- 物理计划也是直接使用Memo，且代价是计算物理计划的代价
Search: 代表3类Job
- exploration：逻辑上扩充Memo，搜索可能的逻辑计划
- implementation：将逻辑计划转换为物理计划
- optimization：根据需求的输出参数，增加Enforcer Expression，计算代价
Job Scheduler：规划并执行Job
Transformations：Memo的转换规则，有两大类：
- 逻辑计划 > 逻辑计划: 用于exploration job
- 逻辑计划 > 物理计划: 用于implementation job
Property Enforcement：数据参数增强
- 对每个算子的输出参数，进行描述
- 算子输出不满足要求的，增加Enforcer，额外处理数据。
Metadata Cache：元数据缓存
GPOS：底层库，处理IO、异常、内存、并发等

优化执行顺序

示例SQL语句：

SELECT
    T1.a
FROM
    T1,
    T2
WHERE
    T1.a = T2.b
ORDER BY
    T1.a;

初始Memo：

Copying-in initial logical expression.png

步骤1：逻辑计划探索(Exploration)

利用所有逻辑Transformation对每个Memo组进行检查扩充，或者增加新的Memo组。例如，使用 CJoinOrder Transformation，可以发现InnerJoin[2,1] 与 InnerJoin[1,2] 在逻辑上等价，则将 InnerJoin[2,1] 加入到 GROUP0。

使用上述方法，对每个Memo Group的每个Expression应用Transformation，完成逻辑Memo的构建:

Memo Logical Xform.png

步骤2：统计信息推算(Statistics Derivation)

逻辑Memo构建完成后，进行统计信息推算。

首先，针对同一GROUP，选取推算输出统计信息最可靠的Expression。
从顶向下请求统计信息
从低向上推算统计信息
统计信息可以在推算中进行增量更新

Statistics derivation mechanism.png

步骤3：逻辑计划转物理计划(Implementation)

使用逻辑计划 > 物理计划的Transformation，将逻辑Memo转为物理Memo，例如：

Get2Scan这个Transform将逻辑Get转换为物理Scan
InnerJoin[1,2] 被转换为 Inner NLJoin [1,2] 和 Inner HashJoin [1,2]

转换完成后的Memo：

Pyhsicial Memo.png

步骤4：优化(Optimization)

这一步对物理计划进行完善(enforce)，并计算代价

Add Enforcer

从顶至下发送优化请求(optimization request)，优化请求包含：输出列、输出order、输出数据分布等
每个Expression收到优化请求，先根据optimization request为给自己增加Enforcer，Enforcer本身还可以增加Enforcer
Enforcer增加完成后，Memo结构如下：

Enforcer Added.png

代价计算

从底至上计算每个算子的代价，选出针对每个optimization request的最优代价算子
代价计算完成后，Memo结构如下：

costed.png

执行计划导出

从顶端开始，导出最优执行计划
每个算子内部有HashTable，标明为了完成optimization request，他的子算子需要满足的optimization request
以下图为例，为了满足查询语句最顶层的1号or，最优算子是GROUP0的8号算子，为了满足1号or)，8号算子需要3号or。3号or的最优算子是6号算子，6号算子为了满足3号or，需要4号or。4号or的最优算子是4号算子。4号算子为了满足4号or，需要7、10号or。继续跟踪7、10号or，即可顶端向下导出完整执行计划。

Extracte Final Plan.png

Job 调度

为了更好的完成上述的优化过程，并实现并行优化能力，GPORCA根据Cascades架构设计了Job 调度系统。

Job注册

在job注册阶段，GPORCA对注册7类job：

Exp(g):针对单个Memo组，做逻辑路径探索(Exploration)
Exp(gexpr):针对单个Memo中单个算子(Expression)，做逻辑路径探索(Exploration)
Imp(g):针对单个Memo组，做逻辑计划转物理计划(Implementation)
Imp(gexpr): 针对单个Memo中单个算子(Expression)，做逻辑计划转物理计划(Implementation)
Opt(g, req):针对单个Memo组，做优化(Optimization)
Opt(gexpr, req):针对单个Memo中单个算子(Expression)，做优化(Optimization)
Xform(gexpr, t):针对单个Memo中单个算子(Expression)，做变换(Transformation)

各种Job的依赖关系如下：

Optimization jobs dependency graph.png

job执行

所有job注册完成后，进入执行阶段：

job架构不断从job队列中取出job
检查其子job是否全部执行完成，若可以执行，则调用job对应的方法
若子job未全部执行完成，则将job放回队列，等待下次执行

计划的执行

GPORCA 只负责生成计划，并不执行计划，计划会发送到GreenPlum节点执行，计划的执行已经超出本文讨论的范围。但是因为GreenPlum执行方式有其特殊性，而且GPORCA的优化原理与GreenPlum执行原理耦合较深，这里简要介绍一下GreenPlum的执行机制。

Slice 和 Gang

Greenplum 数据库在查询执行过程中，为了增加查询执行的并行度，会将查询计划切分成多个Slice。每一个Slice可以视为单机可执行的查询计划片段，其所对应的数据或者是本地数据，或者是通过计划树下层Motion节点传递过来的数据。所以，在Greenplum并行查询计划中，每一个Motion节点都会生成一个Slice,每一个Slice由一个进程来执行对应此部分的查询计划。通过Slice将查询计划并行化，既可加快查询执行速度，又可以充分提高系统CPU等资源的利用率。

在 Greenplum 并行查询计划中，每个 Motion 节点均有两个属性：sliceld 和 segments。sliceld 是这个 Slice 在并行查询计划里的唯一标识。 segments 是参与执行该 Slice 的 Segment实例数量，要么是 l，对应 Master 节点；要么是N, 对应整个 Greenplum 集群中 Segment 实例总数。

所有 Segment 实例上执行同一 Sliceld 操作的一组进程称为一个 Gang。在一个规模为N 的 Greenplum 集群中， Gang 的大小或者是N (N-Gang), 或是 1 (1-Gang)。 N-Gang 通常对应运行在 Segment 实例上的普通操作。例如，在N个 Segment 实例上，每个 Segment 启动一个进程执行全表扫描操作。1-Gang 通常对应运行在 Master 节点上的 Gather Motion, 启动一个进程收集所有 Segment 上的数据进行汇总。Gang 的大小即为查询的并行度。

如图：此并行查询计划分为4个Slice, Root Slice(Slice0)运行在Master节点上，其余Slice均运行在Segment上，执行每个非Root Slice的进程数为Segment实例数。

slice.png

在有 3 个Segment 实例的 Greenplum 集群中，根据 Slice 分配 Gang 的结果如图：

gang.png

调度与执行

为了执行计划，GreenPlum有调度器(QueryDispatcher, QD)和执行器(QueryExecutor, QE):

调度器(QueryDispatcher, QD):将查询计划发送给所有Segment节点上的执行器，待执行器执行完查询任务后，收集所有执行器的查询结果，汇总后返回给客户端。调度器在查询执行过程中，主要负责执行器的创建、销毁、错误处理、任务取消、状态更新等。
执行器(QueryExecutor, QE)收到调度器发送的查询计划后，就执行查询计划中自己所负责的那个部分。典型的操作包括表扫描、哈希关联、排序、聚集等。

exec.png

GPORCA代码结构

总体结构

.
├── cmake //编译，构建
├── concourse //CICD
├── data //测试数据集
├── libgpdbcost //gpdbcost包
├── libgpopt //gpopt包
├── libgpos //gpos包
├── libnaucrates //naucrates包
├── patches //补丁
├── scripts //单元测试
└── server //单元测试

gpos包

gpos包是底层库，负责管理内存、处理异常、单元测试架构等

libgpos
├── include
└── src
    ├── common
    ├── error
    ├── io
    ├── memory
    ├── net
    ├── string
    ├── sync
    ├── task
    └── test

naucrates包

naucrates包处理DXL数据结构、元数据、统计信息、特性控制

libnaucrates
├── include
│   └── naucrates
│   ├── base
│   ├── dxl
│   │   ├── operators
│   │   ├── parser
│   │   └── xml
│   ├── md
│   ├── statistics
│   └── traceflags
└── src
    ├── base
    ├── md
    ├── operators
    ├── parser
    ├── statistics
    └── xml

libgpopt

优化引擎、元数据缓存、算子定义、memo、xform规则

libgpopt
├── include
│   └── gpopt
└── src
    ├── base
    ├── engine
    ├── eval
    ├── mdcache
    ├── metadata
    ├── minidump
    ├── operators
    ├── optimizer
    ├── search
    ├── translate
    └── xforms

libgpdbcost

代价模型

libgpdbcost
├── CMakeLists.txt
├── include
│   └── gpdbcost
└── src
    ├── CCostModelGPDB.cpp
    ├── CCostModelGPDBLegacy.cpp
    ├── CCostModelParamsGPDB.cpp
    ├── CCostModelParamsGPDBLegacy.cpp
    └── ICostModel.cpp

关键代码

CEngine::Optimize 优化引擎入口

CEngine.png

search包：Job定义

search.png

search包中的每个Job类型文件，均有状态转移图，标识了优化的各个阶段，会使用哪些job

job state machine.png

CCostModelGPDB：代价模型，所有物理算子的代价计算方法

Cost Model.png

CCostModelParamsGPDB：代价参数，所有代价模型的具体代价参数

CCostModelParamsGPDB.png

DXL 格式示例

MD

<dxl:Metadata SystemIds="0.GPDB">
    <dxl:ColumnStatistics Mdid="1.4015159.1.1.0" Name="b" Width="8.000000" NullFreq="0.000000" NdvRemain="0.000000" FreqRemain="0.000000" ColStatsMissing="false" />
    <dxl:Type Mdid="0.16.1.0" Name="bool" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="1" PassByValue="true">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.91.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.85.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.58.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.1694.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.59.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.1695.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.1693.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1000.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.1043.1.0" Name="varchar" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="true" IsFixedLength="false" Length="-1" PassByValue="false">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.98.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.531.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.664.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.665.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.666.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.667.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.360.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1015.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.23.1.0" Name="int4" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="4" PassByValue="true">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.96.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.518.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.97.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.523.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.521.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.525.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.351.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1007.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.2132.1.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.2116.1.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.2101.1.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.2108.1.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.25.1.0" Name="text" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="true" IsFixedLength="false" Length="-1" PassByValue="false">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.98.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.531.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.664.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.665.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.666.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.667.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.360.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1009.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.2145.1.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.2129.1.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.26.1.0" Name="oid" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="4" PassByValue="true">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.607.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.608.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.609.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.611.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.610.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.612.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.356.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1028.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.2118.1.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.2134.1.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.27.1.0" Name="tid" IsRedistributable="true" IsHashable="false" IsMergeJoinable="false" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="6" PassByValue="false">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.387.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.402.1.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.2799.1.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.2801.1.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.2800.1.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.2802.1.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.2794.1.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1010.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.2798.1.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.2797.1.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.29.1.0" Name="cid" IsRedistributable="false" IsHashable="true" IsMergeJoinable="false" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="4" PassByValue="true">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.385.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1012.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:Type Mdid="0.28.1.0" Name="xid" IsRedistributable="false" IsHashable="true" IsMergeJoinable="false" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="4" PassByValue="true">
        <dxl:EqualityOp Mdid="0.352.1.0" />
        <dxl:InequalityOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:LessThanOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:LessThanEqualsOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:GreaterThanOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:GreaterThanEqualsOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:ComparisonOp Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:ArrayType Mdid="0.1011.1.0" />
        <dxl:MinAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:MaxAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:AvgAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:SumAgg Mdid="0.0.0.0" />
        <dxl:CountAgg Mdid="0.2147.1.0" />
    </dxl:Type>
    <dxl:MDCast Mdid="3.25.1.0;25.1.0" Name="text" BinaryCoercible="true" SourceTypeId="0.25.1.0" DestinationTypeId="0.25.1.0" CastFuncId="0.0.0.0" CoercePathType="0" />
    <dxl:MDCast Mdid="3.1043.1.0;25.1.0" Name="text" BinaryCoercible="true" SourceTypeId="0.1043.1.0" DestinationTypeId="0.25.1.0" CastFuncId="0.0.0.0" CoercePathType="0" />
    <dxl:RelationStatistics Mdid="2.4015133.1.1" Name="foo" Rows="0.000000" EmptyRelation="true" />
    <dxl:Relation Mdid="0.4015133.1.1" Name="foo" IsTemporary="false" HasOids="false" StorageType="Heap" DistributionPolicy="Hash" DistributionColumns="0" Keys="7,1" NumberLeafPartitions="0">
        <dxl:Columns>
            <dxl:Column Name="a" Attno="1" Mdid="0.1043.1.0" Nullable="true" ColWidth="16">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="ctid" Attno="-1" Mdid="0.27.1.0" Nullable="false" ColWidth="6">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="xmin" Attno="-3" Mdid="0.28.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="cmin" Attno="-4" Mdid="0.29.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="xmax" Attno="-5" Mdid="0.28.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="cmax" Attno="-6" Mdid="0.29.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="tableoid" Attno="-7" Mdid="0.26.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
            <dxl:Column Name="gp_segment_id" Attno="-8" Mdid="0.23.1.0" Nullable="false" ColWidth="4">
                <dxl:DefaultValue />
            </dxl:Column>
        </dxl:Columns>
        <dxl:IndexInfoList />
        <dxl:Triggers />
        <dxl:CheckConstraints />
    </dxl:Relation>
    <dxl:ColumnStatistics Mdid="1.4015133.1.1.0" Name="a" Width="8.000000" NullFreq="0.000000" NdvRemain="0.000000" FreqRemain="0.000000" ColStatsMissing="false" />
    <dxl:GPDBScalarOp Mdid="0.98.1.0" Name="=" ComparisonType="Eq" ReturnsNullOnNullInput="false" IsNDVPreserving="false">
        <dxl:LeftType Mdid="0.25.1.0" />
        <dxl:RightType Mdid="0.25.1.0" />
        <dxl:ResultType Mdid="0.16.1.0" />
        <dxl:OpFunc Mdid="0.67.1.0" />
        <dxl:Commutator Mdid="0.98.1.0" />
        <dxl:InverseOp Mdid="0.531.1.0" />
    </dxl:GPDBScalarOp>
    <dxl:RelationStatistics Mdid="2.4015159.1.1" Name="bar" Rows="0.000000" EmptyRelation="true" />
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Query

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    <dxl:Type Mdid="0.26.1.0" Name="oid" IsRedistributable="true" IsHashable="true" IsMergeJoinable="true" IsComposite="false" IsTextRelated="false" IsFixedLength="true" Length="4" PassByValue="true">
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<dxl:Query>
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                    <dxl:Column ColId="11" Attno="-3" ColName="xmin" TypeMdid="0.28.1.0" />
                    <dxl:Column ColId="12" Attno="-4" ColName="cmin" TypeMdid="0.29.1.0" />
                    <dxl:Column ColId="13" Attno="-5" ColName="xmax" TypeMdid="0.28.1.0" />
                    <dxl:Column ColId="14" Attno="-6" ColName="cmax" TypeMdid="0.29.1.0" />
                    <dxl:Column ColId="15" Attno="-7" ColName="tableoid" TypeMdid="0.26.1.0" />
                    <dxl:Column ColId="16" Attno="-8" ColName="gp_segment_id" TypeMdid="0.23.1.0" />
                </dxl:Columns>
            </dxl:TableDescriptor>
        </dxl:LogicalGet>
        <dxl:Comparison ComparisonOperator="=" OperatorMdid="0.98.1.0">
            <dxl:Cast TypeMdid="0.25.1.0" FuncId="0.0.0.0">
                <dxl:Ident ColId="1" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" />
            </dxl:Cast>
            <dxl:Cast TypeMdid="0.25.1.0" FuncId="0.0.0.0">
                <dxl:Ident ColId="9" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" />
            </dxl:Cast>
        </dxl:Comparison>
    </dxl:LogicalJoin>
</dxl:Query>

Plan

<dxl:Plan Id="0" SpaceSize="0">
    <dxl:GatherMotion InputSegments="0,1" OutputSegments="-1">
        <dxl:Properties>
            <dxl:Cost StartupCost="0" TotalCost="2.117188" Rows="1.000000" Width="16" />
        </dxl:Properties>
        <dxl:ProjList>
            <dxl:ProjElem ColId="0" Alias="a">
                <dxl:Ident ColId="0" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" />
            </dxl:ProjElem>
            <dxl:ProjElem ColId="8" Alias="b">
                <dxl:Ident ColId="8" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" />
            </dxl:ProjElem>
        </dxl:ProjList>
        <dxl:Filter />
        <dxl:SortingColumnList />
        <dxl:HashJoin JoinType="Inner">
            <dxl:Properties>
                <dxl:Cost StartupCost="0" TotalCost="1.109375" Rows="1.000000" Width="16" />
            </dxl:Properties>
            <dxl:ProjList>
                <dxl:ProjElem ColId="0" Alias="a">
                    <dxl:Ident ColId="0" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                </dxl:ProjElem>
                <dxl:ProjElem ColId="8" Alias="b">
                    <dxl:Ident ColId="8" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                </dxl:ProjElem>
            </dxl:ProjList>
            <dxl:Filter />
            <dxl:JoinFilter />
            <dxl:HashCondList>
                <dxl:Comparison ComparisonOperator="=" OperatorMdid="0.98.1.0">
                    <dxl:Cast TypeMdid="0.25.1.0" FuncId="0.0.0.0">
                        <dxl:Ident ColId="0" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                    </dxl:Cast>
                    <dxl:Cast TypeMdid="0.25.1.0" FuncId="0.0.0.0">
                        <dxl:Ident ColId="8" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                    </dxl:Cast>
                </dxl:Comparison>
            </dxl:HashCondList>
            <dxl:TableScan>
                <dxl:Properties>
                    <dxl:Cost StartupCost="0" TotalCost="0.007812" Rows="1.000000" Width="8" />
                </dxl:Properties>
                <dxl:ProjList>
                    <dxl:ProjElem ColId="0" Alias="a">
                        <dxl:Ident ColId="0" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                    </dxl:ProjElem>
                </dxl:ProjList>
                <dxl:Filter />
                <dxl:TableDescriptor Mdid="0.4015133.1.1" TableName="foo">
                    <dxl:Columns>
                        <dxl:Column ColId="0" Attno="1" ColName="a" TypeMdid="0.1043.1.0" ColWidth="16" />
                        <dxl:Column ColId="1" Attno="-1" ColName="ctid" TypeMdid="0.27.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="2" Attno="-3" ColName="xmin" TypeMdid="0.28.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="3" Attno="-4" ColName="cmin" TypeMdid="0.29.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="4" Attno="-5" ColName="xmax" TypeMdid="0.28.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="5" Attno="-6" ColName="cmax" TypeMdid="0.29.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="6" Attno="-7" ColName="tableoid" TypeMdid="0.26.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="7" Attno="-8" ColName="gp_segment_id" TypeMdid="0.23.1.0" />
                    </dxl:Columns>
                </dxl:TableDescriptor>
            </dxl:TableScan>
            <dxl:TableScan>
                <dxl:Properties>
                    <dxl:Cost StartupCost="0" TotalCost="0.007812" Rows="1.000000" Width="8" />
                </dxl:Properties>
                <dxl:ProjList>
                    <dxl:ProjElem ColId="8" Alias="b">
                        <dxl:Ident ColId="8" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" />
                    </dxl:ProjElem>
                </dxl:ProjList>
                <dxl:Filter />
                <dxl:TableDescriptor Mdid="0.4015159.1.1" TableName="bar">
                    <dxl:Columns>
                        <dxl:Column ColId="8" Attno="1" ColName="b" TypeMdid="0.1043.1.0" ColWidth="16" />
                        <dxl:Column ColId="9" Attno="-1" ColName="ctid" TypeMdid="0.27.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="10" Attno="-3" ColName="xmin" TypeMdid="0.28.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="11" Attno="-4" ColName="cmin" TypeMdid="0.29.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="12" Attno="-5" ColName="xmax" TypeMdid="0.28.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="13" Attno="-6" ColName="cmax" TypeMdid="0.29.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="14" Attno="-7" ColName="tableoid" TypeMdid="0.26.1.0" />
                        <dxl:Column ColId="15" Attno="-8" ColName="gp_segment_id" TypeMdid="0.23.1.0" />
                    </dxl:Columns>
                </dxl:TableDescriptor>
            </dxl:TableScan>
        </dxl:HashJoin>
    </dxl:GatherMotion>
</dxl:Plan>

最后编辑于：2021.07.06 15:21:04

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GreenPlum 查询优化器 GPORCA 研究

GreenPlum 查询优化器 GPORCA 研究

简介

架构

优化执行顺序

步骤1：逻辑计划探索(Exploration)

步骤2：统计信息推算(Statistics Derivation)

步骤3：逻辑计划转物理计划(Implementation)

步骤4：优化(Optimization)

Add Enforcer

代价计算

执行计划导出

Job 调度

Job注册

job执行

计划的执行

Slice 和 Gang

调度与执行

GPORCA代码结构

总体结构

gpos包

naucrates包

libgpopt

libgpdbcost

关键代码

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DXL 格式示例

MD

Query

Plan

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