PostgreSQL服务过程中的那些事二：Pg服务进程处理简单查询五：规划成plantree

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话说查询“selectcname, comp from test1, test2 where test1.id=test2.id;” 发送到服务器端，走查询分支exec_simple_query，先调用start_xact_command初始化了事务管理相关对象和资源，接着调用pg_parse_query，通过Lex和Yacc对传入SQL语句进行词法语法解析，生成解析树。下来调用GetTransactionSnapshot方法做内存快照，然后调用pg_analyze_and_rewrite方法，进行语义分析把parsetree转换成querytree，然后对该querytree进行重写。接着调用pg_plan_queries方法，根据querytree做查询规划，生成查询计划树plantree。
 
1
　　
下面是对querytree进行优化并生成plantree的调用序列图。

Postgres服务进程简查之查询规划调用序列图

　　
 
　　
上图红色方框中显示了pg_plan_queries方法对querytree做查询规划，生成查询计划树plantree的方法调用过程，大致上处理步骤是提升子连接和子查询、生成最优查询路径、生成执行计划。
　　
在subquery_planner方法里都有方法pull_up_sublinks提升子连接，调用方法pull_up_subqueries提升子查询，目的是尽量合并父查询和子查询中的WHERE子句里的条件，尽量在做最耗费时间的表连接操作之前，先用约束条件把涉及到的元组数目缩到最小。接着处理表达式等，都是和前面同样的目的。
　　
还有其中的方法inline_set_returning_functions内联返回函数、方法preprocess_rowmarks预处理行标记、方法expand_inherited_tables扩展集成表、方法preprocess_expression预处理表达式、方法reduce_outer_joins尽量减少外连接。
　　

接着调用方法grouping_planner做规划处理，规划处理主要是生成路径，路径就是告诉执行器如何取到要操作的元组，这些元组可以来自一个表，也可以来自多个表，对于多个表，是按两两逐个连接完成，即转化成多个两表连接查询。举个例子，如一个查询涉及三个表A、B、C的连接，处理时可以先A、B连接生成结果D，再D、C连接得到目标结果集。这样连接的顺序就有多种，就产生了多个路径。方法query_planner生成了这些路径。然后评估代价，找出最优路径，把和最优路径对应的执行计划树plantree返回。Pg里面的代价估算采用基于成本的代价估算，本节后面会简单讨论一下这个估算方法。

　　

       这个过程涉及连接算法（Hash Join、Nested Loop、Merge Join）、扫描算法（Seq Scan、Index Scan、Bitmap Scan）、分组算法（HashAggregate、GroupAggregate）、排序算法等算法的选择。

　　

       这部分内容涉及到结构和处理及代码量比上节只多不少，在这就不列举了，有兴趣的根据方法调用流程图看源码吧，下面给出处理完的结果plantree结构图。

　　

例子里查询语句对应的plantree结构图

　　

把这个例子再重复一下：

　　

create table test1 (ID numeric(10), cnamevarchar(30));

　　

create table test2 (ID numeric(10), compvarchar(30));

　　

select cname,comp from test1,test2 wheretest1.id=test2.id;

　　

上面的图《例子里查询语句对应的plantree结构图》就是SQL语句“select cname,comp from test1,test2 where test1.id=test2.id”在pg里产生的plantree。

　　

pg输出的querytree如下：

　　

 

　　
2011-11-23 06:57:39 HKT LOG:  plan:
　　
2011-11-23 06:57:39 HKT DETAIL:     {PLANNEDSTMT
　　
          :commandType 1
　　
          :hasReturning false
　　
          :hasModifyingCTE false
　　
          :canSetTag true
　　
          :transientPlan false
　　
          :planTree
　　
             {HASHJOIN
　　
             :startup_cost 24.63
　　
             :total_cost 116.69
　　
             :plan_rows 2113
　　
             :plan_width 156
　　
             :targetlist (
　　
                {TARGETENTRY
　　
                :expr
　　
                   {VAR
　　
                   :varno 65001
　　
                   :varattno 2
　　
                   :vartype 1043
　　
                   :vartypmod 34
　　
                   :varcollid 100
　　
                   :varlevelsup 0
　　
                   :varnoold 1
　　
                   :varoattno 2
　　
                   :location 7
　　
                   }
　　
                :resno 1
　　
                :resname cname
　　
                :ressortgroupref 0
　　
                :resorigtbl 16394
　　
                :resorigcol 2
　　
                :resjunk false
　　
                }
　　
                {TARGETENTRY
　　
                :expr
　　
                   {VAR
　　
                   :varno 65000
　　
                   :varattno 1
　　
                   :vartype 1043
　　
                   :vartypmod 34
　　
                   :varcollid 100
　　
                   :varlevelsup 0
　　
                   :varnoold 2
　　
                   :varoattno 2
　　
                   :location 13
　　
                   }
　　
                :resno 2
　　
                :resname comp
　　
                :ressortgroupref 0
　　
                :resorigtbl 16397
　　
                :resorigcol 2
　　
                :resjunk false
　　
                }
　　
             )
　　
             :qual <>
　　
             :lefttree
　　
                {SEQSCAN
　　
                :startup_cost 0.00
　　
                :total_cost 16.50
　　
                :plan_rows 650
　　
                :plan_width 94
　　
                :targetlist (
　　
                   {TARGETENTRY
　　
                   :expr
　　
                      {VAR
　　
                     :varno 1
　　
                      :varattno 1
　　
                      :vartype 1700
　　
                      :vartypmod 655364
　　
                      :varcollid 0
　　
                      :varlevelsup 0
　　
                      :varnoold 1
　　
                      :varoattno 1
　　
                      :location -1
　　
                      }
　　
                   :resno 1
　　
                   :resname <>
　　
                   :ressortgroupref 0
　　
                   :resorigtbl 0
　　
                   :resorigcol 0
　　
                   :resjunk false
　　
                   }
　　
                   {TARGETENTRY
　　
                   :expr
　　
                      {VAR
　　
                      :varno 1
　　
                      :varattno 2
　　
                      :vartype 1043
　　
                      :vartypmod 34
　　
                      :varcollid 100
　　
                      :varlevelsup 0
　　
                      :varnoold 1
　　
                      :varoattno 2
　　
                      :location -1
　　
                      }
　　
                   :resno 2
　　
                   :resname <>
　　
                   :ressortgroupref 0
　　
                   :resorigtbl 0
　　
                   :resorigcol 0
　　
                   :resjunk false
　　
                   }
　　
                )
　　
                :qual <>
　　
                :lefttree <>
　　
                :righttree <>
　　
                :initPlan <>
　　
                :extParam (b)
　　
                :allParam (b)
　　
                :scanrelid 1
　　
                }
　　
             :righttree
　　
                {HASH
　　
                :startup_cost 16.50
　　
                :total_cost 16.50
　　
                :plan_rows 650
　　
                :plan_width 94
　　
                :targetlist (
　　
                   {TARGETENTRY
　　
                   :expr
　　
                      {VAR
　　
                      :varno 65001
　　
                      :varattno 1
　　
                      :vartype 1043
　　
                      :vartypmod 34
　　
                      :varcollid 100
　　
                      :varlevelsup 0
　　
                      :varnoold 2
　　
                      :varoattno 2
　　
                      :location -1
　　
                      }
　　
                   :resno 1
　　
                   :resname <>
　　
                   :ressortgroupref 0
　　
                   :resorigtbl 0
　　
                   :resorigcol 0
　　
                   :resjunk false
　　
                   }
　　
                   {TARGETENTRY
　　
                   :expr
　　
                      {VAR
　　
                      :varno 65001
　　
                      :varattno 2
　　
                      :vartype 1700
　　
                      :vartypmod 655364
　　
                      :varcollid 0
　　
                      :varlevelsup 0
　　
                      :varnoold 2
　　
                      :varoattno 1
　　
                      :location -1
　　
                      }
　　
                   :resno 2
　　
                   :resname <>
　　
                   :ressortgroupref 0
　　
                   :resorigtbl 0
　　
                   :resorigcol 0
　　
                   :resjunk false
　　
                   }
　　
                )
　　
                :qual <>
　　
                :lefttree
　　
                   {SEQSCAN
　　
                   :startup_cost 0.00
　　
                  :total_cost 16.50
　　
                   :plan_rows 650
　　
                   :plan_width 94
　　
                   :targetlist (
　　
                      {TARGETENTRY
　　
                      :expr
　　
                         {VAR
　　
                         :varno 2
　　
                         :varattno 2
　　
                         :vartype 1043
　　
                         :vartypmod 34
　　
                         :varcollid 100
　　
                         :varlevelsup 0
　　
                         :varnoold 2
　　
                         :varoattno 2
　　
                         :location 13
　　
                         }
　　
                     :resno 1
　　
                      :resname <>
　　
                      :ressortgroupref 0
　　
                      :resorigtbl 0
　　
                      :resorigcol 0
　　
                      :resjunk false
　　
                      }
　　
                      {TARGETENTRY
　　
                      :expr
　　
                         {VAR
　　
                         :varno 2
　　
                         :varattno 1
　　
                         :vartype 1700
　　
                         :vartypmod 655364
　　
                         :varcollid 0
　　
                         :varlevelsup 0
　　
                         :varnoold 2
　　
                         :varoattno 1
　　
                         :location 50
　　
                         }
　　
                      :resno 2
　　
                      :resname <>
　　
                      :ressortgroupref 0
　　
                      :resorigtbl 0
　　
                      :resorigcol 0
　　
                      :resjunk false
　　
                      }
　　
                   )
　　
                   :qual <>
　　
                   :lefttree <>
　　
                   :righttree <>
　　
                   :initPlan <>
　　
                   :extParam (b)
　　
                   :allParam (b)
　　
                   :scanrelid 2
　　
                   }
　　
                :righttree <>
　　
                :initPlan <>
　　
                :extParam (b)
　　
                :allParam (b)
　　
                :skewTable 16394
　　
                :skewColumn 1
　　
                :skewInherit false
　　
                :skewColType 1700
　　
                :skewColTypmod 655364
　　
                }
　　
             :initPlan <>
　　
             :extParam (b)
　　
             :allParam (b)
　　
             :jointype 0
　　
             :joinqual <>
　　
             :hashclauses (
　　
                {OPEXPR
　　
                :opno 1752
　　
                :opfuncid 1718
　　
                :opresulttype 16
　　
                :opretset false
　　
                :opcollid 0
　　
                :inputcollid 0
　　
                :args (
　　
                   {VAR
　　
                   :varno 65001
　　
                   :varattno 1
　　
                   :vartype 1700
　　
                   :vartypmod 655364
　　
                   :varcollid 0
　　
                   :varlevelsup 0
　　
                   :varnoold 1
　　
                   :varoattno 1
　　
                   :location 41
　　
                   }
　　
                   {VAR
　　
                   :varno 65000
　　
                   :varattno 2
　　
                   :vartype 1700
　　
                   :vartypmod 655364
　　
                   :varcollid 0
　　
                   :varlevelsup 0
　　
                   :varnoold 2
　　
                   :varoattno 1
　　
                   :location 50
　　
                   }
　　
                )
　　
                :location -1
　　
                }
　　
             )
　　
             }
　　
          :rtable (
　　
             {RTE
　　
             :alias <>
　　
             :eref
　　
                {ALIAS
　　
                :aliasname test1
　　
                :colnames ("id""cname")
　　
                }
　　
             :rtekind 0
　　
             :relid 16394
　　
             :relkind r
　　
             :inh false
　　
             :inFromCl true
　　
             :requiredPerms 2
　　
             :checkAsUser 0
　　
             :selectedCols (b 9 10)
　　
             :modifiedCols (b)
　　
             }
　　
             {RTE
　　
             :alias <>
　　
             :eref
　　
                {ALIAS
　　
                :aliasname test2
　　
                :colnames ("id""comp")
　　
                }
　　
             :rtekind 0
　　
             :relid 16397
　　
             :relkind r
　　
             :inh false
　　
             :inFromCl true
　　
            :requiredPerms 2
　　
             :checkAsUser 0
　　
             :selectedCols (b 9 10)
　　
             :modifiedCols (b)
　　
             }
　　
          )
　　
          :resultRelations <>
　　
          :utilityStmt <>
　　
          :intoClause <>
　　
          :subplans <>
　　
          :rewindPlanIDs (b)
　　
          :rowMarks <>
　　
          :relationOids (o 16394 16397)
　　
          :invalItems <>
　　
          :nParamExec 0
　　
          }
　　
 
　　
2
　　
规划器为每个SQL的不同执行计划进行基于成本的代价估算，查询的总代价包括读取数据的IO代价加上各种操作的代价之和，IO代价包括顺序读取数据或索引页（seq_scan_cost）和随机读取数据页（random_scan_cost）的代价，操作代价包括处理表元组（cpu_tuple_cost）、处理比较操作（cpu_operator_cost）和处理索引元组（cpu_index_tuple_cost），因此，如果在一个表上做全表顺序扫描并执行过滤，其代价是：
　　
Cost = seq_scan_cost*relpages + cpu_tuple_cost*reltuples +cpu_operator_cost*reltuples
　　
其中relpages、reltuples是系统表pg_class里的字段，seq_scan_cost、cpu_tuple_cost、cpu_operator_cost是影响成本计算的参数，这些参数包括cpu_index_tuple_cost (0.005)、cpu_operator_cost (0.0025)、cpu_tuple_cost (0.01)、random_page_cost (4.0)、seq_page_cost (1.0)，参数后面括号里的是默认值，这些参数值可以根据情况改变。传统上，它们以抓取顺序页的成本作为基准单位，也就是将seq_page_cost 设为 1.0 ，同时其它参数是对照它来设置的。
　　
 
　　

就到这儿吧。

　　
 
　　
 
　　

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