TiDB クエリ実行計画の概要

ノート：
MySQL クライアントを使用して TiDB に接続する場合、出力結果を改行なしでより明確に読み取るには、 pager less -Sコマンドを使用できます。次に、 EXPLAINの結果が出力されたら、キーボードの右矢印→ボタンを押して、出力を水平方向にスクロールできます。

SQL は宣言型言語です。実際にそれらの結果を取得する方法論ではなく、クエリの結果がどのように表示されるかを説明します。 TiDB は、テーブルを結合する順序や潜在的なインデックスを使用できるかどうかなど、クエリを実行できる可能性のあるすべての方法を考慮します。クエリ実行計画を検討するプロセスは、SQL 最適化と呼ばれます。

EXPLAINステートメントは、特定のステートメントに対して選択された実行計画を示します。つまり、クエリを実行するための数百または数千の方法を検討した結果、TiDB は、このプランが最小限のリソースを消費し、最短時間で実行されると考えています。

CREATE TABLE t (id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment, a INT NOT NULL, pad1 VARCHAR(255), INDEX(a));
INSERT INTO t VALUES (1, 1, 'aaa'),(2,2, 'bbb');
EXPLAIN SELECT * FROM t WHERE a = 1;

Query OK, 0 rows affected (0.96 sec)

Query OK, 2 rows affected (0.02 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

+-------------------------------+---------+-----------+---------------------+---------------------------------------------+
| id                            | estRows | task      | access object       | operator info                               |
+-------------------------------+---------+-----------+---------------------+---------------------------------------------+
| IndexLookUp_10                | 10.00   | root      |                     |                                             |
| ├─IndexRangeScan_8(Build)     | 10.00   | cop[tikv] | table:t, index:a(a) | range:[1,1], keep order:false, stats:pseudo |
| └─TableRowIDScan_9(Probe)     | 10.00   | cop[tikv] | table:t             | keep order:false, stats:pseudo              |
+-------------------------------+---------+-----------+---------------------+---------------------------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)

EXPLAINは実際のクエリを実行しません。 EXPLAIN ANALYZEを使用してクエリを実行し、 EXPLAIN情報を表示できます。これは、選択した実行計画が最適ではない場合の診断に役立ちます。 EXPLAINその他の使用例については、次のドキュメントを参照してください。

EXPLAIN の出力を理解する

上記のEXPLAINステートメントの出力を次に示します。

id 、SQL ステートメントの実行に必要なオペレーターまたはサブタスクの名前を示します。詳細についてはオペレーター概要参照してください。
estRows TiDB が処理する予定の行数の見積もりを示します。この数は、アクセス方法が主キーまたは一意のキーに基づいている場合など、辞書情報に基づいている場合や、CMSketch やヒストグラムなどの統計に基づいている場合があります。
task 、オペレーターが作業を行っている場所を示します。詳細についてはタスクの概要参照してください。
access objectアクセスされているテーブル、パーティション、およびインデックスを示します。上記の場合のように、インデックスの列aが使用された場合のように、インデックスの部分も表示されます。これは、複合インデックスがある場合に役立ちます。
operator infoアクセスに関する追加の詳細を示します。詳細についてはオペレーター情報概要参照してください。

ノート：

返される実行計画では、 IndexJoinおよびApply演算子のすべてのプローブ側の子ノードについて、v6.4.0 以降のestRowsの意味は v6.4.0 より前のものとは異なります。

v6.4.0 より前では、 estRowsビルド側オペレーターからの行ごとにプローブ側オペレーターによって処理される推定行数を意味します。 v6.4.0 以降、 estRows 、プローブ側のオペレーターによって処理される推定行数の合計を意味します。 EXPLAIN ANALYZEの結果に表示される実際の行数 ( actRows列で示される) は、合計行数を意味するため、v6.4.0 以降、 IndexJoinおよびApply演算子のプローブ側の子ノードのestRowsおよびactRowsの意味は一貫しています。

例えば：

CREATE TABLE t1(a INT, b INT);
CREATE TABLE t2(a INT, b INT, INDEX ia(a));
EXPLAIN SELECT /*+ INL_JOIN(t2) */ * FROM t1 JOIN t2 ON t1.a = t2.a;
EXPLAIN SELECT (SELECT a FROM t2 WHERE t2.a = t1.b LIMIT 1) FROM t1;

-- Before v6.4.0:
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id                              | estRows  | task      | access object         | operator info                                                                                                   |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| IndexJoin_12                    | 12487.50 | root      |                       | inner join, inner:IndexLookUp_11, outer key:test.t1.a, inner key:test.t2.a, equal cond:eq(test.t1.a, test.t2.a) |
| ├─TableReader_24(Build)         | 9990.00  | root      |                       | data:Selection_23                                                                                               |
| │ └─Selection_23                | 9990.00  | cop[tikv] |                       | not(isnull(test.t1.a))                                                                                          |
| │   └─TableFullScan_22          | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1              | keep order:false, stats:pseudo                                                                                  |
| └─IndexLookUp_11(Probe)         | 1.25     | root      |                       |                                                                                                                 |
|   ├─Selection_10(Build)         | 1.25     | cop[tikv] |                       | not(isnull(test.t2.a))                                                                                          |
|   │ └─IndexRangeScan_8          | 1.25     | cop[tikv] | table:t2, index:ia(a) | range: decided by [eq(test.t2.a, test.t1.a)], keep order:false, stats:pseudo                                    |
|   └─TableRowIDScan_9(Probe)     | 1.25     | cop[tikv] | table:t2              | keep order:false, stats:pseudo                                                                                  |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+
| id                              | estRows  | task      | access object         | operator info                                                                |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+
| Projection_12                   | 10000.00 | root      |                       | test.t2.a                                                                    |
| └─Apply_14                      | 10000.00 | root      |                       | CARTESIAN left outer join                                                    |
|   ├─TableReader_16(Build)       | 10000.00 | root      |                       | data:TableFullScan_15                                                        |
|   │ └─TableFullScan_15          | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1              | keep order:false, stats:pseudo                                               |
|   └─Limit_17(Probe)             | 1.00     | root      |                       | offset:0, count:1                                                            |
|     └─IndexReader_21            | 1.00     | root      |                       | index:Limit_20                                                               |
|       └─Limit_20                | 1.00     | cop[tikv] |                       | offset:0, count:1                                                            |
|         └─IndexRangeScan_19     | 1.00     | cop[tikv] | table:t2, index:ia(a) | range: decided by [eq(test.t2.a, test.t1.b)], keep order:false, stats:pseudo |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+

-- Since v6.4.0:

-- You can find that the `estRows` column values for `IndexLookUp_11`, `Selection_10`, `IndexRangeScan_8`, and `TableRowIDScan_9` since v6.4.0 are different from that before v6.4.0.
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id                              | estRows  | task      | access object         | operator info                                                                                                   |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| IndexJoin_12                    | 12487.50 | root      |                       | inner join, inner:IndexLookUp_11, outer key:test.t1.a, inner key:test.t2.a, equal cond:eq(test.t1.a, test.t2.a) |
| ├─TableReader_24(Build)         | 9990.00  | root      |                       | data:Selection_23                                                                                               |
| │ └─Selection_23                | 9990.00  | cop[tikv] |                       | not(isnull(test.t1.a))                                                                                          |
| │   └─TableFullScan_22          | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1              | keep order:false, stats:pseudo                                                                                  |
| └─IndexLookUp_11(Probe)         | 12487.50 | root      |                       |                                                                                                                 |
|   ├─Selection_10(Build)         | 12487.50 | cop[tikv] |                       | not(isnull(test.t2.a))                                                                                          |
|   │ └─IndexRangeScan_8          | 12500.00 | cop[tikv] | table:t2, index:ia(a) | range: decided by [eq(test.t2.a, test.t1.a)], keep order:false, stats:pseudo                                    |
|   └─TableRowIDScan_9(Probe)     | 12487.50 | cop[tikv] | table:t2              | keep order:false, stats:pseudo                                                                                  |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

-- You can find that the `estRows` column values for `Limit_17`, `IndexReader_21`, `Limit_20`, and `IndexRangeScan_19` since v6.4.0 are different from that before v6.4.0.
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+
| id                              | estRows  | task      | access object         | operator info                                                                |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+
| Projection_12                   | 10000.00 | root      |                       | test.t2.a                                                                    |
| └─Apply_14                      | 10000.00 | root      |                       | CARTESIAN left outer join                                                    |
|   ├─TableReader_16(Build)       | 10000.00 | root      |                       | data:TableFullScan_15                                                        |
|   │ └─TableFullScan_15          | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1              | keep order:false, stats:pseudo                                               |
|   └─Limit_17(Probe)             | 10000.00 | root      |                       | offset:0, count:1                                                            |
|     └─IndexReader_21            | 10000.00 | root      |                       | index:Limit_20                                                               |
|       └─Limit_20                | 10000.00 | cop[tikv] |                       | offset:0, count:1                                                            |
|         └─IndexRangeScan_19     | 10000.00 | cop[tikv] | table:t2, index:ia(a) | range: decided by [eq(test.t2.a, test.t1.b)], keep order:false, stats:pseudo |
+---------------------------------+----------+-----------+-----------------------+------------------------------------------------------------------------------+

オペレーター概要

演算子は、クエリ結果を返す際に実行される特定のステップです。 (ディスクまたは TiKV ブロックキャッシュの) テーブルスキャンを実行するオペレーターは、次のとおりです。

TableFullScan : テーブル全体のスキャン
TableRangeScan : 指定された範囲でのテーブルスキャン
TableRowIDScan : RowID に基づいてテーブルデータをスキャンします。通常、インデックス読み取り操作に続いて、一致するデータ行を取得します。
IndexFullScan : 「フルテーブルスキャン」に似ていますが、テーブルデータではなくインデックスがスキャンされる点が異なります。
IndexRangeScan : 指定された範囲のインデックススキャン。

TiDB は、TiKV/ TiFlashからスキャンされたデータまたは計算結果を集約します。データ集計演算子は、次のカテゴリに分類できます。

TableReader : TiKV のTableFullScanやTableRangeScanの基になる演算子によって取得されたデータを集計します。
IndexReader : TiKV のIndexFullScanやIndexRangeScanの基になる演算子によって取得されたデータを集計します。
IndexLookUp : まず、 Build側でスキャンされた RowID (TiKV 内) を集計します。次に、 Probe側で、これらの RowID に基づいて TiKV からデータを正確に読み取ります。 Build側には、 IndexFullScanやIndexRangeScanなどの演算子があります。 Probe側にはTableRowIDScanオペレーターがいます。
IndexMerge : IndexLookUpに似ています。 IndexMerge IndexLookupReaderの拡張と見なすことができます。 IndexMerge同時に複数のインデックスを読み取ることができます。多くのBuildと 1 つのProbeあります。 IndexMergeの実行プロセスはIndexLookUpと同じです。

構造はツリーとして表示されますが、クエリを実行するために、親ノードの前に子ノードを完了する必要はありません。 TiDB はクエリ内並列処理をサポートしているため、実行を記述するより正確な方法は、子ノードが親ノードに流れ込むことです。親、子、および兄弟の演算子は、クエリの一部を並行して実行している可能性があります。

前の例では、 ├─IndexRangeScan_8(Build)演算子は、 a(a)インデックスに一致する行の内部RowIDを見つけます。 └─TableRowIDScan_9(Probe)演算子は、テーブルからこれらの行を取得します。

範囲クエリ

WHERE / HAVING / ONの条件では、TiDB オプティマイザーは主キークエリまたはインデックスキークエリによって返された結果を分析します。たとえば、これらの条件には> 、 < 、 = 、 >= 、 <=などの数値型および日付型の比較演算子と、 LIKEなどの文字型の比較演算子が含まれる場合があります。

ノート：
インデックスを使用するには、条件がsargableである必要があります。たとえば、条件YEAR(date_column) < 1992ではインデックスを使用できませんが、 date_column < '1992-01-01では使用できます。
同じタイプのデータと文字セットと照合順序を比較することをお勧めします。タイプが混在していると、追加のcast操作が必要になるか、インデックスが使用できなくなる場合があります。
AND (交差) とOR (結合) を使用して、1 つの列の範囲クエリ条件を結合することもできます。多次元複合インデックスの場合、複数の列で条件を使用できます。たとえば、複合インデックス(a, b, c)に関しては、次のようになります。
aが同等のクエリである場合、引き続きbのクエリ範囲を把握します。 bも同等のクエリである場合は、引き続きcのクエリ範囲を把握します。
それ以外の場合、 aが同等でないクエリの場合、 aの範囲しか把握できません。

タスクの概要

現在、TiDB の計算タスクは、cop タスクと root タスクの 2 つのカテゴリに分けることができます。 cop[tikv]タスクは、オペレーターが TiKV コプロセッサー内で実行されることを示します。 rootタスクは、TiDB 内で完了することを示します。

SQL 最適化の目標の 1 つは、計算を可能な限り TiKV にプッシュすることです。 TiKV のコプロセッサーは、組み込み SQL関数(集約関数とスカラー関数を含む)、SQL LIMIT操作、インデックススキャン、およびテーブルスキャンのほとんどをサポートします。

オペレーター情報概要

operator infoどの条件をプッシュダウンできたかなどの有用な情報を表示できます。

range: [1,1]クエリの where 句の述語 ( a = 1 ) が TiKV に直接プッシュされたことを示します (タスクはcop[tikv]です)。
keep order:false 、このクエリのセマンティクスでは、TiKV が結果を順番に返す必要がなかったことを示します。順序 ( SELECT * FROM t WHERE a = 1 ORDER BY idなど) を要求するようにクエリを変更する場合、この条件はkeep order:trueになります。
stats:pseudo 、 estRowsで示された見積もりが正確でない可能性があることを示します。 TiDB は、バックグラウンド操作の一部として定期的に統計を更新します。 ANALYZE TABLE tを実行して、手動で更新することもできます。

EXPLAINステートメントが実行された後、異なる演算子は異なる情報を出力します。オプティマイザのヒントを使用してオプティマイザの動作を制御し、それによって物理演算子の選択を制御できます。たとえば、 /*+ HASH_JOIN(t1, t2) */ 、オプティマイザーがHash Joinアルゴリズムを使用することを意味します。詳細については、オプティマイザーのヒントを参照してください。