TopN および Limit オペレーターのプッシュダウン
このドキュメントでは、TopN および Limit オペレーター プッシュダウンの実装について説明します。
TiDB 実行計画ツリーでは、SQL のLIMIT句が Limit 演算子ノードに対応し、 ORDER BY句が Sort 演算子ノードに対応します。隣接する Limit 演算子と Sort 演算子は TopN 演算子ノードとして結合されます。これは、特定の並べ替え規則に従って上位 N レコードが返されることを意味します。つまり、Limit オペレーターは、NULL ソート・ルールを持つ TopN オペレーター・ノードと同等です。
述語のプッシュダウンと同様に、TopN と Limit は実行計画ツリー内でできるだけデータ ソースに近い位置にプッシュ ダウンされ、必要なデータが早い段階でフィルタリングされます。このように、プッシュダウンはデータ送信と計算のオーバーヘッドを大幅に削減します。
このルールを無効にするには、 式プッシュダウンの最適化ルールとブロックリストを参照してください。
例
このセクションでは、いくつかの例を通じて TopN プッシュダウンを示します。
例 1:storageレイヤーのコプロセッサーにプッシュダウンする
create table t(id int primary key, a int not null);
explain select * from t order by a limit 10;
+----------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+----------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| TopN_7 | 10.00 | root | | test.t.a, offset:0, count:10 |
| └─TableReader_15 | 10.00 | root | | data:TopN_14 |
| └─TopN_14 | 10.00 | cop[tikv] | | test.t.a, offset:0, count:10 |
| └─TableFullScan_13 | 10000.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:false, stats:pseudo |
+----------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
4 rows in set (0.00 sec)
このクエリでは、データ フィルタリングのために TopN オペレータ ノードが TiKV にプッシュ ダウンされ、各コプロセッサーは 10 レコードのみを TiDB に返します。 TiDB がデータを集約した後、最終的なフィルタリングが実行されます。
例 2: TopN を Join にプッシュ ダウンできます (並べ替えルールは、外部テーブルの列にのみ依存します)
create table t(id int primary key, a int not null);
create table s(id int primary key, a int not null);
explain select * from t left join s on t.a = s.a order by t.a limit 10;
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
| TopN_12 | 10.00 | root | | test.t.a, offset:0, count:10 |
| └─HashJoin_17 | 12.50 | root | | left outer join, equal:[eq(test.t.a, test.s.a)] |
| ├─TopN_18(Build) | 10.00 | root | | test.t.a, offset:0, count:10 |
| │ └─TableReader_26 | 10.00 | root | | data:TopN_25 |
| │ └─TopN_25 | 10.00 | cop[tikv] | | test.t.a, offset:0, count:10 |
| │ └─TableFullScan_24 | 10000.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:false, stats:pseudo |
| └─TableReader_30(Probe) | 10000.00 | root | | data:TableFullScan_29 |
| └─TableFullScan_29 | 10000.00 | cop[tikv] | table:s | keep order:false, stats:pseudo |
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
8 rows in set (0.01 sec)
このクエリでは、TopN 演算子の並べ替え規則は外部テーブルtの列のみに依存するため、TopN を Join にプッシュする前に計算を実行して、Join 操作の計算コストを削減できます。その上、TiDB はまた TopN をstorageレイヤーにプッシュします。
例 3: Join の前に TopN をプッシュダウンすることはできません
create table t(id int primary key, a int not null);
create table s(id int primary key, a int not null);
explain select * from t join s on t.a = s.a order by t.id limit 10;
+-------------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+-------------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------------------+
| TopN_12 | 10.00 | root | | test.t.id, offset:0, count:10 |
| └─HashJoin_16 | 12500.00 | root | | inner join, equal:[eq(test.t.a, test.s.a)] |
| ├─TableReader_21(Build) | 10000.00 | root | | data:TableFullScan_20 |
| │ └─TableFullScan_20 | 10000.00 | cop[tikv] | table:s | keep order:false, stats:pseudo |
| └─TableReader_19(Probe) | 10000.00 | root | | data:TableFullScan_18 |
| └─TableFullScan_18 | 10000.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:false, stats:pseudo |
+-------------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------------------+
6 rows in set (0.00 sec)
TopN をInner Joinより前にプッシュダウンすることはできません。上記のクエリを例にとると、Join 後に 100 レコードを取得した場合、TopN 後に 10 レコードを残すことができます。ただし、最初に TopN を実行して 10 レコードを取得すると、Join 後に 5 レコードしか残りません。このような場合、プッシュダウンの結果は異なります。
同様に、TopN は Outer Join の内部テーブルにプッシュ ダウンできません。また、その並べ替えルールがt.a+s.aのように複数のテーブルの列に関連付けられている場合は、プッシュ ダウンできません。 TopN の並べ替え規則が外部テーブルの列に排他的に依存する場合にのみ、TopN をプッシュ ダウンできます。
例 4: TopN を Limit に変換する
create table t(id int primary key, a int not null);
create table s(id int primary key, a int not null);
explain select * from t left join s on t.a = s.a order by t.id limit 10;
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
| TopN_12 | 10.00 | root | | test.t.id, offset:0, count:10 |
| └─HashJoin_17 | 12.50 | root | | left outer join, equal:[eq(test.t.a, test.s.a)] |
| ├─Limit_21(Build) | 10.00 | root | | offset:0, count:10 |
| │ └─TableReader_31 | 10.00 | root | | data:Limit_30 |
| │ └─Limit_30 | 10.00 | cop[tikv] | | offset:0, count:10 |
| │ └─TableFullScan_29 | 10.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:true, stats:pseudo |
| └─TableReader_35(Probe) | 10000.00 | root | | data:TableFullScan_34 |
| └─TableFullScan_34 | 10000.00 | cop[tikv] | table:s | keep order:false, stats:pseudo |
+----------------------------------+----------+-----------+---------------+-------------------------------------------------+
8 rows in set (0.00 sec)
上記のクエリでは、最初に TopN が外部テーブルtにプッシュされます。 TopN は、主キーであるt.idでソートする必要があり、TopN で追加のソートを行うことなく、順序 ( keep order: true ) で直接読み取ることができます。したがって、TopN は Limit として単純化されます。