Subquery Related Optimizations

この記事では主にサブクエリ関連の最適化について紹介します。

サブクエリは通常、次の状況で使用されます。

NOT IN (SELECT ... FROM ...)
NOT EXISTS (SELECT ... FROM ...)
IN (SELECT ... FROM ..)
EXISTS (SELECT ... FROM ...)
... >/>=/</<=/=/!= (SELECT ... FROM ...)

サブクエリには、 select * from t where t.a in (select * from t2 where t.b=t2.b)などの非サブクエリ列が含まれる場合があります。サブクエリのt.b列はサブクエリに属さず、サブクエリの外部から導入されます。この種のサブクエリは通常「相関サブクエリ」と呼ばれ、外部から導入された列は「相関列」と呼ばれます。相関サブクエリの最適化については、相関サブクエリの相関解除を参照してください。この記事では、相関列を含まないサブクエリに焦点を当てます。

デフォルトでは、サブクエリは実行方法としてTiDB 実行計画を理解するで説明したsemi joinを使用します。一部の特殊なサブクエリでは、TiDB はパフォーマンスを向上させるために論理的な書き換えを行います。

`... < ALL (SELECT ... FROM ...)`または`... > ANY (SELECT ... FROM ...)`

この場合、 ALLとANY MAXとMINに置き換えることができます。テーブルが空の場合、 MAX(EXPR)とMIN(EXPR)の結果は NULL になります。 EXPRの結果にNULL含まれる場合も同様に機能します。 EXPRの結果にNULLが含まれるかどうかは、式の最終結果に影響を与える可能性があるため、完全な書き換えは次の形式で行われます。

t.id < all (select s.id from s)はt.id < min(s.id) and if(sum(s.id is null) != 0, null, true)に書き換えられます
t.id < any (select s.id from s)はt.id < max(s.id) or if(sum(s.id is null) != 0, null, false)に書き換えられます

`... != ANY (SELECT ... FROM ...)`

この場合、サブクエリの値がすべて異なる場合、クエリとそれらの値を比較するだけで十分です。サブクエリ内の異なる値の数が複数ある場合は、不等号が存在する必要があります。したがって、そのようなサブクエリは次のように書き換えることができます。

select * from t where t.id != any (select s.id from s)はselect t.* from t, (select s.id, count(distinct s.id) as cnt_distinct from s) where (t.id != s.id or cnt_distinct > 1)に書き換えられます

`... = ALL (SELECT ... FROM ...)`

この場合、サブクエリ内の異なる値の数が複数である場合、この式の結果は false でなければなりません。したがって、このようなサブクエリは TiDB で次の形式に書き換えられます。

select * from t where t.id = all (select s.id from s)はselect t.* from t, (select s.id, count(distinct s.id) as cnt_distinct from s ) where (t.id = s.id and cnt_distinct <= 1)に書き換えられます

`... IN (SELECT ... FROM ...)`

この場合、サブクエリINはSELECT ... FROM ... GROUP ...に書き換えられ、さらに通常の形式のJOINに書き換えられます。

たとえば、 select * from t1 where t1.a in (select t2.a from t2)はselect t1.* from t1, (select distinct(a) a from t2) t2 where t1.a = t2. The form of aに書き換えられます。ここでのDISTINCT属性は、 t2.aにUNIQUE属性があれば自動的に削除できます。

explain select * from t1 where t1.a in (select t2.a from t2);

+------------------------------+---------+-----------+------------------------+----------------------------------------------------------------------------+
| id                           | estRows | task      | access object          | operator info                                                              |
+------------------------------+---------+-----------+------------------------+----------------------------------------------------------------------------+
| IndexJoin_12                 | 9990.00 | root      |                        | inner join, inner:TableReader_11, outer key:test.t2.a, inner key:test.t1.a |
| ├─HashAgg_21(Build)          | 7992.00 | root      |                        | group by:test.t2.a, funcs:firstrow(test.t2.a)->test.t2.a                   |
| │ └─IndexReader_28           | 9990.00 | root      |                        | index:IndexFullScan_27                                                     |
| │   └─IndexFullScan_27       | 9990.00 | cop[tikv] | table:t2, index:idx(a) | keep order:false, stats:pseudo                                             |
| └─TableReader_11(Probe)      | 7992.00 | root      |                        | data:TableRangeScan_10                                                     |
|   └─TableRangeScan_10        | 7992.00 | cop[tikv] | table:t1               | range: decided by [test.t2.a], keep order:false, stats:pseudo              |
+------------------------------+---------+-----------+------------------------+----------------------------------------------------------------------------+

この書き換えは、サブクエリINが比較的小さく、外部クエリが比較的大きい場合にパフォーマンスが向上します。これは、書き換えなしでは、駆動テーブルとしてindex joinと t2 を使用することが不可能であるためです。ただし、リライト中に集計を自動的に削除できず、 t2が比較的大きい場合、このリライトがクエリのパフォーマンスに影響を与えるという欠点があります。現在、変数tidb_opt_insubq_to_join_and_aggはこの最適化を制御するために使用されます。この最適化が適切でない場合は、手動で無効にすることができます。

`EXISTS`サブクエリと`... >/>=/</<=/=/!= (SELECT ... FROM ...)`

現時点では、このようなシナリオのサブクエリの場合、サブクエリが相関サブクエリでない場合、TiDB は最適化段階で事前にサブクエリを評価し、結果セットに直接置き換えます。下図のように、 EXISTSサブクエリはあらかじめ最適化段階でTRUEと評価されているため、最終的な実行結果には反映されません。

create table t1(a int);
create table t2(a int);
insert into t2 values(1);
explain select * from t1 where exists (select * from t2);

+------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| id                     | estRows  | task      | access object | operator info                  |
+------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+
| TableReader_12         | 10000.00 | root      |               | data:TableFullScan_11          |
| └─TableFullScan_11     | 10000.00 | cop[tikv] | table:t1      | keep order:false, stats:pseudo |
+------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+

前述の最適化では、オプティマイザーはステートメントの実行を自動的に最適化します。さらに、 SEMI_JOIN_REWRITEヒントを追加してステートメントをさらに書き直すこともできます。

このヒントを使用してクエリを書き換えない場合、実行プランでハッシュ結合が選択されている場合、セミ結合クエリはサブクエリを使用してハッシュテーブルを構築することしかできません。この場合、サブクエリの結果が外側のクエリの結果よりも大きい場合、実行速度が予想より遅くなる可能性があります。

同様に、実行プランでインデックス結合が選択されている場合、準結合クエリは駆動テーブルとして外部クエリのみを使用できます。この場合、サブクエリの結果が外側のクエリの結果よりも小さい場合、実行速度が予想より遅くなる可能性があります。

SEMI_JOIN_REWRITE()を使用してクエリを書き換えると、オプティマイザは選択範囲を拡張して、より適切な実行プランを選択できます。

サブクエリ関連の最適化

... < ALL (SELECT ... FROM ...)または... > ANY (SELECT ... FROM ...)

... != ANY (SELECT ... FROM ...)

... = ALL (SELECT ... FROM ...)

... IN (SELECT ... FROM ...)

EXISTSサブクエリと... >/>=/</<=/=/!= (SELECT ... FROM ...)

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`... < ALL (SELECT ... FROM ...)`または`... > ANY (SELECT ... FROM ...)`

`... != ANY (SELECT ... FROM ...)`

`... = ALL (SELECT ... FROM ...)`

`... IN (SELECT ... FROM ...)`

`EXISTS`サブクエリと`... >/>=/</<=/=/!= (SELECT ... FROM ...)`