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拡張統計入門

TiDB では、次の 2 種類の統計を収集できます。このドキュメントでは、拡張統計を使用してオプティマイザをガイドする方法について説明します。このドキュメントを読む前に、まず統計入門読むことをお勧めします。

  • 基本統計: ヒストグラムや Count-Min Sketch などの統計は、主に個々の列に焦点を当てています。これらは、オプティマイザがクエリ コストを見積もるために不可欠です。詳細については、 統計入門参照してください。
  • 拡張統計: 指定された列間のデータの相関関係に焦点を当てた統計。これにより、クエリ対象の列が相関している場合に、オプティマイザーがクエリ コストをより正確に見積もることができます。

ANALYZE文が手動または自動で実行されると、TiDB はデフォルトで基本統計のみを収集し、拡張統計は収集しません。これは、拡張統計は特定のシナリオでのオプティマイザーの推定にのみ使用され、拡張統計を収集するには追加のオーバーヘッドが必要になるためです。

拡張統計はデフォルトでは無効になっています。拡張統計を収集するには、まず拡張統計を有効にし、必要な拡張統計オブジェクトを 1 つずつ作成する必要があります。オブジェクトの作成後、次にANALYZEステートメントが実行されると、TiDB は作成されたオブジェクトの基本統計と対応する拡張統計の両方を収集します。

制限事項

次のシナリオでは拡張統計は収集されません。

  • インデックスのみの統計収集
  • ANALYZE INCREMENTALコマンドを使用した統計収集
  • システム変数tidb_enable_fast_analyzeの値がtrueに設定されている場合の統計収集

一般的な操作

拡張統計を有効にする

拡張統計を有効にするには、システム変数tidb_enable_extended_statsをONに設定します。

SET GLOBAL tidb_enable_extended_stats = ON;

この変数のデフォルト値はOFFです。このシステム変数の設定は、すべての拡張統計オブジェクトに適用されます。

拡張統計オブジェクトを作成する

拡張統計オブジェクトの作成は 1 回限りのタスクではありません。拡張統計オブジェクトごとに作成を繰り返す必要があります。

拡張統計オブジェクトを作成するには、SQL 文ALTER TABLE ADD STATS_EXTENDEDを使用します。構文は次のとおりです。

ALTER TABLE table_name ADD STATS_EXTENDED IF NOT EXISTS stats_name stats_type(column_name, column_name...);

構文では、収集する拡張統計オブジェクトのテーブル名、統計名、統計タイプ、および列名を指定できます。

  • table_name拡張統計が収集されるテーブルの名前を指定します。
  • stats_name統計オブジェクトの名前を指定します。この名前はテーブルごとに一意である必要があります。
  • stats_type統計のタイプを指定します。現在は相関タイプのみがサポートされています。
  • column_name 、複数の列を持つ可能性がある列グループを指定します。現在、指定できる列名は 2 つだけです。
仕組み

アクセス パフォーマンスを向上させるために、各 TiDB ノードは拡張統計用のキャッシュをシステム テーブルmysql.stats_extendedに保持します。拡張統計オブジェクトを作成した後、次にANALYZEステートメントが実行されると、システム テーブルmysql.stats_extended対応するオブジェクトがある場合、TiDB は拡張統計を収集します。

mysql.stats_extendedテーブルの各行にはversion列があります。行が更新されると、 versionの値が増加します。このようにして、TiDB はテーブルを完全にではなく、増分的にメモリにロードします。

TiDB は、キャッシュがテーブル内のデータと同じ状態に保たれるように、定期的にmysql.stats_extendedロードします。

拡張統計オブジェクトを削除する

拡張統計オブジェクトを削除するには、次のステートメントを使用します。

ALTER TABLE table_name DROP STATS_EXTENDED stats_name;
仕組み

ステートメントを実行すると、TiDB はオブジェクトを直接削除するのではなく、 mysql.stats_extendedの列status ～ 2対応するオブジェクトの値をマークします。

他の TiDB ノードはこの変更を読み取り、メモリキャッシュ内のオブジェクトを削除します。バックグラウンドガベージコレクション、最終的にオブジェクトが削除されます。

拡張統計のエクスポートとインポート

拡張統計のエクスポートまたはインポートの方法は、基本統計のエクスポートまたはインポートと同じです。詳細については統計入門 - 輸入と輸出の統計参照してください。

相関型拡張統計の使用例

現在、TiDB は相関タイプの拡張統計のみをサポートしています。このタイプは、範囲クエリの行数を推定し、インデックス選択を改善するために使用されます。次の例は、相関タイプの拡張統計を使用して範囲クエリの行数を推定する方法を示しています。

ステップ1. テーブルを定義する

表tを次のように定義します。

CREATE TABLE t(col1 INT, col2 INT, KEY(col1), KEY(col2));

表tのcol1とcol2両方とも行の順序で単調に増加する制約に従っていると仮定します。これは、 col1とcol2の値が順序で厳密に相関しており、相関係数が1あることを意味します。

ステップ2. 拡張統計なしでサンプルクエリを実行する

拡張統計を使用せずに次のクエリを実行します。

SELECT * FROM t WHERE col1 > 1 ORDER BY col2 LIMIT 1;

上記のクエリを実行する場合、TiDB オプティマイザーにはテーブルtにアクセスするための次のオプションがあります。

  • col1のインデックスを使用してテーブルtにアクセスし、結果をcol2でソートしてTop-1計算します。
  • col2のインデックスを使用して、 col1 > 1満たす最初の行を見つけます。このアクセス方法のコストは、主に TiDB がcol2の順序でテーブルをスキャンするときにフィルターされる行数によって決まります。

拡張統計がなければ、TiDB オプティマイザーはcol1とcol2が独立していると想定するだけなので、大きな推定誤差が生じます。

ステップ3. 拡張統計を有効にする

tidb_enable_extended_stats ONに設定し、 col1とcol2の拡張統計オブジェクトを作成します。

ALTER TABLE t ADD STATS_EXTENDED s1 correlation(col1, col2);

オブジェクト作成後にANALYZE実行すると、TiDB はテーブルtのcol1とcol2のピアソン相関係数計算し、オブジェクトをテーブルmysql.stats_extendedに書き込みます。

ステップ4. 拡張統計がどのように違いを生むかを確認する

TiDB が相関関係の拡張統計を取得すると、オプティマイザーはスキャンする行数をより正確に見積もることができます。

この時点で、 ステージ2. 拡張統計なしでサンプルクエリを実行するのクエリでは、 col1とcol2順番に厳密に相関しています。 TiDB がcol2のインデックスを使用してテーブルtにアクセスし、 col1 > 1満たす最初の行を検索すると、 TiDB オプティマイザは行数の推定を次のクエリに等価に変換します。

SELECT * FROM t WHERE col1 <= 1 OR col1 IS NULL;

前のクエリ結果に 1 を加えたものが、行数の最終的な推定値になります。この方法では、独立した仮定を使用する必要がなくなり、大きな推定誤差が回避されます。

相関係数 (この例では1 ) がシステム変数tidb_opt_correlation_thresholdの値より小さい場合、オプティマイザは独立した仮定を使用しますが、推定値も経験的に増加します。 tidb_opt_correlation_exp_factorの値が大きいほど、推定結果は大きくなります。相関係数の絶対値が大きいほど、推定結果は大きくなります。

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