TopN と Limit 演算子のプッシュダウン
このドキュメントでは、TopN および Limit 演算子プッシュダウンの実装について説明します。
TiDB実行プランツリーでは、SQLのLIMIT節はLimit演算子ノードに対応し、 ORDER BY節は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、特定のソートルールに従って上位N件のレコードが返されます。つまり、Limit演算子は、ソートルールがnullであるTopN演算子ノードと同等です。
述語プッシュダウンと同様に、TopNとLimitは実行プランツリー内でデータソースに可能な限り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。これにより、プッシュダウンはデータ転送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、いくつかの例を通して TopN プッシュダウンについて説明します。
例1:storageレイヤーのコプロセッサ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、TopN演算子ノードがデータフィルタリングのためにTiKVにプッシュダウンされ、各コプロセッサーは10件のレコードのみを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 (ソートルールは外部テーブルの列のみに依存します)
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演算子のソートルールは外部テーブルtの列のみに依存するため、TopNをJoinにプッシュダウンする前に計算を実行することで、Join操作の計算コストを削減できます。また、TiDBはTopNをstorageレイヤーにプッシュダウンします。
例3: TopNはJoin前にプッシュダウンできない
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 は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挙げると、Join 後に 100 件のレコードを取得した場合、TopN 後には 10 件のレコードが残ります。しかし、最初に TopN を実行して 10 件のレコードを取得した場合、Join 後には 5 件の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することも、TopN のソートルールがt.a+s.aのように複数のテーブルの列に関連している場合もプッシュダウンすることはできません。TopN のソートルールが外部テーブルの列のみに依存している場合にのみ、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、まず 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ますが、これは TopN 内で追加のソート処理を行わなくても ( keep order: true ) の順序で直接読み取ることができます。そのため、TopN は Limit として簡略化されます。