南大通用GBase 8c 执行计划功能说明

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在数据库性能优化中，执行计划（Execution Plan）是理解 SQL 查询行为的核心工具。它揭示了数据库优化器如何将 SQL 语句转化为具体的物理操作步骤。执行计划是数据库优化器根据 SQL 语句、表结构、统计信息等生成的执行路径方案。它描述了 SQL 查询的详细操作流程，包括：

操作类型：如全表扫描、索引扫描、哈希连接等。
操作顺序：各步骤的执行顺序和依赖关系。
资源消耗：预估的行数（rows）、时间成本（cost）等。

在南大通用GBase 8c分布式场景下，执行计划可以帮助运维人员快速定位性能瓶颈，或者实现验证索引使用、优化器决策验证等效果。这篇文章将简述在GBase 8c数据库中的查询全周期，以及执行计划在其中的重要性。

1. 数据库查询周期

全周期应为：客户端→数据库连接→解析树→重写系统→规划器→执行器。过程中分为五个阶段：

第一阶段：通过客户端连接到GBase 8c 数据库。

第二阶段：将查询转换为称为解析树的中间格式。

第三阶段：重写系统/规则系统。它采用从第二阶段生成的解析树，并以规划器/优化器可以开始在其中工作的方式重新编写它。

第四阶段：规划阶段是最重要的阶段。在如何执行查询、使用什么索引、是否扫描较小的表以消除更多不必要的行等事项上做出规划。

第五阶段：执行器，也是最后一个阶段，将进行实际执行并返回结果。

对于每个收到的查询，GBase 8c都快速生成查询计划，并选择最合适的计划来匹配查询结构和数据的属性，提升查询性能。

2. 执行计划的获取

在GBase 8c中，主要通过EXPLAIN 命令获取执行计划。

2.1 基础语法

以下是几种常见的方式：

显示SQL语句的执行计划，支持多种选项，对选项顺序无要求。

ini 复制代码

EXPLAIN [ ( option [, ...] ) ] statement;

其中选项option子句的语法为。

scss 复制代码

ANALYZE [ boolean ] | 
ANALYSE [ boolean ] | 
VERBOSE [ boolean ] |
COSTS [ boolean ] | 
CPU [ boolean ] | 
BUFFERS [ boolean ] | 
TIMING [ boolean ] | 
PLAN [ boolean ] |
FORMAT { TEXT | XML | JSON | YAML }

显示SQL语句的执行计划，且要按顺序给出选项。

ini 复制代码

EXPLAIN { [ { ANALYZE | ANALYSE } ] [ VERBOSE ] | PERFORMANCE } statement;

其中参数说明

参数名	类型	含义	取值范围
statement	------	指定要分析的SQL语句。	------
ANALYZE、ANALYSE	boolean	显示实际运行时间和其他统计数据。	TRUE（缺省值）：显示实际运行时间和其他统计数据。FALSE：不显示。
VERBOSE	boolean	显示有关计划的额外信息。	TRUE（缺省值）：显示额外信息。FALSE：不显示。
COSTS	boolean	包括每个规划节点的估计总成本，以及估计的行数和每行的宽度。	TRUE（缺省值）：显示估计总成本和宽度。FALSE：不显示。
CPU	boolean	打印CPU的使用情况的信息。	TRUE（缺省值）：显示CPU的使用情况。FALSE：不显示。
BUFFERS	boolean	包括缓冲区的使用情况的信息。	TRUE：显示缓冲区的使用情况。FALSE（缺省值）：不显示。
TIMING	boolean	包括实际的启动时间和花费在输出节点上的时间信息。	TRUE（缺省值）：显示启动时间和花费在输出节点上的时间信息。FALSE：不显示。
PLAN	boolean	是否将执行计划存储在plan_table中。当该选项开启时，会将执行计划存储在PLAN_TABLE中，不打印到当前屏幕，因此该选项为on时，不能与其他选项同时使用。	ON（缺省值）：将执行计划存储在plan_table中，不打印到当前屏幕。执行成功返回EXPLAIN SUCCESS。OFF：不存储执行计划，将执行计划打印到当前屏幕。
FORMAT	------	指定输出格式。	取值范围：TEXT、XML、JSON和YAML。默认值：TEXT。
PERFORMANCE	------	使用此选项时，即打印执行中的所有相关信息。	------

示例：EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE salary > 10000;

上述示例仅输出展示优化器预估的执行步骤，但不实际执行查询。

示例：EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM employees WHERE salary > 10000;

添加 ANALYZE 选项会真实执行查询，并反馈实际耗时和行数：

2.2 执行计划解读

以下是一个典型的执行计划示例：

ini 复制代码

QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------
Seq Scan on employees  (cost=0.00..25.88 rows=500 width=56)
 Filter: (salary > 10000)
 Buffers: shared hit=5

解读：

Seq Scan 表示全表扫描。

cost表示成本，格式为启动成本..总成本，单位是抽象的计算单位。

rows表示优化器估算的返回行数。

width表示数据宽度，每行的平均字节数。

Filter理解为过滤器，就是在扫描时应用的过滤条件。

Buffers意为缓存，示例中shared hit=5 表示从缓存读取了 5 个块。

2.3 常见的操作类型

Seq Scan：全表扫描，逐行读取数据。无可用索引或小表查询

Index Scan：通过索引定位数据，再回表查询。等值查询或范围查询。

Index Only Scan：仅扫描索引，无需回表。查询列全部包含在索引中。

Hash Join：使用哈希表实现表连接。大表连接，内存充足。

Nested Loop：嵌套循环连接，适合小数据集。小表驱动大表。

Sort：排序操作，可能使用内存或磁盘临时文件。ORDER BY 或 GROUP BY。

2.4 执行计划优化策略

1）索引优化

避免全表扫描：为高频过滤字段添加索引。

覆盖索引：包含查询所需的所有列，减少回表开销。

复合索引：根据查询条件顺序创建多列索引。

2）统计信息更新

优化器依赖统计信息生成计划，需定期更新

3）参数调优

work_mem：增加内存分配，避免排序和哈希操作写磁盘。

shared_buffers：增加数据库缓存

执行计划是数据库性能优化的"地图"，通过分析 GBase 8c 的执行计划，可以精准定位慢查询的根源。本文通过基础概念解析、案例和优化策略，展示了从获取计划到解决问题的完整链路。实际应用中需结合统计信息、硬件资源和业务需求，持续迭代优化方案。掌握执行计划的解读能力，是每一位数据库开发者和运维人员的必备技能。

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