并行查询的执行

并行执行(Parallel Execution)是将一个较大的任务切分为多个较小的任务,启动多个线程或者进程来并行处理这些小任务,这样可以利用更多的 CPU 与 IO 资源来缩短操作的响应时间。

并行执行分为并行查询(Parallel Query)、并行 DDL(Parallel DDL)和并行 DML(Parallel DML)。目前 OceanBase 数据库仅支持并行查询,并行 DDL 与并行 DML 还未支持。

启动并行查询的方式有以下两种:

  • 通过 PARALLEL Hint 指定并行度(DOP)的方式启动并行查询。

  • 针对查询分区数大于 1 的分区表会自动启动并行查询。

启用分区表并行查询

针对分区表的查询,如果查询的目标分区数大于 1,系统会自动启用并行查询,dop 值由系统默认指定为 1。

如下例所示,创建一个分区表 ptable,对 ptable 进行全表数据的扫描操作,通过 EXPLAIN 命令查看生成的执行计划。

obclient>CREATE TABLE PTABLE(c1 INT , c2 INT) PARTITION BY HASH(c1) PARTITIONS 16;
Query OK, 0 rows affected (0.12 sec)

obclient>EXPLAIN SELECT * FROM ptable\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=======================================================
|ID|OPERATOR               |NAME    |EST. ROWS|COST   |
-------------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR      |        |1600000  |1246946|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR    |:EX10000|1600000  |1095490|
|2 |  PX PARTITION ITERATOR|        |1600000  |1095490|
|3 |   TABLE SCAN          |ptable  |1600000  |1095490|
=======================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  1 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil), dop=1
  2 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  3 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil),
      access([ptable.c1], [ptable.c2]), partitions(p[0-15])

通过执行计划可以看出,分区表默认的并行查询的 dop 为 1。如果 OceanBase 集群一共有 3 个 OBServer,表 ptable 的 16 个分区分散在 3 个 OBServer 中,那么每一个 OBServer 都会启动一个工作线程(Worker Thread)来执行分区数据的扫描工作,一共需要启动 3 个工作线程来执行表的扫描工作。

针对分区表,添加 PARALLEL Hint 启动并行查询,并指定 dop 值,通过 EXPLAIN 命令查看生成的执行计划。

obclient>EXPLAIN SELECT /*+ PARALLEL(8) */ * FROM ptable\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=======================================================
|ID|OPERATOR               |NAME    |EST. ROWS|COST   |
-------------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR      |        |1600000  |1246946|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR    |:EX10000|1600000  |1095490|
|2 |  PX PARTITION ITERATOR|        |1600000  |1095490|
|3 |   TABLE SCAN          |ptable  |1600000  |1095490|
=======================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  1 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil), dop=8
  2 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  3 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil),
      access([ptable.c1], [ptable.c2]), partitions(p[0-15])

通过执行计划可以看出,并行查询的 dop 值为 8。如果查询分区所在的 OBServer 的个数小于等于 dop 值,那么工作线程(总个数等于 dop 值)会按照一定的策略分配到涉及的 OBServer 上;如果查询分区所在的 OBServer 的个数大于 dop 值,那么每一个 OBServer 都会至少启动一个工作线程,一共需要启动的工作线程的数目会大于 dop 值。

例如,当 dop=8,如果 16 个分区均匀的分布在 4 台 OBServer 节点上,那么每一个 OBServer 上都会启动 2 个工作线程来扫描其对应的分区(一共启动 8 个工作线程);如果 16 个分区分布在 16 台 OBServer 节点上(每一个节点一个分区),那么每一台 OBServer 上都会启动 1 个工作线程来扫描其对应的分区(一共启动 16 个工作线程)。

如果针对分区表的查询,查询分区数目小于等于 1,系统不会启动并行查询。如下例所示,对 ptable 的查询添加一个过滤条件 c1=1

obclient>EXPLAIN SELECT * FROM ptable WHERE c1 = 1\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
======================================
|ID|OPERATOR  |NAME  |EST. ROWS|COST |
--------------------------------------
|0 |TABLE SCAN|ptable|990      |85222|
======================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter([ptable.c1 = 1]),
      access([ptable.c1], [ptable.c2]), partitions(p1)

通过计划可以看出,查询的目标分区个数为 1,系统没有启动并行查询。如果希望针对一个分区的查询也能够进行并行执行,就只能通过添加 PARALLEL Hint 的方式进行分区内并行查询,通过 EXPLAIN 命令查看生成的执行计划。

obclient>EXPLAIN SELECT /*+ PARALLEL(8) */ * FROM ptable WHERE c1 = 1\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=================================================
|ID|OPERATOR           |NAME    |EST. ROWS|COST |
-------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR  |        |990      |85316|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|990      |85222|
|2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |990      |85222|
|3 |   TABLE SCAN      |ptable  |990      |85222|
=================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  1 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil), dop=8
  2 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  3 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter([ptable.c1 = 1]),
      access([ptable.c1], [ptable.c2]), partitions(p1)
注意

  • 如果希望在查询分区数等于 1 的情况下,能够采用 Hint 的方式进行分区内并行查询,需要对应的 dop 值大于等于 2。

  • 如果 dop 值为空或者小于 2 将不启动并行查询。

启用非分区表并行查询

非分区表本质上是只有 1 个分区的分区表,因此针对非分区表的查询,只能通过添加 PARALLEL Hint 的方式启动分区内并行查询,否则不会启动并行查询。

如下例所示,创建一个非分区表 stable,对 stable 进行全表数据的扫描操作,通过 EXPLAIN 命令查看生成的执行计划。

obclient>CREATE TABLE stable(c1 INT, c2 INT);
Query OK, 0 rows affected (0.12 sec)

obclient>EXPLAIN SELECT * FROM stable\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
======================================
|ID|OPERATOR  |NAME  |EST. ROWS|COST |
--------------------------------------
|0 |TABLE SCAN|stable|100000   |68478|
======================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([stable.c1], [stable.c2]), filter(nil),
      access([stable.c1], [stable.c2]), partitions(p0)

通过执行计划可以看出,非分区表不使用 Hint 的情况下,不会启动并行查询。

针对非分区表,添加 PARALLEL Hint 启动分区内并行查询,并指定 dop 值(大于等于 2),通过 EXPLAIN 命令查看生成的执行计划。

obclient>EXPLAIN SELECT /*+ PARALLEL(4)*/  * FROM stable\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=================================================
|ID|OPERATOR           |NAME    |EST. ROWS|COST |
-------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR  |        |100000   |77944|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|100000   |68478|
|2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |100000   |68478|
|3 |   TABLE SCAN      |stable  |100000   |68478|
=================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([stable.c1], [stable.c2]), filter(nil)
  1 - output([stable.c1], [stable.c2]), filter(nil), dop=4
  2 - output([stable.c1], [stable.c2]), filter(nil)
  3 - output([stable.c1], [stable.c2]), filter(nil),
      access([stable.c1], [stable.c2]), partitions(p0)

启用多表并行查询

在查询中,多表 JOIN 查询最为常见。

如下例所示,首先创建两张分区表 p1tablep2table

obclient>CREATE TABLE p1table(c1 INT ,c2 INT) PARTITION BY HASH(c1) PARTITIONS 2;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

obclient>CREATE TABLE p2table(c1 INT ,c2 INT) PARTITION BY HASH(c1) PARTITIONS 4;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

查询 p1tablep2tableJOIN 结果,JOIN 条件是 p1table.c1=p2table.c2,执行计划如下:

obclient>EXPLAIN SELECT  * FROM p1table p1 JOIN p2table p2 ON p1.c1=p2.c2\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
====================================================================
|ID|OPERATOR                          |NAME    |EST. ROWS|COST     |
--------------------------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR                 |        |784080000|614282633|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR               |:EX10001|784080000|465840503|
|2 |  HASH JOIN                       |        |784080000|465840503|
|3 |   EXCHANGE IN DISTR              |        |200000   |155887   |
|4 |    EXCHANGE OUT DISTR (BROADCAST)|:EX10000|200000   |136955   |
|5 |     PX PARTITION ITERATOR        |        |200000   |136955   |
|6 |      TABLE SCAN                  |p1      |200000   |136955   |
|7 |   PX PARTITION ITERATOR          |        |400000   |273873   |
|8 |    TABLE SCAN                    |p2      |400000   |273873   |
====================================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil)
  1 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil), dop=1
  2 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil),
      equal_conds([p1.c1 = p2.c2]), other_conds(nil)
  3 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil)
  4 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil), dop=1
  5 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil)
  6 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil),
      access([p1.c1], [p1.c2]), partitions(p[0-1])
  7 - output([p2.c1], [p2.c2]), filter(nil)
  8 - output([p2.c1], [p2.c2]), filter(nil),
      access([p2.c1], [p2.c2]), partitions(p[0-3])

默认情况下针对 p1tablep2table(两张表需要查询的分区数都大于 1)都会采用并行查询,默认的 dop 值为 1。同样,也可以通过使用 PARALLEL Hint 的方式来改变并行度。

如下例所示,改变 JOIN 的条件为 p1table.c1=p2table.c2p2table.c1=1,这样针对 p2table 仅仅会选择单个分区,执行计划如下所示:

obclient>EXPLAIN SELECT  * FROM p1table p1 JOIN p2table p2 ON p1.c1=p2.c2 AND p2.c1=1\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=============================================================
|ID|OPERATOR                     |NAME    |EST. ROWS|COST   |
-------------------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR            |        |1940598  |1807515|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR          |:EX10001|1940598  |1440121|
|2 |  HASH JOIN                  |        |1940598  |1440121|
|3 |   EXCHANGE IN DISTR         |        |990      |85316  |
|4 |    EXCHANGE OUT DISTR (PKEY)|:EX10000|990      |85222  |
|5 |     TABLE SCAN              |p2      |990      |85222  |
|6 |   PX PARTITION ITERATOR     |        |200000   |136955 |
|7 |    TABLE SCAN               |p1      |200000   |136955 |
=============================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil)
  1 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil), dop=1
  2 - output([p1.c1], [p1.c2], [p2.c1], [p2.c2]), filter(nil),
      equal_conds([p1.c1 = p2.c2]), other_conds(nil)
  3 - output([p2.c1], [p2.c2]), filter(nil)
  4 - (#keys=1, [p2.c2]), output([p2.c1], [p2.c2]), filter(nil), dop=1
  5 - output([p2.c1], [p2.c2]), filter([p2.c1 = 1]),
      access([p2.c1], [p2.c2]), partitions(p1)
  6 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil)
  7 - output([p1.c1], [p1.c2]), filter(nil),
      access([p1.c1], [p1.c2]), partitions(p[0-1])

通过计划可以看出,p2table 仅需要扫描一个分区,在默认情况下不进行并行查询;p1table 需要扫描两个分区,默认情况下进行并行查询。同样,也可以通过添加 PARALLEL Hint 的方式改变并行度,使 p2table 针对一个分区的查询变为分区内并行查询。

关闭并行查询

分区表在查询的时候会自动启动并行查询(查询分区个数大于 1),如果不想启动并行查询,可以使用添加 Hint /*+ NO_USE_PX */ 来关闭并行查询。

例如,针对分区表 ptable,添加 Hint /*+ NO_USE_PX */ 来关闭并行查询,通过生成的执行计划可以看出对 ptable 表的扫描没有进行并行查询。

obclient>EXPLAIN SELECT /*+ NO_USE_PX */ * FROM ptable\G;
*************************** 1. row ***************************
Query Plan:
=================================================
|ID|OPERATOR           |NAME  |EST. ROWS|COST   |
-------------------------------------------------
|0 |EXCHANGE IN DISTR  |      |1600000  |1246946|
|1 | EXCHANGE OUT DISTR|      |1600000  |1095490|
|2 |  TABLE SCAN       |ptable|1600000  |1095490|
=================================================

Outputs & filters:
-------------------------------------
  0 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  1 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil)
  2 - output([ptable.c1], [ptable.c2]), filter(nil),
      access([ptable.c1], [ptable.c2]), partitions(p[0-15])

并行执行相关的系统视图

OceanBase 数据库提供了系统视图 gv$sql_audit/v$sql_audit 来查看并行执行的运行状态以及一些统计信息。

gv$sql_audit/v$sql_audit 包含字段较多,其中与并行执行相关的字段为:qc_iddfo_idsqc_idworker_id

详细信息请参考 (g)v$sql_audit 介绍