CMU Database Systems - Query Processing

Query Model

Query处理有三种方式,

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首先是Iterator model,这是最基本的model,又称为volcano,pipeline模式

他是top-down的模式,通过next函数去逐层获取tuple

好处是比较简单,并且很容易做limit

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iterator的例子,
输出一个数据,从top开始调用next,这里第二步需要join,建hashtable,需要把3的数据全部读取上来

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第二种方式,materialization model

反其道,这是一种bottom-up的方式,每个把数据都准备好后,往上传递

这种方式,明显适合TP,对于AP会产生大量的中间结果,

而且不好控制limit,limit1,底下节点可能也要把所有的数据都读出来

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Materailization Model的例子,

多了个out,来记录返回的全量结果

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Vectorization Model

向量化模型,iterator的时候每次取一个batch,而不是一个tuple
这样大大降低next的调用频率,而且可以更好的利用SIMD进行并行处理

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Vectorization Model的例子,

加上对out大小的判断以形成batch

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3种模型的区别如下,

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Access Methods

刚刚的查询计划里面,只是说读取数据,但是没有怎么说如何读取数据

Access Methods就是说明如何从数据库中读取数据的

Access Methods也有三种,

Sequentail Scan,Index Scan, Multi-Index/'Bitmap' Scan

Sequential Scan

顺序读,就是一个个page这么读过去,然后用一个内部的cursor去记录读到哪儿了

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顺序读会比较慢,但有时是无法避免的

优化的方法如下,

预取,并行化,bypass bufferPool,都是前面说过的优化

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Zone Maps

在每个page上加上一些统计信息,又称为pre-computed aggregates

这样我就可以根据这个信息来判断是否需要读这个page

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Late Materialization

这个只能用于列存,因为列存才能一次读一列,

所以在前两个过滤条件上,我们只需要把offset传上来,不需要原始数据

到最后一步,才需要把C这一列真正的materialization出来

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Heap Clustering

Tuples在pages中是按照clustering index排序的,所以根据clustering index进行query是非常高效的

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但是如果要按非clustered index的字段进行排序,就是比较低效的

因为tuples会分布在不同的pages中,你需要混着读

一个优化是,把所有要读的tuples按page id进行排序,然后一个个page顺序读过来会比较高效

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Index Scan

关键就是如何pick合适的index来进行查询,这个比较复杂,在后面会详细描述

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Multi-index Scan

同时用多个index进行索引,

然后对多个索引的结果集,进行union和intersect,最终得到结果

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intersection往往通过bitmaps,hash tables,bloom filters来实现,所以有时也称为Bitmap Scan

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Expression Evaluation

SQL中的表达式,可以通过expression tree来表示,这种方式很灵活,但是性能比较差,所以比较高效的方式是直接codegen

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