サブクエリを使用するステートメントの説明

TiDB はサブクエリのパフォーマンスを向上させるためにいくつかの最適化を実行します。このドキュメントでは、一般的なサブクエリに対するこれらの最適化のいくつかと、 EXPLAINの出力を解釈する方法について説明します。

このドキュメントの例は、次のサンプル データに基づいています。

CREATE TABLE t1 (id BIGINT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment, pad1 BLOB, pad2 BLOB, pad3 BLOB, int_col INT NOT NULL DEFAULT 0);
CREATE TABLE t2 (id BIGINT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment, t1_id BIGINT NOT NULL, pad1 BLOB, pad2 BLOB, pad3 BLOB, INDEX(t1_id));
CREATE TABLE t3 (
 id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment,
 t1_id INT NOT NULL,
 UNIQUE (t1_id)
);

INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM dual;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t1 SELECT NULL, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), 0 FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
INSERT INTO t2 SELECT NULL, a.id, RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024), RANDOM_BYTES(1024) FROM t1 a JOIN t1 b JOIN t1 c LIMIT 10000;
UPDATE t1 SET int_col = 1 WHERE pad1 = (SELECT pad1 FROM t1 ORDER BY RAND() LIMIT 1);
INSERT INTO t3 SELECT NULL, id FROM t1 WHERE id < 1000;

SELECT SLEEP(1);
ANALYZE TABLE t1, t2, t3;

内部結合 (一意でないサブクエリ)

次の例では、 INサブクエリがテーブルt2から ID のリストを検索します。セマンティックの正確性のために、TiDB は列t1_idが一意であることを保証する必要があります。 EXPLAINを使用すると、重複を削除してINNER JOIN操作を実行するために使用される実行計画を確認できます。

EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE id IN (SELECT t1_id FROM t2);

+----------------------------------+----------+-----------+------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id                               | estRows  | task      | access object                | operator info                                                                                                             |
+----------------------------------+----------+-----------+------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| IndexJoin_14                     | 5.00     | root      |                              | inner join, inner:IndexLookUp_13, outer key:test.t2.t1_id, inner key:test.t1.id, equal cond:eq(test.t2.t1_id, test.t1.id) |
| ├─StreamAgg_49(Build)            | 5.00     | root      |                              | group by:test.t2.t1_id, funcs:firstrow(test.t2.t1_id)->test.t2.t1_id                                                      |
| │ └─IndexReader_50               | 5.00     | root      |                              | index:StreamAgg_39                                                                                                        |
| │   └─StreamAgg_39               | 5.00     | cop[tikv] |                              | group by:test.t2.t1_id,                                                                                                   |
| │     └─IndexFullScan_31         | 50000.00 | cop[tikv] | table:t2, index:t1_id(t1_id) | keep order:true                                                                                                           |
| └─IndexLookUp_13(Probe)          | 1.00     | root      |                              |                                                                                                                           |
|   ├─IndexRangeScan_11(Build)     | 1.00     | cop[tikv] | table:t1, index:PRIMARY(id)  | range: decided by [eq(test.t1.id, test.t2.t1_id)], keep order:false                                                       |
|   └─TableRowIDScan_12(Probe)     | 1.00     | cop[tikv] | table:t1                     | keep order:false                                                                                                          |
+----------------------------------+----------+-----------+------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
8 rows in set (0.00 sec)

上記のクエリ結果から、TiDB がインデックス結合操作| IndexJoin_14を使用してサブクエリを結合および変換していることがわかります。実行計画では、実行プロセスは次のとおりです。

1. TiKV 側のインデックススキャンオペレータ└─IndexFullScan_31は、 t2.t1_id列の値を読み取ります。
2. └─StreamAgg_39オペレーターの一部のタスクは、TiKV のt1_idの値を重複排除します。
3. ├─StreamAgg_49(Build)オペレーターのいくつかのタスクは、TiDB でt1_idの値を重複排除します。重複排除は集約機能firstrow(test.t2.t1_id)によって行われる。
4. 演算結果はt1テーブルの主キーに結合されます。結合条件はeq(test.t1.id, test.t2.t1_id)です。

内部結合 (一意のサブクエリ)

前の例では、テーブルt1に対して結合する前に、 t1_idの値が一意であることを確認するために集計が必要です。ただし、次の例では、 UNIQUEの制約により、 t3.t1_idは既に一意であることが保証されています。

EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE id IN (SELECT t1_id FROM t3);

+----------------------------------+---------+-----------+-----------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id                               | estRows | task      | access object               | operator info                                                                                                             |
+----------------------------------+---------+-----------+-----------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| IndexJoin_17                     | 1978.13 | root      |                             | inner join, inner:IndexLookUp_16, outer key:test.t3.t1_id, inner key:test.t1.id, equal cond:eq(test.t3.t1_id, test.t1.id) |
| ├─TableReader_44(Build)          | 1978.00 | root      |                             | data:TableFullScan_43                                                                                                     |
| │ └─TableFullScan_43             | 1978.00 | cop[tikv] | table:t3                    | keep order:false                                                                                                          |
| └─IndexLookUp_16(Probe)          | 1.00    | root      |                             |                                                                                                                           |
|   ├─IndexRangeScan_14(Build)     | 1.00    | cop[tikv] | table:t1, index:PRIMARY(id) | range: decided by [eq(test.t1.id, test.t3.t1_id)], keep order:false                                                       |
|   └─TableRowIDScan_15(Probe)     | 1.00    | cop[tikv] | table:t1                    | keep order:false                                                                                                          |
+----------------------------------+---------+-----------+-----------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
6 rows in set (0.01 sec)

意味的にt3.t1_idは一意であることが保証されているため、 INNER JOINとして直接実行できます。

準結合 (相関サブクエリ)

前の 2 つの例では、TiDB は、サブクエリ内のデータが ( StreamAggによって) 一意になるか、一意であることが保証された後、 INNER JOIN操作を実行できます。両方の結合は、Index Join を使用して実行されます。

この例では、TiDB は別の実行計画を選択します。

EXPLAIN SELECT * FROM t1 WHERE id IN (SELECT t1_id FROM t2 WHERE t1_id != t1.int_col);

+-----------------------------+-----------+-----------+------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id                          | estRows   | task      | access object                | operator info                                                                                          |
+-----------------------------+-----------+-----------+------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| MergeJoin_9                 | 45446.40  | root      |                              | semi join, left key:test.t1.id, right key:test.t2.t1_id, other cond:ne(test.t2.t1_id, test.t1.int_col) |
| ├─IndexReader_24(Build)     | 180000.00 | root      |                              | index:IndexFullScan_23                                                                                 |
| │ └─IndexFullScan_23        | 180000.00 | cop[tikv] | table:t2, index:t1_id(t1_id) | keep order:true                                                                                        |
| └─TableReader_22(Probe)     | 56808.00  | root      |                              | data:Selection_21                                                                                      |
|   └─Selection_21            | 56808.00  | cop[tikv] |                              | ne(test.t1.id, test.t1.int_col)                                                                        |
|     └─TableFullScan_20      | 71010.00  | cop[tikv] | table:t1                     | keep order:true                                                                                        |
+-----------------------------+-----------+-----------+------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------+
6 rows in set (0.00 sec)

上記の結果から、TiDB がSemi Joinアルゴリズムを使用していることがわかります。半結合は内部結合とは異なります。半結合は右側のキー ( t2.t1_id ) の最初の値のみを許可します。つまり、重複は結合演算子タスクの一部として削除されます。結合アルゴリズムも Merge Join です。これは、演算子がソートされた順序で左側と右側の両方からデータを読み取るため、効率的なジッパー マージのようなものです。

サブクエリはサブクエリの外部に存在する列 ( t1.int_col ) を参照するため、元のステートメントは相関サブクエリと見なされます。ただし、 EXPLAINの出力は、 サブクエリ非相関最適化が適用された後の実行計画を示しています。条件t1_id != t1.int_colをt1.id != t1.int_colに書き換える。 TiDB は、テーブルからデータを読み取るときに└─Selection_21でこれを実行できますt1 。

反準結合 ( NOT INサブクエリ)

次の例では、サブクエリにt3.t1_idがない限り、クエリは意味的にテーブルt3からすべての行を返します。

EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE t1_id NOT IN (SELECT id FROM t1 WHERE int_col < 100);

+-----------------------------+---------+-----------+---------------+-------------------------------------------------------------------------------------+
| id                          | estRows | task      | access object | operator info                                                                       |
+-----------------------------+---------+-----------+---------------+-------------------------------------------------------------------------------------+
| IndexMergeJoin_20           | 1598.40 | root      |               | anti semi join, inner:TableReader_15, outer key:test.t3.t1_id, inner key:test.t1.id |
| ├─TableReader_28(Build)     | 1998.00 | root      |               | data:TableFullScan_27                                                               |
| │ └─TableFullScan_27        | 1998.00 | cop[tikv] | table:t3      | keep order:false                                                                    |
| └─TableReader_15(Probe)     | 1.00    | root      |               | data:Selection_14                                                                   |
|   └─Selection_14            | 1.00    | cop[tikv] |               | lt(test.t1.int_col, 100)                                                            |
|     └─TableRangeScan_13     | 1.00    | cop[tikv] | table:t1      | range: decided by [test.t3.t1_id], keep order:true                                  |
+-----------------------------+---------+-----------+---------------+-------------------------------------------------------------------------------------+
6 rows in set (0.00 sec)

このクエリは、最初にテーブルt3を読み取り、次にPRIMARY KEYに基づいてテーブルt1をプローブします。結合タイプはアンチセミ結合です。 anti-この例は値 ( NOT IN ) が存在しないためであり、半結合は、結合が拒否される前に最初の行のみが一致する必要があるためです。