TopN および Limit オペレーターのプッシュダウン

このドキュメントでは、TopN および Limit オペレーター プッシュダウンの実装について説明します。

TiDB 実行計画ツリーでは、SQL のLIMIT句が Limit 演算子ノードに対応し、 ORDER BY句が 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ます。これは、特定の並べ替え規則に従って上位 N レコードが返されることを意味します。つまり、Limit オペレーターは、NULL ソート・ルールを持つ TopN オペレーター・ノードと同等です。

述語のプッシュダウンと同様に、TopN と Limit は実行計画ツリー内でできるだけデータ ソースに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。このように、プッシュダウンはデータ送信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。

このセクションでは、いくつかの例を通じて TopN プッシュダウンを示します。

例 1: ストレージレイヤーのコプロセッサー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、データ フィルタリングのために TopN オペレータ ノードが TiKV にプッシュ ダウンされ、各コプロセッサは 10 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 (並べ替えルールは、外部テーブルの列にのみ依存します)

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 演算子の並べ替え規則は外部テーブルtの列のみに依存するため、TopN を Join にプッシュする前に計算を実行して、Join 操作の計算コストを削減できます。その上、TiDB はまた TopN をストレージレイヤーにプッシュします。

例 3: Join の前に TopN をプッシュダウンすることはできません

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 を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とると、Join 後に 100 レコードを取得した場合、TopN 後に 10 レコードを残すことができます。ただし、最初に TopN を実行して 10 レコードを取得すると、Join 後に 5 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 ダウンできません。また、その並べ替えルールがt.a+s.aのように複数のテーブルの列に関連付けられている場合は、プッシュ ダウンできません。 TopN の並べ替え規則が外部テーブルの列に排他的に依存する場合にのみ、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、最初に 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、TopN で追加のソートを行うことなく、順序 ( keep order: true ) で直接読み取ることができます。したがって、TopN は Limit として単純化されます。

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