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MPP モードの Explain ステートメント

TiDB は、 MPP モードを使用してクエリを実行することをサポートしています。 MPP モードでは、TiDB オプティマイザーが MPP の実行計画を生成します。 MPP モードは、レプリカがティフラッシュにあるテーブルでのみ使用できることに注意してください。

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 int, value int);
INSERT INTO t1 values(1,2),(2,3),(1,3);
ALTER TABLE t1 set tiflash replica 1;
ANALYZE TABLE t1;
SET tidb_allow_mpp = 1;

MPP クエリ フラグメントと MPP タスク

MPP モードでは、クエリは複数のクエリ フラグメントに論理的にスライスされます。例として、次のステートメントを取り上げます。

EXPLAIN SELECT COUNT(*) FROM t1 GROUP BY id;

このクエリは、MPP モードで 2 つのフラグメントに分割されます。 1 つは第 1 段階の集計用で、もう 1 つは第 2 段階の集計用であり、最終的な集計でもあります。このクエリが実行されると、各クエリ フラグメントが 1 つ以上の MPP タスクにインスタンス化されます。

交換業者

ExchangeReceiverとExchangeSenderは、MPP 実行計画に固有の 2 つの交換演算子です。 ExchangeReceiverオペレーターはダウンストリーム クエリ フラグメントからデータを読み取り、 ExchangeSenderオペレーターはダウンストリーム クエリ フラグメントからアップストリーム クエリ フラグメントにデータを送信します。 MPP モードでは、各 MPP クエリ フラグメントのルート演算子はExchangeSenderです。これは、クエリ フラグメントがExchangeSender演算子で区切られていることを意味します。

以下は、単純な MPP 実行計画です。

EXPLAIN SELECT COUNT(*) FROM t1 GROUP BY id;

+------------------------------------+---------+-------------------+---------------+----------------------------------------------------+
| id                                 | estRows | task              | access object | operator info                                      |
+------------------------------------+---------+-------------------+---------------+----------------------------------------------------+
| TableReader_31                     | 2.00    | root              |               | data:ExchangeSender_30                             |
| └─ExchangeSender_30                | 2.00    | batchCop[tiflash] |               | ExchangeType: PassThrough                          |
|   └─Projection_26                  | 2.00    | batchCop[tiflash] |               | Column#4                                           |
|     └─HashAgg_27                   | 2.00    | batchCop[tiflash] |               | group by:test.t1.id, funcs:sum(Column#7)->Column#4 |
|       └─ExchangeReceiver_29        | 2.00    | batchCop[tiflash] |               |                                                    |
|         └─ExchangeSender_28        | 2.00    | batchCop[tiflash] |               | ExchangeType: HashPartition, Hash Cols: test.t1.id |
|           └─HashAgg_9              | 2.00    | batchCop[tiflash] |               | group by:test.t1.id, funcs:count(1)->Column#7      |
|             └─TableFullScan_25     | 3.00    | batchCop[tiflash] | table:t1      | keep order:false                                   |
+------------------------------------+---------+-------------------+---------------+----------------------------------------------------+

上記の実行計画には、次の 2 つのクエリ フラグメントが含まれています。

  • 1 つ目は[TableFullScan_25, HashAgg_9, ExchangeSender_28]で、主に第 1 段階の集計を担当します。
  • 2 番目は[ExchangeReceiver_29, HashAgg_27, Projection_26, ExchangeSender_30]で、これは主に第 2 段階の集計を担当します。

ExchangeSender演算子のoperator info列は、交換タイプ情報を示します。現在、3つの交換タイプがあります。以下を参照してください。

  • HashPartition: ExchangeSenderオペレーターは、最初にハッシュ値に従ってデータを分割し、次に上流の MPP タスクのExchangeReceiverオペレーターにデータを分配します。この交換タイプは、ハッシュ集計およびシャッフル ハッシュ結合アルゴリズムによく使用されます。
  • ブロードキャスト: ExchangeSenderオペレーターは、ブロードキャストを介して上流の MPP タスクにデータを配布します。この交換タイプは、Broadcast Join によく使用されます。
  • PassThrough: ExchangeSenderオペレーターは、ブロードキャスト タイプとは異なる唯一のアップストリーム MPP タスクにデータを送信します。この交換タイプは、データを TiDB に返すときによく使用されます。

実行計画の例では、オペレーターExchangeSender_28の交換タイプは HashPartition であり、ハッシュ集計アルゴリズムを実行することを意味します。オペレータExchangeSender_30の交換タイプは PassThrough で、TiDB にデータを返すために使用されます。

MPP は結合操作にもよく適用されます。 TiDB の MPP モードは、次の 2 つの結合アルゴリズムをサポートしています。

  • Shuffle Hash Join: HashPartition 交換タイプを使用して、結合操作からのデータ入力をシャッフルします。次に、上流の MPP タスクが同じパーティション内のデータを結合します。
  • ブロードキャスト結合: 結合操作で小さなテーブルのデータを各ノードにブロードキャストし、その後、各ノードがデータを個別に結合します。

以下は、シャッフル ハッシュ結合の一般的な実行計画です。

SET tidb_broadcast_join_threshold_count=0;
SET tidb_broadcast_join_threshold_size=0;
EXPLAIN SELECT COUNT(*) FROM t1 a JOIN t1 b ON a.id = b.id;

+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+----------------------------------------------------+
| id                                     | estRows | task         | access object | operator info                                      |
+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+----------------------------------------------------+
| StreamAgg_14                           | 1.00    | root         |               | funcs:count(1)->Column#7                           |
| └─TableReader_48                       | 9.00    | root         |               | data:ExchangeSender_47                             |
|   └─ExchangeSender_47                  | 9.00    | cop[tiflash] |               | ExchangeType: PassThrough                          |
|     └─HashJoin_44                      | 9.00    | cop[tiflash] |               | inner join, equal:[eq(test.t1.id, test.t1.id)]     |
|       ├─ExchangeReceiver_19(Build)     | 6.00    | cop[tiflash] |               |                                                    |
|       │ └─ExchangeSender_18            | 6.00    | cop[tiflash] |               | ExchangeType: HashPartition, Hash Cols: test.t1.id |
|       │   └─Selection_17               | 6.00    | cop[tiflash] |               | not(isnull(test.t1.id))                            |
|       │     └─TableFullScan_16         | 6.00    | cop[tiflash] | table:a       | keep order:false                                   |
|       └─ExchangeReceiver_23(Probe)     | 6.00    | cop[tiflash] |               |                                                    |
|         └─ExchangeSender_22            | 6.00    | cop[tiflash] |               | ExchangeType: HashPartition, Hash Cols: test.t1.id |
|           └─Selection_21               | 6.00    | cop[tiflash] |               | not(isnull(test.t1.id))                            |
|             └─TableFullScan_20         | 6.00    | cop[tiflash] | table:b       | keep order:false                                   |
+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+----------------------------------------------------+
12 rows in set (0.00 sec)

上記の実行計画では:

  • クエリ フラグメント[TableFullScan_20, Selection_21, ExchangeSender_22]は、テーブル b からデータを読み取り、上流の MPP タスクにデータをシャッフルします。
  • クエリ フラグメント[TableFullScan_16, Selection_17, ExchangeSender_18]は、テーブル a からデータを読み取り、上流の MPP タスクにデータをシャッフルします。
  • クエリ フラグメント[ExchangeReceiver_19, ExchangeReceiver_23, HashJoin_44, ExchangeSender_47]は、すべてのデータを結合して TiDB に返します。

ブロードキャスト ジョインの一般的な実行計画は次のとおりです。

EXPLAIN SELECT COUNT(*) FROM t1 a JOIN t1 b ON a.id = b.id;

+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+------------------------------------------------+
| id                                     | estRows | task         | access object | operator info                                  |
+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+------------------------------------------------+
| StreamAgg_15                           | 1.00    | root         |               | funcs:count(1)->Column#7                       |
| └─TableReader_47                       | 9.00    | root         |               | data:ExchangeSender_46                         |
|   └─ExchangeSender_46                  | 9.00    | cop[tiflash] |               | ExchangeType: PassThrough                      |
|     └─HashJoin_43                      | 9.00    | cop[tiflash] |               | inner join, equal:[eq(test.t1.id, test.t1.id)] |
|       ├─ExchangeReceiver_20(Build)     | 6.00    | cop[tiflash] |               |                                                |
|       │ └─ExchangeSender_19            | 6.00    | cop[tiflash] |               | ExchangeType: Broadcast                        |
|       │   └─Selection_18               | 6.00    | cop[tiflash] |               | not(isnull(test.t1.id))                        |
|       │     └─TableFullScan_17         | 6.00    | cop[tiflash] | table:a       | keep order:false                               |
|       └─Selection_22(Probe)            | 6.00    | cop[tiflash] |               | not(isnull(test.t1.id))                        |
|         └─TableFullScan_21             | 6.00    | cop[tiflash] | table:b       | keep order:false                               |
+----------------------------------------+---------+--------------+---------------+------------------------------------------------+

上記の実行計画では:

  • クエリ フラグメント[TableFullScan_17, Selection_18, ExchangeSender_19]は、小さなテーブル (テーブル a) からデータを読み取り、大きなテーブル (テーブル b) からのデータを含む各ノードにデータをブロードキャストします。
  • クエリ フラグメント[TableFullScan_21, Selection_22, ExchangeReceiver_20, HashJoin_43, ExchangeSender_46]は、すべてのデータを結合して TiDB に返します。

MPP モードでのEXPLAIN ANALYZEステートメント

EXPLAIN ANALYZEステートメントはEXPLAINに似ていますが、ランタイム情報も出力します。

以下は、単純なEXPLAIN ANALYZEの例の出力です。

EXPLAIN ANALYZE SELECT COUNT(*) FROM t1 GROUP BY id;

+------------------------------------+---------+---------+-------------------+---------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+----------------------------------------------------------------+--------+------+
| id                                 | estRows | actRows | task              | access object | execution info                                                                              | operator info                                                  | memory | disk |
+------------------------------------+---------+---------+-------------------+---------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+----------------------------------------------------------------+--------+------+
| TableReader_31                     | 4.00    | 2       | root              |               | time:44.5ms, loops:2, cop_task: {num: 1, max: 0s, proc_keys: 0, copr_cache_hit_ratio: 0.00} | data:ExchangeSender_30                                         | N/A    | N/A  |
| └─ExchangeSender_30                | 4.00    | 2       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:16.5ms, loops:1, threads:1}                                              | ExchangeType: PassThrough, tasks: [2, 3, 4]                    | N/A    | N/A  |
|   └─Projection_26                  | 4.00    | 2       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:16.5ms, loops:1, threads:1}                                              | Column#4                                                       | N/A    | N/A  |
|     └─HashAgg_27                   | 4.00    | 2       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:16.5ms, loops:1, threads:1}                                              | group by:test.t1.id, funcs:sum(Column#7)->Column#4             | N/A    | N/A  |
|       └─ExchangeReceiver_29        | 4.00    | 2       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:14.5ms, loops:1, threads:20}                                             |                                                                | N/A    | N/A  |
|         └─ExchangeSender_28        | 4.00    | 0       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:9.49ms, loops:0, threads:0}                                              | ExchangeType: HashPartition, Hash Cols: test.t1.id, tasks: [1] | N/A    | N/A  |
|           └─HashAgg_9              | 4.00    | 0       | batchCop[tiflash] |               | tiflash_task:{time:9.49ms, loops:0, threads:0}                                              | group by:test.t1.id, funcs:count(1)->Column#7                  | N/A    | N/A  |
|             └─TableFullScan_25     | 6.00    | 0       | batchCop[tiflash] | table:t1      | tiflash_task:{time:9.49ms, loops:0, threads:0}                                              | keep order:false                                               | N/A    | N/A  |
+------------------------------------+---------+---------+-------------------+---------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+----------------------------------------------------------------+--------+------+

EXPLAINの出力と比較すると、演算子ExchangeSenderのoperator info列にもtasksが表示されます。これは、クエリ フラグメントがインスタンス化される MPP タスクの ID を記録します。さらに、各 MPP オペレーターにはexecution info列にthreadsフィールドがあり、TiDB がこのオペレーターを実行するときの操作の並行性を記録します。クラスターが複数のノードで構成されている場合、この同時実行数は、すべてのノードの同時実行数を合計した結果です。