此文章主要向大家講述的是DB2 并行版本中的查詢優(yōu)化的操作步驟，同時本文也有對查詢優(yōu)化與查詢計劃生成、所有操作的并行化以及子查詢處理需要注意的問題包括那些內(nèi)容的描述，以下就是文章的主要內(nèi)容講述。

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查詢

1、簡介

SN, GAMMA, BUBBA,

SM, XPRS

DB2 Parallel Edition(DB2 PE) 運行于 AIX 并行機上，例如 SP2 等。它基于 SN 的體系結(jié)構(gòu)和 Function Shipping 執(zhí)行模型，提供了可擴展性和大處理能力。基于代價優(yōu)化，其代價考慮了 CPU 、 IO 和消息傳遞。保證 ACID 特性，并行化的工具包括：

Load,Import，Reorganize Data，Create Index。還提供了一個并行數(shù)據(jù)重組織工具 Redistribute 有效的更正和處理負載不均衡。 Function shipping 指的是在數(shù)據(jù)存儲地點進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)操作，進行必要的數(shù)據(jù)過濾，從而減少網(wǎng)絡(luò)之間傳遞的數(shù)據(jù)量。系統(tǒng)設(shè)置了服務(wù)協(xié)調(diào)者，負責(zé)接受用戶輸入的 SQL 語句、分發(fā)查詢執(zhí)行任務(wù)和返回最終結(jié)果。除此之外，需要做的工作有：

生成并行DB2 并行版本中的查詢執(zhí)行計劃、數(shù)據(jù)和控制流、進程管理、并行事務(wù)和封鎖管理、并行工具。

支持 HASH 數(shù)據(jù)分片，擴展了 DDL ：

 
 
 

  
  
  
CREATE NODEGROUP GROUP_1 ON ONODES(1 TO 32,40,45,48);   
  
  
  
CREATE TABLE PARTS(Partkey integer, Partno integer) IN GROUP_1   
  
  
  
PARTITIONING KEY(Partkey) USING HASHING;   
  
  
  
CREATE TABLE PARTSUPP(Partkey integer, Suppkey integer) IN GROUP_1   
  
  
  
PARTITIONING KEY(Partkey) USING HASHING;  
 
 
 

HASH 函數(shù)是系統(tǒng)內(nèi)置的。不同表在分片列上屬性值相同的元組被劃分到同一個結(jié)點。這樣的表稱為 collocated 。于是在這些表上的等值連接稱為 collocated joins 。例如 PARTSx (Partkey=Partkey) PARTSUPP 。

2 、查詢優(yōu)化

(1) 代價優(yōu)化——考慮了操作的固有并行性和消息通訊的代價；

(2) 綜合利用數(shù)據(jù)分布信息——利用基表和中間結(jié)果表的數(shù)據(jù)分布和分片信息；

(3) 透明的并行性——幾乎不需要從重寫查詢。

2.1 擴展的操作符

系統(tǒng)可以利用串行版本的基本操作，例如 Scan 等，但是還需要擴展：

(1) 用于控制多個子任務(wù)協(xié)同執(zhí)行的操作——協(xié)調(diào)者；

(2) 進程間通訊操作 send/receive ， send 可以是廣播或者單播， receive 可以是 merge 多個有序的輸入，也可以是 FIFO。

2.2 分片方法

DB2 的分片方法可以看作一個有效的負載均衡工具。優(yōu)化器充分利用分片和結(jié)點組的信息，優(yōu)化查詢，例如 collocated joins。

2.3 查詢優(yōu)化和查詢計劃生成

查詢優(yōu)化器所做的主要工作有： 1) 選擇優(yōu)化的連接次序， 2) 確定基本表的存取方法和連接方式， 3) 決定操作的執(zhí)行結(jié)點，例如數(shù)據(jù)的重新分片， 4) 計算查詢執(zhí)行代價要考慮系統(tǒng)資源消耗和響應(yīng)時間。 DB2 PE 采用了簡化的規(guī)則：

1) 在自底向上產(chǎn)生DB2 并行版本中的查詢執(zhí)行計劃的時候，累計每個結(jié)點所占用的系統(tǒng)資源，其中的***值作為系統(tǒng)響應(yīng)時間。忽略了協(xié)調(diào)者的執(zhí)行代價，以及多進程干擾的復(fù)雜性；

2) 在所有可能執(zhí)行連接的節(jié)點子集中決定執(zhí)行結(jié)點時，只考慮其中的一部分結(jié)點，例如內(nèi)表分片所在的結(jié)點，外表分片所在的結(jié)點，以及其他的一些結(jié)點（沒有具體的說明）。由此簡化了計劃生成的搜索空間，保持在串行搜索空間的線性比例上。

連接操作的執(zhí)行方法包括： collocated, directed, broadcast, repartitioned 。 directed join 指的是連接在一個輸入關(guān)系所在的節(jié)點進行，而把另外一個關(guān)系的元組發(fā)送到適當?shù)墓?jié)點（例如在一個輸入關(guān)系的分片屬性上做等值連接）。 repartitioned join 指的是重新分布輸入的連個關(guān)系，例如做等值連接時。 broadcat join 指的是在連接之前把其中一個關(guān)系的元組廣播到另一個關(guān)系所在的節(jié)點組，這可以對應(yīng)于任意類型的連接。

基于代價的優(yōu)化——兩階段優(yōu)化不再適合。數(shù)據(jù)分片和放置對查詢計劃的選擇有很大的影響。

2.4 所有操作的并行化

1、聚集操作——在各個子任務(wù)執(zhí)行聚集函數(shù)，必要時在全局執(zhí)行***的處理。對 Group By 子局來說，重新分片可能比直接采用輸入數(shù)據(jù)具有更好的并行性。

2、集合操作——采用 collocated, repartitioned 策略。注意 UNION 可以是一個 N 元操作。

3、帶有子查詢的 Insert 語句， Update 和 Delete 語句—— Insert 語句和子查詢可能是 collocated ?；蛘卟捎?directing 方式。 Update 和 Delete 總是和相應(yīng)的查詢 collocated （ Update 如果發(fā)生在分片屬性上，還需要考慮重新分片受到影響的元組）。

4、外連接——主要的策略與普通的連接一致，但是要避免產(chǎn)生多個由于沒有匹配元組而產(chǎn)生的結(jié)果元組。

5、子查詢——把子查詢的結(jié)果發(fā)送到計算包含子查詢的謂詞的節(jié)點采用 collocated, directed, broadcast 方法。

3. 子查詢的處理

嵌套查詢的例子：

 
 
 

  
  
  
select *  
  
  
  
from t1  
  
  
  
where t1.a in (select b   
  
  
  
from t2   
  
  
  
where t2.c = t1.a and t2.d in (select b   
  
  
  
from t3   
  
  
  
where t3.a = 10   
  
  
  
));  
 
 
 

最里面的子查詢只需要執(zhí)行一次即可。但是下面的查詢則不然：

 
 
 

  
  
  
select *  
  
  
  
from t1   
  
  
  
where t1.a in ( select b   
  
  
  
from t2   
  
  
  
where t2.c = t1.a and t2.d in ( select b   
  
  
  
from t3   
  
  
  
where t3.a = t1.f   
  
  
  
));   
 
 
 

子查詢處理需要注意的問題包括：

(1) 避免為每個外查詢產(chǎn)生的元組啟動一個子DB2 并行版本中的查詢，這樣的代價太大了；

(2) 保證產(chǎn)生外查詢元組的不同節(jié)點不會因為子查詢的執(zhí)行而串行化；

(3) 保證正確的外查詢節(jié)點得到執(zhí)行的結(jié)果；

(4) 盡量下移謂詞，從而減少數(shù)據(jù)的傳輸。

名稱欄目：DB2并行版本中的查詢優(yōu)化登峰造極！
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