查询优化器概览

本页面介绍了 Spanner 查询优化器及其优势。

概览

Spanner SQL 查询优化器将描述查询所需数据的声明性 SQL 语句转换为命令式执行计划，该执行计划描述一种精确获取这些数据的方法。将声明性语句转换为查询执行计划的过程涉及对用于表示查询的树结构的转换。在生成执行计划的过程中，优化器会保留原始 SQL 查询的逻辑含义，以便返回正确的行。

优化器的另一个重要作用是生成高效的执行计划。

Spanner 优化器如何制定高效的执行计划？

Spanner 的优化器结合使用成熟的启发法和基于费用的优化来生成高效的计划。一些启发法非常简单，例如“在远程机器上执行过滤，而不是将数据拉取到本地机器”。其他启发法更为复杂，但仍具有移动逻辑的原则，使得数据量更接近数据。在将数据分开存放在多台机器中的系统中，该原则尤其重要。

并非所有执行决策都可以利用这种固定规则有效地做出，因此 Spanner 的优化器还会根据预估的替代费用来做出决策。此类费用估算使用查询的结构、数据库架构以及查询片段将产生的数据量估算值计算得出。例如，如果查询出现在查询中，则 Spanner 将估算 Songs 表中有多少行符合过滤条件 SongGenre = "Country" 的条件。为帮助计算此类估算值，Spanner 会定期收集统计信息，以确定数据库中数据分布的特征。

此外，Spanner 还可以自动确定是否应针对查询使用面向行或列的处理方法，从而优化查询执行。如需了解详情，请参阅优化扫描。

如需详细了解查询执行计划以及 Spanner 如何使用查询执行计划在分布式环境中执行查询，请参阅查询执行计划。

查询优化器版本控制

随着时间的推移，Spanner 查询优化器会不断发展，从而增加查询执行计划中的选项集，并提高为这些选择提供依据的估算值的准确性，从而实现更高效的查询执行计划。

Spanner 将优化器更新作为新的查询优化器版本发布，以提高其查询执行计划的效率。如需详细了解不同的版本，请参阅 Spanner 查询优化器版本。

查询优化器统计信息软件包

Spanner 维护表列的数据分布统计信息，以帮助估算查询将生成多少行。查询优化器使用这些估算值来帮助选择最佳查询执行计划。这些统计信息由 Spanner 定期更新。由于统计信息用于选择查询执行计划，因此当统计信息更新时，Spanner 可能会更改其用于查询的查询计划。

默认情况下，数据库会自动使用最新生成的统计信息软件包。您可以将数据库固定到较早的统计信息软件包版本。您还可以选择使用并非最新的统计信息软件包来运行个别查询。

构建新的统计信息软件包

Spanner 每三天会自动生成新的统计信息软件包。如需手动构建新的统计信息软件包，请使用 GoogleSQL ANALYZE DDL 语句或 PostgreSQL ANALYZE DDL 语句。

在对数据库的数据或架构进行重大更改后，构建新的统计信息包有助于提升查询性能。如果发生以下情况，最佳做法是构建新的统计信息软件包：

  • 数据库会处理大量的插入、更新或删除操作。
  • 您将向数据库添加新的索引。
  • 您在表格中添加新列。

运行 ANALYZE DDL 语句会更新您的架构，并启动长时间运行的操作。

Spanner 执行完语句后，查询优化器最多需要十分钟才能在其查询规划中纳入新的统计信息软件包。

统计信息软件包的垃圾回收

Spanner 中的统计信息软件包自创建起会保留 30 天，之后将进入垃圾回收阶段。

Spanner 内置 INFORMATION_SCHEMA.SPANNER_STATISTICS 表包含可用统计信息软件包的列表。此表中的每一行按名称列出一个统计信息软件包，且名称包含给定软件包的创建时间戳。每个条目还包含一个名为 ALLOW_GC 的字段，用于定义是否可以对软件包进行垃圾回收。

您可以将整个数据库固定到该表中列出的任何一个软件包。只要数据库固定到此软件包，就不会对固定的统计信息软件包进行垃圾回收，并且 ALLOW_GC 的值会被忽略。如需将特定统计信息软件包用于个别查询，该软件包必须通过 ALLOW_GC=FALSE 列出或已固定。这可以防止在对统计信息包进行垃圾回收后查询失败。您可以使用 GoogleSQL ALTER STATISTICS 或 PostgreSQL ALTER STATISTICS DDL 语句更改 ALLOW_GC 的值。

包裹保留和个人身份信息 (PII)

根据标准行业做法，统计信息软件包包含列数据的直方图。这有助于查询优化器选择最佳查询计划。直方图是使用值的小样本构建的。这个小数据集可能包含个人身份信息。

Spanner 会定期创建新的统计信息软件包，并将其默认保留 30 天。因此，从数据库中删除的少量值样本可能会在统计直方图中额外保留 30 天。系统不会对使用 optimizer_statistics_package 数据库选项固定的统计信息软件包或带有 ALLOW_GC=FALSE 选项的软件包进行垃圾回收。这些软件包中的直方图可能包含从数据库中删除较长一段时间的值。此外，统计信息软件包的内容也包含在数据库备份中。

优化器统计信息在存储时会采用与用户数据相同的加密方式。

这些软件包所需的总存储空间通常不到 100 MB，并且会计入您的总存储费用。

后续步骤