高级SQL优化 | SAT-TC重写优化

本篇属于高级SQL优化系列专题中的一篇，高级SQL优化系列专题介绍PawSQL引擎优化算法原理及优化案例，欢迎大家订阅。

定义

本文介绍PawSQL及数据库优化器中实现的SAT-TC(Satisfiability-Transitive Closure) 重写优化，SAT-TC重写优化会分析一组谓词，并试图判断:

1. 谓词间是否存在矛盾(例如 c_custkey=1 AND c_custkey=0),或者
2. 是否可以从谓词集中推断出新的谓词(例如 c_custkey=1 AND c_custkey=o_custkey 意味着 o_custkey=1)。
3. 谓词是否可以简化(例如 c_custkey <> c_custkey or c_name = 'b' 可以简化为 c_name = 'b')

SAT优化与TC优化其实是两个单独的重写优化方法，但是它们两个联系紧密且经常相互作用，所以他们常在一起被使用。

收益

• 数据库避免了不必要的谓词评估
• 为优化器的规划提供额外的候选路径
• 可以触发其他重写优化规则
• 为PawSQL的索引推荐提供更多候选列

TC (Transitive Closure) 优化

传递闭包优化（TC）指的是从现有的谓词集合中推断出新的谓词。

示例

• 原查询

select o_custkey as cust_no, l_extendedprice * (1 - l_discount)  
from orders, lineitem
where l_orderkey = o_orderkey
and l_orderkey = 'ORD1234';

• 重写后查询

select o_custkey as cust_no, l_extendedprice * (1 - l_discount)
from orders, lineitem
where l_orderkey = o_orderkey
and l_orderkey = 'ORD1234'
and o_orderkey = 'ORD1234';

PawSQL支持的TC优化包括：

SAT(Satisfiability) 优化

SAT优化对查询条件进行逻辑演算简化，分析条件表达式是否存在矛盾或重叠，移除冗余和不可能成立的条件，用简化后的表达式替换原条件。

示例:

• 原查询

select c.c_name FROM customer c 
where c.c_name = 'John' and c.c_name = 'Jessey'

• 重写后查询

select c.c_name from customer as c where 1 = 0

PawSQL支持的SAT优化包括:

其中：

• Condition为任意条件表达式或是表达式的组合；
• T.C opr 'constant' 为任意的NFC(NULL拒绝条件)，opr可以为 =，>, >=, <, <=，IN, BETWEEN等操作符;
• T.C 为数据库中表T的C列。

注：所有的SAT及TC的基础规则可以相互触发，直至无法进行进一步转换或简化。

关于PawSQL

PawSQL专注数据库性能优化的自动化和智能化，支持MySQL，PostgreSQL，openGauss，Oracle等，提供的SQL优化产品包括

• PawSQL Cloud，在线自动化SQL优化工具，支持SQL审查，智能查询重写、基于代价的索引推荐，适用于数据库管理员及数据应用开发人员，
• PawSQL Advisor，IntelliJ 插件, 适用于数据应用开发人员，可以IDEA/DataGrip应用市场通过名称搜索“PawSQL Advisor”安装。
• PawSQL Engine, 是PawSQL系列产品的后端优化引擎，可以以docker镜像的方式独立安装部署，并通过http/json的接口提供SQL优化服务。