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【CMU 15-445】Lecture 12: Query Execution I 学习笔记

Query Execution I

  • Processing Models
    • Iterator Model
    • Materialization Model
    • Vectorization Model
  • Access Methods
    • Sequential Scan
    • Index Scan
  • Modification Queries
    • Halloween Problem

本节课主要介绍SQL语句执行的相关机制。

Processing Models

首先是处理模型,它定义了数据库系统执行查询计划的模式。常见的模型有以下三种:

  • Iterator Model
  • Materialization Model
  • Vectorized Model

Iterator Model

在迭代器模型中,每个算子由Open()、Next()和Close()三个函数组成。Open()与Close()分别代表计算的开始与停止,Next()表示该算子计算结果中的下一条记录。当Next()函数被调用时,算子将进行计算并返回下一条记录。在迭代器模型中,结果中的记录是一条一条产生的,这对带有LIMIT关键字的查询十分友好,方便控制输出的记录数量。
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Materialization Model

物化模型与迭代器模型截然不同,每个算子会将其输出打包起来(作为临时关系),作为其后继算子的输入或者最终结果。在物化模型中,每个算子的输出记录一次性产生,并输送给后续算子使用。该模型比较适合OLTP系统,因为不会产生太大的中间结果。
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Vectorization Model

向量化模型结合了物化模型与迭代器模型的特点,每次处理返回一定量的记录,也称为batch Model。该模型适合OLAP数据库,使得中间结果不需要溢出到磁盘,也可以减少Next函数的调用次数。
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Access Methods

在执行模型的叶子节点处,需要进行数据的访问,一般有两种方式:

  • from table
  • from index

Sequential Scan

从table中进行顺序的访问数据通常效率低下,需要一些优化,在之前的章节中已经介绍过许多优化了,这里重点介绍一个Zone Map的优化。思想很简单,就是对每一页数据预处理出一些聚合属性,比如MIN、MAX等等,加速聚合查询。
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Index Scan

通过索引的访问分为单索引与多索引。
单索引需要考虑不同场景下所用的索引属性,如下图所示。
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多索引则根据查询条件,在多个索引上查询结果并将结果集合做并集或者交集。
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Modification Queries

Halloween Problem

当涉及UPDATE查询时,由于UPDATE可能使得记录的物理位置发生改变,导致一个记录被更新两次。这个问题是在万圣节发现的,因此称为万圣节问题。
解决思路比较简单,在更新过程中维护已经更新过的记录ID即可。

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