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梧桐数据库（WuTongDB）：RBO（Rule-Based Optimizer）优化器简介

news 2025/7/20 20:49:56

RBO（Rule-Based Optimizer，基于规则的优化器） 是一种早期的数据库查询优化方法，它通过预定义的一组规则来决定查询的执行计划，而不是像 CBO（Cost-Based Optimizer，基于成本的优化器） 那样根据查询的执行成本动态选择最优方案。RBO在一些旧的数据库系统中被广泛使用，后来逐渐被CBO取代。

RBO 的主要特性

基于规则的优化：
RBO 使用一组固定的优化规则，这些规则决定了查询的执行顺序和方式。它不会根据实际数据的变化进行调整，而是基于静态规则来优化查询。例如，RBO 总是优先选择索引扫描，即使在某些情况下全表扫描可能更有效。
不依赖统计信息：
RBO 不依赖于表或索引的统计数据（如表的大小、行数、数据分布等），这使得它对查询的优化是静态的，不能根据实际数据特性动态调整执行计划。
固定的执行顺序：
在查询优化时，RBO 通常会按照固定的执行顺序，比如总是优先选择嵌套循环连接（nested loop join），而不考虑其他连接方式（如哈希连接、合并连接）的潜在优势。
简单且执行计划生成速度快：
由于不需要计算多种执行计划的成本，RBO 能够快速生成执行计划。这在查询简单、数据库规模较小的情况下可以带来性能上的优势。

RBO 的优化规则

RBO 通过一系列的固定规则来优化查询，以下是一些常见的优化规则：

索引优先：
RBO 通常优先选择使用索引，即使在数据量较大的情况下，全表扫描可能更有效率。
连接顺序固定：
对于多表连接查询，RBO 通常按照查询中表的出现顺序来决定连接的顺序，不会考虑不同表的大小或数据分布。
谓词下推：
如果查询中有 WHERE 子句，RBO 会尝试尽早过滤数据，例如在索引扫描阶段应用过滤条件。

RBO 的优缺点

优点：

简单易用：
RBO 规则简单，容易实现，尤其在早期的数据库系统中，它是一种相对容易理解和实现的优化方法。
执行计划确定性：
由于 RBO 采用的是固定规则，某个查询在相同的条件下总是会生成相同的执行计划。这种确定性对某些数据库环境下的调试和维护是有利的。
适用于小规模、简单数据库：
对于数据量较小、查询结构简单的数据库，RBO 的性能可能与 CBO 相当，且优化过程更加快速。

缺点：

缺乏灵活性：
RBO 无法根据数据特性（如表的大小、数据分布等）调整执行计划，在大数据量或复杂查询的场景下，RBO 的执行计划往往不够高效。
忽略统计信息：
RBO 不使用统计信息，无法动态地根据实际数据来选择最优的执行方式，这在现代动态变化的数据库中是一大劣势。
对复杂查询优化不佳：
由于规则固定，RBO 很难优化复杂的 SQL 查询，尤其是在多表连接、子查询等场景中，RBO 的执行计划往往是次优的。

RBO 的历史背景与应用

在早期的关系型数据库系统中，RBO 是主流的优化器。例如：

Oracle：早期版本的 Oracle 数据库使用 RBO 作为主要的优化方法，直到 Oracle 8 引入 CBO，RBO 逐渐被淘汰，最终在 Oracle 10g 中被完全废弃。
其他遗留系统：一些旧的数据库系统仍然保留了 RBO，主要是为了向旧应用提供兼容性。

RBO 的使用场景

虽然 RBO 在现代数据库系统中已经很少使用，但在一些特定场景下仍然有应用价值：

遗留系统：某些遗留数据库系统依赖于 RBO，并且由于历史原因或成本问题，无法迁移到 CBO。
小型数据库：对于小规模的数据库，数据变化较少，查询结构简单的场景下，RBO 的性能仍然可以接受，且生成执行计划的时间较短。
实时性要求较高的系统：在某些对查询优化速度要求极高的系统中，RBO 的固定规则可以带来快速的计划生成时间。

RBO 和 CBO 的对比

特性	RBO	CBO
优化方式	基于规则	基于成本估算
使用统计信息	不使用	使用表、索引等统计信息
生成计划速度	快，规则固定	慢，需计算多个计划的成本
适用场景	小型、简单数据库，静态数据	大型、复杂数据库，动态变化的数据
灵活性	低，固定规则	高，能适应不同的数据和查询场景

总结

RBO 作为一种早期的查询优化技术，在历史上有着重要的应用，但其缺乏灵活性、无法利用统计信息的缺点，使得它在现代数据库中逐渐被 CBO 取代。尽管如此，RBO 仍然在某些特定场景中发挥作用，尤其是在数据规模较小或对优化速度有极高要求的系统中。

产品简介

梧桐数据库（WuTongDB）是基于 Apache HAWQ 打造的一款分布式 OLAP 数据库。产品通过存算分离架构提供高可用、高可靠、高扩展能力，实现了向量化计算引擎提供极速数据分析能力，通过多异构存储关联查询实现湖仓融合能力，可以帮助企业用户轻松构建核心数仓和湖仓一体数据平台。
2023年6月，梧桐数据库（WuTongDB）产品通过信通院可信数据库分布式分析型数据库基础能力测评，在基础能力、运维能力、兼容性、安全性、高可用、高扩展方面获得认可。

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