any/all 子查询优化规则的原理与解析 | OceanBase查询优化

背景

在通常情况下，当遇到包含any/all子查询的语句时，往往需要遵循嵌套执行的方式，因此其查询效率较低。Oceanbase中制定了相应的any/all子查询优化规则，能够能够识别并优化符合条件的any/all子查询，从而有效提升查询的性能。

any/all子查询优化规则的基本原理

any/all子查询优化规则主要包含对以下两种情况的处理：

1. min/max改写：当any/all子查询的表达式类型为比较运算符时，将子查询改写为min/max聚合子查询。
2. any/all消除：当any/all子查询的内容为单个表达式时，将any/all子查询转换为普通子查询，在simplify规则执行时会消除该子查询。

min/max改写

考虑如下情况：

SELECT * FROM t1 WHERE c1 > ALL(SELECT c1 FROM t2) 

上述例子在默认情况下，需要按照嵌套的方式执行，即对父查询中的每一条记录，都需要判断是否满足子查询中的条件。结合该语句的语义，可以将子查询条件进行如下改写：

SELECT * FROM t1 WHERE c1 > ALL(SELECT max(c1) FROM t2)

经过改写后，子查询被转换成了聚合子查询。在实际执行时，可以将子查询先行聚合，然后将得到的结果用于父查询的过滤，从而大大提升了查询效率。

any/all消除

考虑如下情况：

SELECT * FROM t1 WHERE c1 > ALL(SELECT 100)

上述例子中的子查询为单表达式，可以移除any/all，如下所示：

SELECT * FROM t1 WHERE c1 > (SELECT 100)

在simpify规则执行时，会进一步消除子查询。

代码解析

any/all子查询优化规则的入口为ObTransformSubqueryCoalesce::transform_one_stmt，该函数最终调用do_transform_any_all函数进行优化，执行流程如下：

1. 调用transform_any_all_as_min_max函数对any/all子查询语句进行min/max改写。
2. 调用eliminate_any_all_before_subquery函数将单表达式的any/all子查询转化为普通子查询。

transform_any_all_as_min_max函数负责将any/all子查询改写为聚合子查询，能够被改写的子查询需要满足如下条件：

1. 子查询对应的表达式必须为>，>=，<，<=中的一种。
2. 子查询必须只包含一个select列，且该列需要属于某个索引前缀。
3. 如果子查询为all类型，则select列必须为非空列。

该函数最终调用do_transform_any_all_as_min_max函数进行改写，该函数主要将select列替换成对应列的min/max表达式，对于all类型的子查询，需要额外添加having非空条件，如下所示：

having max/min(col) is not null

eliminate_any_all_before_subquery函数负责将单表达式的any/all子查询转换为普通子查询，该函数执行逻辑较为简单，这里不再赘述。

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