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一条sql是如何执行的详解

article 2024/11/15 2:19:00

一条sql是如何执行的详解

1. SQL 解析（Parsing）

2. 查询重写（Query Rewrite）

3. 查询规划（Query Planning）

4. 查询执行（Query Execution）

5. 结果返回

示例：查询执行流程

总结

🎈边走、边悟🎈迟早会好

一条 SQL 查询在 PostgreSQL（以及大多数关系型数据库）中的执行过程可以分为多个阶段。每个阶段都对应特定的任务，从 SQL 解析到最终获取查询结果。以下是 SQL 查询执行过程的详细拆解：

当用户提交一条 SQL 语句后，PostgreSQL 首先进入解析阶段。这个阶段主要有以下几个步骤：

输出：在这个阶段，SQL 语句被转换为一个内部的解析树（parse tree）。

在解析树生成后，PostgreSQL 会检查是否有任何规则（rules）适用，并根据这些规则对查询进行重写。重写规则（如视图的定义）可能会改变原始的 SQL 查询，生成新的查询树。

例如：

输出：生成经过重写的查询树。

这个阶段，查询规划器（Query Planner）负责将重写后的查询树转换为执行计划。查询规划器会决定如何最有效地访问数据，主要涉及以下步骤：

候选执行计划生成：查询规划器生成多个可能的执行计划。例如：
- 使用顺序扫描（Sequential Scan）扫描表中的所有行。
- 使用索引扫描（Index Scan）根据索引快速定位数据。
- 是否需要执行连接（JOIN）操作，以及选择哪种连接算法（嵌套循环、哈希连接、归并连接）。
成本估算（Cost Estimation）：查询规划器会为每个候选计划估算成本。成本基于以下因素：
- I/O 成本：数据从磁盘读取到内存的成本。
- CPU 成本：处理每行数据的计算成本。
- 行数估计：查询中每个步骤的结果集大小估计。

PostgreSQL 使用统计信息（如表中行的数量、索引的选择性、列的分布等）来进行成本估算。

输出：生成最终的执行计划（execution plan），这是系统决定如何执行查询的详细步骤。

一旦执行计划确定下来，查询执行器（Query Executor）开始按照计划一步步执行操作。主要的执行步骤包括：

扫描（Scan）：执行器按照计划选择的扫描方式（如顺序扫描、索引扫描）读取数据。
- 如果是顺序扫描，则逐行读取表中的数据。
- 如果是索引扫描，则使用索引来定位特定的行。
过滤（Filter）：对于每一行数据，执行器会根据 WHERE 子句条件进行过滤，确保仅保留符合条件的行。
连接（Join）：如果查询涉及多个表，执行器会根据选择的连接算法（如嵌套循环连接、哈希连接）对这些表的数据进行连接处理。
排序（Sort）和分组（Group）：如果查询要求对数据进行排序（ORDER BY）或分组（GROUP BY），执行器会在获取数据后进行这些操作。
投影（Projection）：执行器会根据 SELECT 子句中的字段选择要返回的列，并忽略未被选中的列。
返回结果：最终结果集根据执行计划一步步执行并返回给客户端。

执行器生成的结果集会逐行或批量地返回给客户端，直到所有匹配的记录都返回。

假设你有一个简单的查询：

SELECT name, salary FROM employees WHERE department_id = 10 ORDER BY salary DESC;

SQL 解析：
- 解析器将 SQL 拆解为标识符：SELECT、name、salary、employees、WHERE、department_id、ORDER BY、DESC。
- 检查 employees 表是否存在，name、salary、department_id 是否是合法字段。
查询重写：
- 如果 employees 是一个视图，SQL 会被重写为查询基础表。
查询规划：
- PostgreSQL 会分析是否有适合 department_id 的索引。如果有索引，可以使用索引扫描来提高效率。
- 生成多个候选计划，例如顺序扫描、索引扫描，并计算各自的成本。
- 选择成本最低的计划。假设选择了索引扫描方式。
查询执行：
- 执行器根据选择的计划，使用索引扫描从 employees 表中查找 department_id = 10 的记录。
- 过滤不符合条件的行。
- 根据 salary 列对数据进行排序。
结果返回：
- 按 salary 排序后的记录逐行返回给客户端。