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51.5. Planificateur/Optimiseur

La tâche du planificateur/optimiseur est de créer un plan d'exécution optimal. En fait, une requête SQL donnée (et donc, l'arbre d'une requête) peut être exécutée de plusieurs façons, chacune arrivant au même résultat. Si ce calcul est possible, l'optimiseur de la requête examinera chacun des plans d'exécution possibles pour sélectionner le plan d'exécution estimé comme le plus rapide.

[Note]

Note

Dans certaines situations, examiner toutes les façons d'exécuter une requête prend beaucoup de temps et de mémoire. En particulier, lors de l'exécution de requêtes impliquant un grand nombre de jointures. Pour déterminer un plan de requête raisonnable (mais pas forcément optimal) en un temps raisonnable, PostgreSQL™ utilise un Genetic Query Optimizer (voir Chapitre 60, Optimiseur génétique de requêtes (Genetic Query Optimizer)) dès lors que le nombre de jointures dépasse une certaine limite (voir geqo_threshold).

La procédure de recherche du planificateur fonctionne avec des structures de données appelés chemins, simples représentations minimales de plans ne contenant que l'information nécessaire au planificateur pour prendre ses décisions. Une fois le chemin le moins coûteux déterminé, un arbre plan est construit pour être passé à l'exécuteur. Celui-ci représente le plan d'exécution désiré avec suffisamment de détails pour que l'exécuteur puisse le lancer. Dans le reste de cette section, la distinction entre chemins et plans est ignorée.

51.5.1. Engendrer les plans possibles

Le planificateur/optimiseur commence par engendrer des plans de parcours de chaque relation (table) invididuelle utilisée dans la requête. Les plans possibles sont déterminés par les index disponibles pour chaque relation. Un parcours séquentiel de relation étant toujours possible, un plan de parcours séquentiel est systématiquement créé. Soit un index défini sur une relation (par exemple un index B-tree) et une requête qui contient le filtre relation.attribut OPR constante. Si relation.attribut correspond à la clé de l'index B-tree et OPR est un des opérateurs listés dans la classe d'opérateurs de l'index, un autre plan est créé en utilisant l'index B-tree pour parcourir la relation. S'il existe d'autres index et que les restrictions de la requête font correspondre une clé à un index, d'autres plans sont considérés. Des plans de parcours d'index sont également créés pour les index dont l'ordre de tri peut correspondre à la clause ORDER BY de la requête (s'il y en a une), ou dont l'ordre de tri peut être utilisé dans une jointure de fusion (cf. plus bas).

Si la requête nécessite de joindre deux, ou plus, relations, les plans de jointure des relations sont considérés après la découverte de tous les plans possibles de parcours des relations uniques. Les trois stratégies possibles de jointure sont :

  • jointure de boucle imbriquée (nested loop join) : la relation de droite est parcourue une fois pour chaque ligne trouvée dans la relation de gauche. Cette stratégie est facile à implanter mais peut être très coûteuse en temps. (Toutefois, si la relation de droite peut être parcourue à l'aide d'un index, ceci peut être une bonne stratégie. Il est possible d'utiliser les valeurs issues de la ligne courante de la relation de gauche comme clés du parcours d'index à droite.)

  • jointure de fusion (merge join) : chaque relation est triée selon les attributs de la jointure avant que la jointure ne commence. Puis, les deux relations sont parcourues en parallèle et les lignes correspondantes sont combinées pour former des lignes jointes. Ce type de jointure est plus intéressant parce que chaque relation n'est parcourue qu'une seule fois. Le tri requis peut être réalisé soit par une étape explicite de tri soit en parcourant la relation dans le bon ordre en utilisant un index sur la clé de la jointure ;

  • jointure de hachage (hash join) : la relation de droite est tout d'abord parcourue et chargée dans une table de hachage en utilisant ses attributs de jointure comme clés de hachage. La relation de gauche est ensuite parcourue et les valeurs appropriées de chaque ligne trouvée sont utilisées comme clés de hachage pour localiser les lignes correspondantes dans la table.

Quand la requête implique plus de deux relations, le résultat final doit être construit à l'aide d'un arbre d'étapes de jointure, chacune à deux entrées. Le planificateur examine les séquences de jointure possibles pour trouver le moins cher.

Si la requête implique moins de geqo_threshold relations, une recherche quasi-exhaustive est effectuée pour trouver la meilleure séquence de jointure. Le planificateur considère préférentiellement les jointures entre paires de relations pour lesquelles existe une clause de jointure correspondante dans la qualification WHERE (i.e. pour lesquelles existe une restriction de la forme where rel1.attr1=rel2.attr2). Les paires jointes pour lesquelles il n'existe pas de clause de jointure ne sont considérées que lorsqu'il n'y a plus d'autre choix, c'est-à-dire qu'une relation particulière n'a pas de clause de jointure avec une autre relation. Tous les plans possibles sont créés pour chaque paire jointe considérée par le planificateur. C'est alors celle qui est (estimée) la moins coûteuse qui est choisie.

Lorsque geqo_threshold est dépassé, les séquences de jointure sont déterminées par heuristique, comme cela est décrit dans Chapitre 60, Optimiseur génétique de requêtes (Genetic Query Optimizer). Pour le reste, le processus est le même.

L'arbre de plan terminé est composé de parcours séquentiels ou d'index des relations de base, auxquels s'ajoutent les nœuds des jointures en boucle, des jointures de tri fusionné et des jointures de hachage si nécessaire, ainsi que toutes les étapes auxiliaires nécessaires, telles que les nœuds de tri ou les nœuds de calcul des fonctions d'agrégat. La plupart des types de nœud de plan ont la capacité supplémentaire de faire une sélection (rejet des lignes qui ne correspondent pas à une condition booléenne indiquée) et une projection (calcul d'un ensemble dérivé de colonnes fondé sur des valeurs de colonnes données, par l'évaluation d'expressions scalaires si nécessaire). Une des responsabilités du planificateur est d'attacher les conditions de sélection issues de la clause WHERE et le calcul des expressions de sortie requises aux nœuds les plus appropriés de l'arbre de plan.