概要：

SQL语句在执行时会转换为执行计划，若其中包含了子查询或子链接并且不能被优化，则执行计划会生成子计划（查看AntDB的执行计划时看到标记为SubPlan[1] 的部分即为子计划）。在整个AntDB数据库中，子计划是SQL语句执行计划的重要组成部分，对执行计划的执行性能产生非常重要的影响。

一般子计划的执行依赖上层的执行结果作为输入参数，了解子计划如何获取上层Plan的参数传递，如何将执行的结果参数传递到上层以及子计划在AntDB数据库中如何执行等问题都是子计划执行流程和进行优化的关键点，本文将针对这些问题重点描述AntDB子计划的参数传递的设计和主要执行流程。

01什么是子计划

子计划在亚信安慧AntDB数据库中一般是通过查询SQL语句转换而来，以下是一个生成子计划的示例，一共有三张表，分别为t/t1/t2，其表结构如下：

图1：t/t1/t2表结构

表中数据如下：

图2：t/t1/t2表中示例数据

示例语句为：

SELECT c1, (SELECT i FROM t1 b WHERE b.j=(SELECT c.i FROM t2 c WHERE c.c4=a.c4)) i FROM t a;

通过explain解析的执行计划如下图：

图3：示例SQL执行计划

可以看到这里的SubPlan 2即是一个子计划，对应SQL语句中的(SELECT i FROM t1 b WHERE b.j=(SELECT c.i FROM t2 c WHERE c.c4=a.c4)) i 这部分，对外层依赖表t的c4字段。

InitPlan 1则是一个对外层无参数依赖的SubPlan，对应SQL语句中的SELECT c.i FROM t2 c WHERE c.c4=a.c4。

后续说明以此示例为参考。

02AntDB子计划的生成流程

图4：子计划关联部分数据结构

子计划生成主要需要两个数据结构：PlannerGlobal和PlannerInfo

PlannerGlobal的作用主要是在优化器对SQL语句的优化过程中记录全局信息，其中的subplans即用来记录所有的子计划，而paramExecTypes则用来记录参数的类型列表；

PlannerInfo的作用主要是对每层SQL语句进行分析使之生成对应的执行路径，同时将需要的参数等信息记录在plan_params中。

子计划主要的生成流程

子计划生成主要涉及到以下4个步骤：

1）当优化器开始工作时，首先会生成一个Plannerglobal数据结构的全局的glob对象，且在优化器对SQL语句分析过程中，所有生成的子计划都将保存在glob的subplans中；

2）其次对SQL语句的输出列，条件等进行表达式分析，如果SQL语句中包含有参数引用，那么最终会调用到参数分析assign_param_for_var函数进行参数的生成和记录；

3）接着根据优化信息和参数生成对应的SubPlan；

4）最后生成PlannedStmt，将PlannerGlobal的subplans转换到PlannedStmt的subplans字段中，方便后续的计划执行。

主体流程如下：

图5：生成子计划的主要流程图

步骤一：

优化过程中，会逐步调用到列、表达式分析函数preprocess_qual_conditions，而此函数最终会调用到参数分配函数assign_param_for_var，在此函数中分配子计划对上层依赖的参数全局paramId并放到PlannerInfo的plan_params中，此过程的主要流程又是在assign_param_for_var函数中完成的，其流程如下：

图6：生成参数的主要流程图

步骤二：

生成子计划(build_subplan)的流程：

图7：生成子计划流程图

此步骤中root->plan_params会在生成SubPlan时转换为Subplan的args。

步骤三：

最后在生成PlannedStmt时，将global的subplans放到PlannedStmt->subplans上，paramExecTypes则放到PlannedStmt-> paramExecTypes上。

从数据结构的角度看，相关优化数据转换过程如下图：

图8：子计划生成数据结构转换过程图

即最终的PlannedStmt上包含了subplans和paramExecTypes两种函数，subplans中又包含了记录参数信息的args列表，后续将根据这些信息开始执行Plan，最终输出的参数数据如下图所示：

图9：输出参数据结构及关系图

03

AntDB Subplan节点执行流程

Subplan的状态初始化

AntDB中所有的plan执行都需要先执行初始化操作，生成对应的state。

EState是执行器Executor的记录状态，EState->es_param_exec_vals被当作是子计划和外层交换数据的通讯“中介”，在执行器初始化时，根据执行计划的参数个数初始化es_param_exec_vals，为每个参数生成一个空间。

在standard_ExecutorStart函数初始化es_param_exec_vals后，将调用InitPlan进行Plan的状态初始化，InitPlan内部会对所有的subplan进行初始化。

ExecInitNode会调用到ExecInitSubplan，在subplan的初始化过程中，会根据subplan->args进行一对一初始化，如下图的ExecInitExprList函数按照调用顺序：

ExecInitExprList->ExecInitExpr->ExecInitExprRec

根据调用到的具体参数类型，设置相应的opcode和获取执行函数，如ExecJustConst、ExecJustScanVarVirt等等。

初始化过程如下：

图10：参数初始化过程图

Subplan的执行流程

以上示例中，子计划最终嵌入在父Plan的列信息表达式中。执行计划如下：

• 执行正常的t表fetch
• 执行投影操作时，将触发子计划的执行链，从ExecScan一直到ExecProject，最终调用到ExecScanSubPlan
• 在ExecScanSubPlan中，启动真正的子计划执行
• 获取所需的外部参数
• 直接遍历参数列表，并执行相应的执行表达式（因为在上一步，所需的执行表达式已经存储在state中）

04结论

至此，我们完整的梳理了AntDB-T 子计划依赖参数的生成和执行流程，纵览生成流程，可以清晰的理解参数的优化过程；从执行流程上来看又可以完整了解参数的初始化，执行函数设置以及最后的执行位置和执行流程，对工作中进行SQL语句的子计划执行和调优起到了较好的帮助作用。

关于亚信安慧AntDB数据库

AntDB数据库始于2008年，在运营商的核心系统上，为全国24个省份的10亿多用户提供在线服务，具备高性能、弹性扩展、高可靠等产品特性，峰值每秒可处理百万笔电信核心交易，保障系统持续稳定运行近十年，并在通信、金融、交通、能源、物联网等行业成功商用落地。