TiDB 4.0 新特性前瞻（三）再也不用担心我的 SQL 突然变慢了

Thu, Mar 26, 2020
黄东旭

关系型数据库的 DBA 日常肯定遇到过这样的一种场景：SQL 执行计划选择错误，这类问题的危害是很大的，常常导致业务突然卡顿，数据库过载等不良后果。

举个例子，假设我们有这么一张表：

其中，姓名和性别这两列有索引。我们设想一下，在这张表上，我们进行下面一条查询：

SELECT * FROM t WHERE 姓名='小明' and 性别='男'

正常情况下，SQL 优化器内部会通过采样等手段，得到姓名和性别这两个索引的数据区分度，在这个场景下，大多数时候，「姓名」都是一个更有区分度的索引，所以优化器会选择姓名进行查询就能过滤掉大量的行。

但是，我们设想一个比较极端的情况，突然这个表中写入了大量的“女性小明”：

也就是会出现这样一种情况：对这条语句来说，使用「姓名」这个索引区分度变得不高，因为有大量的同名小明，但是「性别」这个索引却非常合适（只有一个男性小明）。如果这个时候 SQL 优化器仍然选择了姓名的索引，在业务中就会出现一条本来跑得好好的 SQL 突然变成了慢查询。

由于 TiDB 作为一个关系型数据库，而且优化器也是基于代价的优化器，通常基于代价的优化器对于数据的采样很难做到瞬时，尤其是数据量特别大表来说，总是有可能出现数据的分布随着业务的变化发生突变，即时采样做到实时，不仅仅是索引的选择，也包括 JOIN 方式的选择，JOIN 的顺序等，很难保证 100% 的情况都选对。根据我们的观察，大多数生产环境中的 SQL 问题都是由于这个原因产生的。

知道了问题的根源，解决起来也比较简单了，DBA 经常做的事情：找到慢查询，使用给语句加 hint 之类的方式（给查询语句写注释），告诉优化器：不要自己猜，我这边更了解我的业务特征，就按我告诉你的这么查。

但是通过 hint 的方式，也有以下的几个问题：

这些 SQL 可能不一定是手写的，可能是 ORM 之类的数据库框架生成的，修改 SQL 不现实。
即使改写了业务层的 SQL，相当于修改了业务代码，必然需要重新部署业务，这个可能会带来不确定的风险。
虽然有 hint，但是如果后期数据分布发生了变化，即使优化器知道存在更好的查询计划，但是优化器也没有办法覆盖原先的 hint。

因为有上面的问题存在，我们在 TiDB 4.0 中引入了一套全新的机制：SQL Plan Management（SPM）帮助 DBA 解决这个问题。

我们先看看怎么用，还是上面那个例子，DBA 只需要在数据库中执行下面一条语句：

CREATE GLOBAL BINDING FOR 
SELECT * FROM t WHERE 姓名='小明' and 性别='男' 
USING 
SELECT * FROM t USE INDEX(性别) WHERE 姓名='小明' and 性别='男'

其实很简单，我们引入了一个新的语法叫做，CREATE BINDING FOR …(语句) USING …(语句2) 来给一类 SQL 查询绑定执行计划。

像上面通过 SPM 来修正执行计划比起 hint 的方式来说，最明显的区别就是：不需要修改业务的代码，可以由 DBA 直接实时操作数据库系统表完成且实时生效，避免了重新上线业务的麻烦。

但我们回头看一下，上面列出的问题 3 似乎没解决，如果 SQL 优化器发现了更好的执行计划，例如上面的例子，后来发现数据分布又变化了，选择「姓名」又是一个更好的方案了，且这个执行计划并没有在绑定列表中怎么办？这个问题在 TiDB 4.0 的 SPM 里面，我们通过一个叫「计划演进」的机制，很好的解决了这个问题。

顾名思义，「演进」指的就是自主的发展、进化。TiDB 4.0 的 SPM 会在设置的业务低峰时间段里抽取一小部分资源，在后台尝试其他的执行计划，如果探测出更好的执行计划，那么，SPM 会将这个新的计划加入绑定列表，下次正常的查询，TiDB 也会将这个新计划考虑在内。

计划演进功能，目前需要通过执行下面的 SQL语句，设置一个全局开关开启：

SQL> SET GLOBAL  tidb_evolve_plan_baselines = on;

总的来说，SPM 功能使得用户可以对 SQL 执行计划有比较大的控制，同时又提供了灵活演进的方法，对线上执行计划的稳定性有很大帮助，相信能让 DBA 在使用 TiDB 的过程中更加安心。大家目前可以在 4.0.0 beta 中体验该功能，如果需要了解更多，请查看相关的文档。在 TiDB 社区伙伴们合写的开源电子书《TiDB in Action》中也有相关章节介绍。欢迎大家试用并提出宝贵意见 info@pingcap.com。