数据库查询优化器的艺术：原理解析与SQL性能优化

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《数据库查询优化器的艺术：原理解析与sql性能优化》是数据库查询优化领域的里程碑之作，由Oracle公司MySQL全球开发团队、资深专家撰写，作者有10余年数据库内核和查询优化器研究经验。数据库领域泰斗王珊教授亲自作序推荐，PostgreSQL中国社区和中国用户会发起人以及来自Oracle、新浪、网易、华为等企业的数位资深数据库专家联袂推荐。从原理角度深度解读和展示数据库查询优化器的技术细节和全貌；从源码实现角度全方位深入分析MySQL和PostgreSQL两大主流开源数据库查询优化器的实现原理；从工程实践的角度对比了两大数据库的查询优化器的功能异同和实现异同。它是所有数据开发工程师、内核工程师、dba以及其他数据库相关工作人员值得反复研读的一本书。
　　全书一共19章，分为五个部分：第一篇（第1～4章）对数据库查询优化技术的范围、逻辑查询优化、物理查询优化，以及查询优化器与其他模块的关系做了非常细致、深入的讲解，这是查询优化技术的综述，系统地讲述了查询优化技术的范围；第二篇（第5～10章）首先从源码角度对PostgreSQL查询优化器的架构、层次、设计思想、相关数据结构和实现原理进行了深入、系统的分析，然后从功能角度对PostgreSQL的逻辑查询优化、物理查询优化、查询优化器的关键算法，以及PostgreSQL查询优化器与其他模块的关系做了深入的讲解；第三篇（第11～16章）首先从源码角度对mysql查询优化器的架构、层次、设计思想、相关数据结构和实现原理进行了深入、系统的分析，然后从功能角度对mysql的逻辑查询优化、物理查询优化、查询优化器的关键算法，以及MySQL查询优化器与其他模块的关系做了深入的讲解；第四篇（第17～19章）对PostgreSQL与MySQL的逻辑查询优化技术、物理查询优化技术、设计思想和编码规范等各方面进行了深度的比较；附录部分，从四个角度，讲述了如何理解PostgreSQL与MySQL的代码，以期帮助读者尽快掌握PostgreSQL与MySQL的查询优化器的实现技术。

 

目　　录
推荐序一
推荐序二
前 言
第一篇　查询优化技术
第1章　数据管理系统的查询优化 2
1.1　数据库调优 3
1.2　查询优化技术 5
    1.2.1　查询重用 5
    1.2.2　查询重写规则 6
    1.2.3　查询算法优化 6
    1.2.4　并行查询优化 8
    1.2.5　分布式查询优化 9
    1.2.6　其他优化 9
1.3　本章小结 9
第2章　逻辑查询优化 10
2.1　查询优化技术的理论基础 10
    2.1.1　关系代数 11
    2.1.2　关系代数等价变换规则对优化的指导意义 13
2.2　查询重写规则 17
    2.2.1　子查询的优化 18
    2.2.2　视图重写 28
    2.2.3　等价谓词重写 29
    2.2.4　条件化简 32
    2.2.5　外连接消除 33
    2.2.6　嵌套连接消除 37
    2.2.7　连接消除 38
    2.2.8　语义优化 40
    2.2.9　针对非SPJ的优化 41
2.3　启发式规则在逻辑优化阶段的应用 42
2.4　本章小结 43
第3章　物理查询优化 44
3.1　查询代价估算 44
    3.1.1　代价模型 44
    3.1.2　选择率计算的常用方法 45
3.2　单表扫描算法 45
    3.2.1　常用的单表扫描算法 45
    3.2.2　单表扫描代价计算 47
3.3　索引 47
    3.3.1　如何利用索引 47
    3.3.2　索引列的位置对使用索引的影响 50
    3.3.3　联合索引对索引使用的影响 56
    3.3.4　多个索引对索引使用的影响 57
3.4　两表连接算法 59
    3.4.1　基本的两表连接算法 59
    3.4.2　进一步认识两表连接算法 61
    3.4.3　连接操作代价计算 61
3.5　多表连接算法 62
    3.5.1　多表连接顺序 62
    3.5.2　常用的多表连接算法 63
    3.5.3　多表连接算法的比较 68
3.6　本章小结 68
第4章　查询优化器与其他模块的关系 70
4.1　查询优化器整体介绍 70
4.2　查询优化器与其他模块的关系 73
4.3　本章小结 74
第二篇　PostgreSQL查询优化器原理解析
第5章　PostgreSQL查询优化器概述 76
5.1　PostgreSQL查询执行过程 76
5.2　PostgreSQL查询优化器的架构和设计思想 78
    5.2.1　PostgreSQL查询优化器架构 79
    5.2.2　PostgreSQL查询优化器的层次 81
    5.2.3　PostgreSQL查询优化器设计思想 81
5.3　主要概念 81
5.4　代码层次结构 85
5.5　本章小结 86
第6章　PostgreSQL查询优化器相关数据结构 88
6.1　主要数据结构 88
    6.1.1　基本数据结构 88
    6.1.2　查询树 91
    6.1.3　各种对象的结构 95
    6.1.4　连接操作相关的结构 99
    6.1.5　查询执行计划相关的结构 104
6.2　各个结构之间的关系 108
6.3　各个阶段间和主要结构体间的关系 109
6.4　本章小结 110
第7章　PostgreSQL查询优化器实现原理解析 111
7.1　查询优化整体流程 111
7.2　查询优化器实现原理解析 115
    7.2.1　planner——主入口函数 115
    7.2.2　standard_planner——标准的查询优化器函数 116
    7.2.3　subquery_planner——生成（子）查询执行计划函数 117
    7.2.4　grouping_planner——生成查询执行计划并对非SPJ优化 139
    7.2.5　build_minmax_path——聚集函数MIN/MAX的优化函数 141
    7.2.6　query_planner——生成最优的查询路径函数 142
    7.2.7　make_one_rel——构造多表连接路径并选出最优路径函数 148
    7.2.8　make_rel_from_joinlist——生成多表连接路径函数 153
    7.2.9　optimize_minmax_aggregates——聚集操作MIN/MAX优化函数 163
    7.2.10　create_plan——创建查询执行计划函数 164
    7.2.11　非SPJ处理——grouping_planner的各个子模块 166
    7.2.12　其他重要的函数与操作 170
7.3　代价估算实现原理解析 174
    7.3.1　查询代价估算 174
    7.3.2　单表扫描方式的代价估算 174
    7.3.3　两表连接的代价估算 178
    7.3.4　其他代价估算函数 184
    7.3.5　选择率的计算 185
7.4　从目录结构和文件功能角度看查询优化器 186
    7.4.1　查询优化子模块与主要文件的关系 187
    7.4.2　查询优化器代码结构 187
7.5　本章小结 190
第8章　从功能的角度看PostgreSQL查询优化 192
8.1　优化器之逻辑查询优化 192
    8.1.1　视图重写 193
    8.1.2　子查询优化 197
    8.1.3　等价谓词重写 209
    8.1.4　条件化简 209
    8.1.5　外连接消除 210
    8.1.6　嵌套连接消除 217
    8.1.7　连接的消除 218
    8.1.8　语义优化 221
    8.1.9　选择操作下推 226
    8.1.10　非SPJ优化 226
8.2　优化器之物理查询优化 229
    8.2.1　PostgreSQL的物理优化主要完成的工作 229
    8.2.2　启发式规则在物理查询优化阶段的使用 230
    8.2.3　两表连接 230
    8.2.4　代价估算 230
    8.2.5　PostgreSQL的索引与查询优化 231
8.3　其他 237
    8.3.1　grouping_planner函数主干再分析 238
    8.3.2　用户指定的连接语义与PostgreSQL实现两表连接的函数及算法的关系 240
    8.3.3　集合操作优化 242
8.4　本章小结 245
第9章　PostgreSQL查询优化的关键算法 246
9.1　动态规划算法 246
9.1.1　动态规划算法的处理流程 247
9.1.2　紧密树处理流程 248
9.2　遗传算法 248
    9.2.1　PostgreSQL遗传算法的处理流程 248
    9.2.2　主要的数据结构 250
    9.2.3　主要的函数和变量 251
    9.2.4　应用遗传算法实现表连接的语义 253
    9.2.5　应用遗传算法计算适应度 254
    9.2.6　进一步理解PostgreSQL的遗传算法 255
9.3　动态规划算法与遗传算法对比 256
9.4　本章小结 257
第10章 　PostgreSQL查询优化器与其他部分的关系 259
10.1　查询优化器与语法分析器 259
10.2　查询优化器与执行器 260
10.3　查询优化器与缓冲区
管理模块 261
10.4　查询优化器与对象访问模块 262
10.5　查询优化器与统计模块 262
10.6　查询优化器与索引模块 263
10.7　本章小结 263
第三篇　MySQL查询优化器原理解析
第11章　MySQL查询优化器概述 266
11.1　MySQL查询执行过程 266
11.2　MySQL查询优化器的架构和设计思想 267
    11.2.1　MySQL查询优化器架构 268
    11.2.2　MySQL查询优化器的层次 269
    11.2.3　MySQL查询优化器设计思想 269
11.3　主要概念 270
    11.3.1　常量表 270
    11.3.2　表数据的访问方式 270
11.4　代码层次结构 272
11.5　本章小结 274
第12章　MySQL查询优化器相关数据结构 275
12.1　主要的类和数据结构 275
    12.1.1　查询树 275
    12.1.2　基本对象 276
    12.1.3　连接对象与执行计划 278
    12.1.4　代价估算类 281
12.2　各个阶段主要结构体间的关系 282
12.3　本章小结 282
第13章　MySQL查询优化器的原理解析 283
13.1　查询优化器整体流程 283
13.2　优化器的代码详解 285
    13.2.1　JOIN.prepare——优化前的准备工作 286
    13.2.2　JOIN.optimize——优化器主入口方法 299
    13.2.3　make_join_statistics——计算最优的查询优化执行计划 315
    13.2.4　choose_table_order——求解多表连接最优连接路径 324
    13.2.5　make_join_statistics函数的其他子函数 339
    13.2.6　make_join_select——对条件求值、下推连接条件到表中 348
    13.2.7　test_if_skip_sort_order——排序操作的优化 350
    13.2.8　make_join_readinfo——为连接的每个表构造信息 351
    13.2.9　JOIN.exec——执行查询执行计划的函数 353
13.3　代价估算 354
    13.3.1　查询代价估算模型 354
    13.3.2　查询代价估算过程 355
    13.3.3　其他的代价估算 358
    13.3.4　对存储引擎的调用接口 362
    13.3.5　统计信息 364
13.4　本章小结 365
第14章　从功能的角度看MySQL查询优化 366
14.1　优化器之逻辑查询优化 366
    14.1.1　视图重写 367
    14.1.2　子查询优化 371
    14.1.3　等价谓词重写 387
    14.1.4　条件化简 388
    14.1.5　外连接消除 389
    14.1.6　嵌套连接消除 396
    14.1.7　连接的消除 398
    14.1.8　语义优化 400
    14.1.9　非SPJ优化 406
14.2　优化器之物理查询优化 412
    14.2.1　MySQL的物理优化主要完成的工作 412
    14.2.2　启发式规则在物理查询优化阶段的使用 413
    14.2.3　MySQL的索引与查询优化 413
    14.2.4　用户指定的连接语义与MySQL实现两表连接的算法 417
14.3　本章小结 418
第15章　MySQL查询优化的关键算法 419
15.1　深入理解MySQL的多表连接算法 419
15.2　本章小结 424
第16章　MySQL查询优化器与其他部分的关系 425
16.1　查询优化器与语法分析器 425
16.2　查询优化器与执行器 426
16.3　查询优化器与缓冲区管理
模块 426
16.4　查询优化器与索引模块 426
16.5　本章小结 427
第四篇　PostgreSQL查询优化器 VS MySQL查询优化器
第17章　PostgreSQL和MySQL的逻辑查询优化技术 430
17.1　查询重写 430
    17.1.1　子查询优化 430
    17.1.2　视图重写 443
    17.1.3　等价谓词重写 446
    17.1.4　条件化简 447
    17.1.5　外连接消除 448
    17.1.6　嵌套连接消除 449
    17.1.7　连接消除 451
    17.1.8　语义优化 452
17.2　非SPJ的优化 452
17.3　本章小结 456
第18章　PostgreSQL和MySQL的物理查询优化技术 457
18.1　查询代价估算模型比较 457
18.2　单表扫描算法 458
18.3　索引 458
18.4　两表连接算法 466
18.5　多表连接算法 467
18.6　本章小结 467
第19章　PostgreSQL和MySQL的其他异同 468
19.1　启发式规则的使用比较 468
19.2　综合比较 469
    19.2.1　基本概念的比较 469
    19.2.2　数据结构的比较 469
    19.2.3　设计思想的比较 469
    19.2.4　编码规范的比较 470
19.3　本章小结 471

第五篇 附录
附录A　如何掌握数据库内核 472
附录B　如何阅读本书 496
附录C　如何阅读查询执行计划 498
附录D　如何跟踪查询执行计划 508