SparkSQL – 从0到1认识Catalyst.docx

立即下载 作者: 银环蛇
上传时间: 2025-05-12
关键词: SQL 优化 优化器 代价 数据 介绍 Join 策略 规则 本文
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SparkSQL – 从0到1认识Catalyst – 有态度的HBase/Spark/BigData http://hbasefly.com/2017/03/01/sparksql-catalyst/
最近想来，大数据相关技术与传统型数据库技术很多都是相互融合、互相借鉴的。传统型数据库强势在于其久经考验的SQL优化器经验，弱势在于分布式领域的高可用性、容错性、扩展性等，假以时日，让其经过一定的改造，比如引入Paxos、raft等，强化自己在分布式领域的能力，相信一定会在大数据系统中占有一席之地。相反，大数据相关技术优势在于其天生的扩展性、可用性、容错性等，但其SQL优化器经验却基本全部来自于传统型数据库，当然，针对列式存储大数据SQL优化器会有一定的优化策略。
本文主要介绍SparkSQL的优化器系统Catalyst，上文讲到其设计思路基本都来自于传统型数据库，而且和大多数当前的大数据SQL处理引擎设计基本相同（Impala、Presto、Hive（Calcite）等），因此通过本文的学习也可以基本了解所有其他SQL处理引擎的工作原理。
SQL优化器核心执行策略主要分为两个大的方向：基于规则优化（RBO）以及基于代价优化(CBO)，基于规则优化是一种经验式、启发式地优化思路，更多地依靠前辈总结出来的优化规则，简单易行且能够覆盖到大部分优化逻辑，但是对于核心优化算子Join却显得有点力不从心。举个简单的例子，两个表执行Join到底应该使用BroadcastHashJoin还是SortMergeJoin？当前SparkSQL的方式是通过手工设定参数来确定，如果一个表的数据量小于这个值就使用BroadcastHashJoin，但是这种方案显得很不优雅，很不灵活。基于代价优化就是为了解决这类问题，它会针对每个Join评估当前两张表使用每种Join策略的代价，根据代价估算确定一种代价最小的方案。
本文将会重点介绍基于规则的优化策略，后续文章会详细介绍基于代价的优化策略。下图中红色框框部分将是本文的介绍重点：
预备知识－Tree&Rule
在介绍SQL优化器工作原理之前，有必要首先介绍两个重要的数据结构：Tree和Rule。相信无论对SQL优化器有无了解，都肯定知道SQL语法树这个概念，不错，SQL语法树就是SQL语句通过编译器之后会被解析成一棵树状结构。这棵树会包含很多节
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