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2022年12月25日 (日) / Author : Hiroshi Sekiguchi.

実行計画は, SQL文のレントゲン写真だ! Oracle Database (全部俺)Advent Calendar 2022 Day 25 / No.60 / ANSI JOIN

Previously on Mac De Oracle...
Day 24は, SQL MACROにフォーカスをあてました. SEMI JOINだろうと思ってた方々 m(_ _)m 元々今日のネタの伏線をはろうとしていたので, いずれにしても, SEMI JOINではなかったのですがw

と, いうことで Day 25!
ついに, アドベントカレンダー 実行計画は, SQL文のレントゲン写真だ! Oracle Database (全部俺)Advent Calendar 2022も千秋楽です

最終日ですので, 大人の事情に金縛りに会いながらも, 頑張って作ってしまったと思われる, 稀に, よくみるタイプのモデルを, それぞれのバージョンのOracleオプティマイザが, どう最適化しようと苦労しているのか, 実行計画というレントゲンを通し, 生暖か, いや, 熱い眼差しでワイン片手に, 観察しつつ, アドベントカレンダー 実行計画は, SQL文のレントゲン写真だ! Oracle Database (全部俺)Advent Calendar 2022を締めくくりたいと思います. (オチはないかもw)

当医院に担ぎ込まれてきたSQL文を問診してみると, こんな感じに見えました. (スーパータイプ, サブタイプテーブルを大人の事情で無理強いされて出来上がってしまったような危うい雰囲気であります. 本題はモデルの良し悪しではないので, これ以上, ツッコまないよ)

ということで, 稀によく見るタイプの患者さんを図に起こしてみました. ん〜, かなり複雑な事情がありそうですね!
参考までに, スーパータイプ, サブタイプの概念モデルの実装方法についてはいくつかのパターンがあります. サブタイプがニコイチになっている割に, 結合キーが2個というところが大人の事情を強く感じますが.
(スーパータイプ, サブタイプよくわからんという方は, 斜め読みするならスーパータイプ/サブタイプのテーブルへの実装 / hmatsu47が良いかなと思います)

Sql_20221224173301

 

他に, 外傷がないか SQL文 を診ておきましょう, SQL文はこんなでした. ANSI構文でなければ, こうはならないですよね. Oracleの方言では結合条件のORは書けないので, UNIONで書くことになるのですが, Oracleの方言でこれを書こうとすると割と大変です. UNIONで書いた方が割と無難な実行計画に最適化されやすいというのもありますが, さて, ANSI構文ではどうなりますか. .
(SQLは雰囲気が伝わるように作ってありますw)

SELECT *
FROM
supertype st
LEFT OUTER JOIN nikoichi_mitaina_subtype nmst
ON
st.pkey = nmst.col1
OR st.pkey = nmst.col2
;

 

では, 実行計画という名のレントゲンを11gR1, 11gR2, 12cR1, 12cR2, 18c, 19c, 21cで, 最適化の違いを診ていきましょう. なお, 隠しパラメータ含めパラメータはデフォルト設定です.
データの準備

SCOTT@orclpdb1> @day25-0
1* DROP TABLE supertype

表が削除されました.

経過: 00:00:00.05
1 CREATE TABLE supertype
2 (
3 pkey NUMBER PRIMARY KEY
4 , attr1 NUMBER NOT NULL
5 , attr2 NUMBER NOT NULL
6 , note VARCHAR2(500)
7* )

表が作成されました.

経過: 00:00:00.03
1* DROP TABLE nikoichi_mitaina_subtype

表が削除されました.

経過: 00:00:00.05
1 CREATE TABLE nikoichi_mitaina_subtype
2 (
3 pkey NUMBER PRIMARY KEY
4 , col1 NUMBER
5 , col2 NUMBER
6 , description VARCHAR2(1000)
7 , CONSTRAINT uk1 unique (col1) USING INDEX
8 , CONSTRAINT uk2 unique (col2) USING INDEX
9* )

表が作成されました.

経過: 00:00:00.03
1 BEGIN
2 FOR i IN 1..10000 LOOP
3 INSERT INTO supertype VALUES(i,0,0,LPAD(i,500,'*'));
4 INSERT INTO nikoichi_mitaina_subtype VALUES(
5 i
6 , CASE WHEN MOD(i,2) = 0 THEN i ELSE null END
7 , CASE WHEN MOD(i,2) = 1 THEN i ELSE null END
8 , LPAD(i,1000,'*')
9 );
10 IF MOD(i,100) = 0 THEN COMMIT; END IF;
11 END LOOP;
12 INSERT INTO supertype VALUES(10001,0,0,null);
13 COMMIT;
14 DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(ownname=>'SCOTT',tabname=>'SUPERTYPE',no_invalidate=>false,cascade=>true);
15 DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(ownname=>'SCOTT',tabname=>'NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE',no_invalidate=>false,cascade=>true);
16* END;

PL/SQLプロシージャが正常に完了しました.

経過: 00:00:02.83

 

現時点でリリースされている最新版, 21cから順に, 11gR2まで遡って診ていきます

やはり, 最新のオプティマイザは, なかなかやりますね.

結合条件のORId=5, VW_ORE_FDF394AEで分かるように, OR_EXPANDしているようです.
さらに, その結果を, Id=6, VW_LAT_E87C3AAFで分かるように, LATERALビューに変換し, MERGE JOIN OUTERしています. LATERALが使えるようになったリリースであることも大きく影響しているように見えます.
(実は, 昨日のネタは, LATERALして伏線にしようと思ってたのですが, SQL MACROの面白さ先にしたくなったのでしたw)

さらに, 興味深いのは, NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPEのユニーク索引をIS NOT NULLでフィルタリングしながらアクセスしているところ. 流石です. とは言っても, INDEX UNIQUE SCANしているのでデータ量次第の危さも感じますよね. キャッシュに乗ってたら早そうですが.

SCOTT@orclpdb1> select banner from v$version;

BANNER
------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 21c Enterprise Edition Release 21.0.0.0.0 - Production

SCOTT@orclpdb1> @day25
1 SELECT *
2 FROM
3 supertype st
4 LEFT OUTER JOIN nikoichi_mitaina_subtype nmst
5 ON
6 st.pkey = nmst.col1
7* OR st.pkey = nmst.col2

10001行が選択されました.

実行計画
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2133431102

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40226 (1)| 00:00:02 |
| 1 | MERGE JOIN OUTER | | 20002 | 20M| 40226 (1)| 00:00:02 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 204 (0)| 00:00:01 |
| 3 | BUFFER SORT | | 2 | 1082 | 40021 (1)| 00:00:02 |
| 4 | VIEW | VW_LAT_E87C3AAF | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 5 | VIEW | VW_ORE_FDF394AE | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 6 | UNION-ALL | | | | | |
| 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 9 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 10 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)
9 - filter(LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL1"))
10 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)

統計
----------------------------------------------------------
0 recursive calls
0 db block gets
32231 consistent gets
0 physical reads
0 redo size
15493776 bytes sent via SQL*Net to client
7378 bytes received via SQL*Net from client
668 SQL*Net roundtrips to/from client
10001 sorts (memory)
0 sorts (disk)
10001 rows processed

 

冒頭で, ”Oracleの方言でこれを書こうとすると割と大変です. ”と書きましたが, 以下が理由です.
同じような表現はできないのです. 方言でこれを書こうとすると割と大変と言ったのはこの理由からなんです.

  1  SELECT *
2 FROM
3 supertype st
4 , nikoichi_mitaina_subtype nmst
5 WHERE
6 st.pkey = nmst.col1(+)
7* OR st.pkey = nmst.col2(+)
OR st.pkey = nmst.col2(+)
*
行7でエラーが発生しました. :
ORA-01719: ORまたはINオペランドの中で外部結合演算子(+)は使用できません

 

余談はこれぐらいにして, 19cではどうか見てみましょう(結果飲み)
同じ実行計画です. LATERALやOR_EXPANDが実装が利用されていることから, それらが実装されたあたりからはこのような実行計画が生成されている可能性が高いですね.

SCOTT@ORCL> select banner from v$version;

BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2133431102

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40219 (1)| 00:00:02 |
| 1 | MERGE JOIN OUTER | | 20002 | 20M| 40219 (1)| 00:00:02 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 204 (0)| 00:00:01 |
| 3 | BUFFER SORT | | 2 | 1082 | 40015 (1)| 00:00:02 |
| 4 | VIEW | VW_LAT_E87C3AAF | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 5 | VIEW | VW_ORE_FDF394AE | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 6 | UNION-ALL | | | | | |
| 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 9 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 10 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)
9 - filter(LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL1"))
10 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)

 

18cではどうでしょう(結果のみ)
やはり, 同じ, Plan hash valueになっていますね. なるほどなるほど.

SCOTT> select banner from v$version;

BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 18c Enterprise Edition Release 18.0.0.0.0 - Production

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2133431102

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40218 (1)| 00:00:02 |
| 1 | MERGE JOIN OUTER | | 20002 | 20M| 40218 (1)| 00:00:02 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 204 (0)| 00:00:01 |
| 3 | BUFFER SORT | | 2 | 1082 | 40014 (1)| 00:00:02 |
| 4 | VIEW | VW_LAT_E87C3AAF | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 5 | VIEW | VW_ORE_FDF394AE | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 6 | UNION-ALL | | | | | |
| 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 9 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 10 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)
9 - filter(LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL1"))
10 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)

 

お!, 12cR2も同じ実行計画になりますね!

orcl@SCOTT> select banner from v$version;

BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 12c Enterprise Edition Release 12.2.0.1.0 - 64bit Production
PL/SQL Release 12.2.0.1.0 - Production
CORE 12.2.0.1.0 Production
TNS for Linux: Version 12.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 12.2.0.1.0 - Production

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2133431102

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40217 (1)| 00:00:02 |
| 1 | MERGE JOIN OUTER | | 20002 | 20M| 40217 (1)| 00:00:02 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 204 (0)| 00:00:01 |
| 3 | BUFFER SORT | | 2 | 1082 | 40013 (1)| 00:00:02 |
| 4 | VIEW | VW_LAT_E87C3AAF | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 5 | VIEW | VW_ORE_FDF394AE | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 6 | UNION-ALL | | | | | |
| 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 9 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 10 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)
9 - filter(LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL1"))
10 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)

 

12cR1はどうでしょう. おっと, ここで差が出ました. OR_EXPANDではなく, USE_CONCATが行われています. たた, VW_LAT_E87C3AAFがあることからLATERALビューが内部的に利用されていることが見えますね.
性能に影響しそうなのは, NESTED LOOPS OUTERになっているあたりでしょうね. データ量が大きい想定見積もりに倒れている最近のリリースとは明らかに異なり. 危険な感じの実行計画ではあります.

SCOTT@pdborcl12c> select banner from v$version;

BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 12c Enterprise Edition Release 12.1.0.2.0 - 64bit Production
PL/SQL Release 12.1.0.2.0 - Production
CORE 12.1.0.2.0 Production
TNS for Linux: Version 12.1.0.2.0 - Production
NLSRTL Version 12.1.0.2.0 - Production

実行計画
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3799136614

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40216 (1)| 00:00:02 |
| 1 | NESTED LOOPS OUTER | | 20002 | 20M| 40216 (1)| 00:00:02 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 204 (0)| 00:00:01 |
| 3 | VIEW | VW_LAT_E87C3AAF | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 4 | CONCATENATION | | | | | |
| 5 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 6 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

6 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)
7 - filter(LNNVL("NMST"."COL2" IS NOT NULL) OR LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL2"))
8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)

 

11gR2です. LATERALビューも消え, USE_CONCATが行われているだけで, さらに, NESTED LOOPS OUTERなのでデータ量が多いとやはり危険なタイプの実行計画になっているのがわかります.

orcl@SCOTT> select banner from v$version;

BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.4.0 - 64bit Production
PL/SQL Release 11.2.0.4.0 - Production
CORE 11.2.0.4.0 Production
TNS for Linux: Version 11.2.0.4.0 - Production
NLSRTL Version 11.2.0.4.0 - Production

orcl@SCOTT> @day25
1 SELECT *
2 FROM
3 supertype st
4 LEFT OUTER JOIN nikoichi_mitaina_subtype nmst
5 ON
6 st.pkey = nmst.col1
7* OR st.pkey = nmst.col2

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2117741269

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 20002 | 20M| 40236 (1)| 00:08:03 |
| 1 | NESTED LOOPS OUTER | | 20002 | 20M| 40236 (1)| 00:08:03 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL | SUPERTYPE | 10001 | 4971K| 205 (1)| 00:00:03 |
| 3 | VIEW | | 2 | 1082 | 4 (0)| 00:00:01 |
| 4 | CONCATENATION | | | | | |
| 5 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 6 | INDEX UNIQUE SCAN | UK2 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
|* 7 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| NIKOICHI_MITAINA_SUBTYPE | 1 | 1009 | 2 (0)| 00:00:01 |
|* 8 | INDEX UNIQUE SCAN | UK1 | 1 | | 1 (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

6 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL2")
filter("NMST"."COL2" IS NOT NULL)
7 - filter(LNNVL("NMST"."COL2" IS NOT NULL) OR LNNVL("ST"."PKEY"="NMST"."COL2"))
8 - access("ST"."PKEY"="NMST"."COL1")
filter("NMST"."COL1" IS NOT NULL)

 

このケース, 最新のリリースでは, LATERALビューを使い, MERGE JOINも利用するような多くの内部的な書き換えが行われ, いい感じの実行計画が生成されています.

ただ, 稀に, そうでもないケースもあります. (ググってみると結構ある. あった. ことがわかります)
そのような場合, 結合条件でORを利用する構文を書き換え, UNIONを使った構文(このケースではオプティマイザが内部的に変換していますが)へ書き換えてしまった方が良い実行計画にできる場合があります. (その方がヒントでの細かい制御もしやすい場合があります)
その辺りは, 状況に応じ臨機応変に対応すれば良いと思います.
今回のMERGE OUTER JOINで想定より遅い場合には, やはり構文変更してしまった方が処理時間は安定して, 無難な方向になるケースもありそうに思います.

ということで, 今年のアドベントカレンダーは, しゅうーーーりょう!!

参考) Internal Views / Oracle Scratchpad

 

I wish you all a Merry Christmas and a Happy New Year!

ではまた ;)

 


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