為了提高列存索引（IMCI）處理復雜查詢的能力，列存索引優化器通過結合變換規則與表中各個列的統計信息，基于代價生成高效的執行計劃，以此來增強自身的優化器能力。本文介紹列存索引查詢優化功能的工作原理、使用方法以及使用限制等內容。
工作原理
SQL是聲明式查詢語言，不會具體的描述SQL語句的查詢計劃，獲取一條SQL語句的正確結果時，可能存在若干個可行的查詢計劃。示例如下：
SELECT * FROM t0, t1, t2, t3 WHERE t0.a = t1.a AND t1.a = t2.a AND t2.a = t3.a AND t3.b = t1.b;對于上述SQL語句，通過以下兩種查詢計劃均可以獲取到正確的查詢結果。
Plan A與Plan B稱之為等價查詢計劃。查詢優化器作為一個搜索框架，其會通過從一個查詢計劃到另一個等價查詢計劃的變換，來搜索與當前SQL語句對應的等價查詢計劃。例如：t1 INNER JOIN t2與t2 INNER JOIN t1為一對等價查詢計劃，t1 INNER JOIN t2可以通過等價查詢變換生成t2 INNER JOIN t1。優化器的這類變換稱之為查詢變換規則。
查詢優化器工作流程如下：
輸入由數據庫解析SQL語句獲得的初始查詢計劃。
通過應用查詢變換規則，由初始狀態的查詢計劃生成等價查詢計劃。
優化器通過結合統計信息與代價模型，從等價查詢計劃中選擇出執行代價最小的查詢計劃，作為最終的執行計劃交由執行層執行。
查詢優化功能需要依靠統計信息進行基數估算和代價計算以判別查詢計劃的優劣，在列存索引中，表的統計信息包括以下內容：
直方圖。描述對應列的值的分布范圍，主要用于估算單張表上的取值范圍及等值謂詞的選擇率。
對應列的特殊值的個數。主要用于估算
Group By中的分組個數，也可用于輔助估計等值謂詞的選擇率。其他約束。如該列是否存在唯一索引，該列是否與其他列存在外鍵約束等。
查詢優化器通過以下兩方面來計算查詢計劃中各個節點操作符的代價：
查詢計劃中操作符處理的總行數，可以通過統計信息進行估算。
查詢計劃中各個操作符使用的算法復雜度。
其中，查詢計劃中操作符處理的總行數為算法復雜度函數的參數。各個節點的操作符代價和就是整個查詢計劃的執行代價。如上圖中的兩個查詢計劃，假設采用hash join作為join的執行算法，其代價公式為：
Costjoin=Cardinner+Cardouter
兩個執行計劃的代價分別為：
CostA==10000+1+1000+100+10000+10=21111
CostB==10000+1+100+10+1000+10=11121
由執行計劃的代價可以看出，Plan B的執行代價更低。因此，優化器將選擇Plan B作為最終的執行計劃。
前提條件
PolarDB集群版本需滿足以下條件之一：
PolarDB MySQL版8.0.1版本，且修訂版本為8.0.1.1.31及以上。
PolarDB MySQL版8.0.2版本，且修訂版本為8.0.2.2.12及以上。
您可以通過查詢版本號來確認集群版本。
使用限制
以下情形可能會導致基數估算出現較大誤差，從而導致優化器選擇次優查詢計劃。您可以通過HINT語法指導優化器生成理想的查詢計劃。
帶謂詞的查詢，查詢同一張表的不同列時使用了比較運算符。如
t1.c1>t1.c2。帶謂詞的查詢，查詢語句中使用的運算符不能使用統計信息進行估算。如
t1.c1 MOD 2=1、t1.c2 LIKE '%ABC%'。帶謂詞的查詢，查詢語句中存在表達式，且無法在使用優化功能時進行計算。如
t1.c1+t1.c3>100。查詢語句中運算符所涉及的列沒有用于估算謂詞選擇率的統計信息。如
SELECT a, SUM(b) FROM t1 HAVING SUM(b) > 10。多個謂詞之間使用
AND操作符連接。如t1.c1>10 AND t1.c3<5。查詢語句的查詢層次太深。
查詢語句中join的表太多。您可以通過修改參數
loose_imci_max_enum_join_pairs的值，來調整列存索引優化器搜索的join數量。
參數說明
您可以在控制臺上設置以下參數，來開啟和使用列存索引優化功能。在控制臺上設置參數的操作步驟請參見設置集群參數和節點參數。
參數 | 說明 |
loose_imci_optimizer_switch | 列存索引查詢優化功能控制開關。取值如下：
|
loose_imci_auto_update_statistic | 當統計信息過舊時，列存索引（IMCI）優化器是否重新收集統計信息。取值如下：
|
loose_imci_max_enum_join_pairs | 在使用列存索引功能并開啟連接重排序時，允許列存索引優化器搜索的等價執行計劃數量。 取值范圍：0~4294967295。默認值為2000。 |
使用說明
使用列存索引優化功能，您需要先根據選擇的信息采集策略采集統計信息，信息采集完成后，再開啟列存索引查詢優化功能，并執行查詢語句。
采集統計信息。
您可以根據以下兩種信息采集策略來采集統計信息。
在數據庫中定期對需要使用列存索引優化功能的表執行
ANALYZE TABLE命令，來構建最新的統計信息。（推薦）對于新添加列存索引的表，在只讀節點上執行
ANALYZE TABLE命令構建初始的統計信息，再將參數loose_imci_auto_update_statistic的值設置為ASYNC來自動更新統計信息。
開啟列存索引查詢優化功能。
您可以在控制臺上設置參數
loose_imci_optimizer_switch的值來開啟列存索引查詢優化功能。執行查詢語句。
查詢效果對比
以TPCH-Q8為例，該查詢語句涉及多張表，且在查詢語句中使用了聚合函數。
SELECT
o_year,
SUM(
CASE
WHEN nation = 'BRAZIL' THEN volume
ELSE 0
END
) / SUM(volume) AS mkt_share
FROM
(
SELECT
EXTRACT(
year
FROM
o_orderdate
) AS o_year,
l_extendedprice * (1 - l_discount) AS volume,
n2.n_name AS nation
FROM
lineitem,
orders,
part,
supplier,
customer,
nation n1,
nation n2,
region
WHERE
p_partkey = l_partkey
AND s_suppkey = l_suppkey
AND l_orderkey = o_orderkey
AND o_custkey = c_custkey
AND c_nationkey = n1.n_nationkey
AND n1.n_regionkey = r_regionkey
AND r_name = 'AMERICA'
AND s_nationkey = n2.n_nationkey
AND o_orderdate BETWEEN DATE '1995-01-01'
AND DATE '1996-12-31'
AND p_type = 'ECONOMY ANODIZED STEEL'
) AS all_nations
GROUP By
o_year
ORDER BY
o_year;未開啟列存索引優化功能的查詢計劃如下：
該查詢計劃中大量的join查詢生成了較大的結果集，導致后續由操作符處理的數據與處理成本隨之增加，查詢時延延長。該查詢計劃在TPCH SF100規模的數據下，使用32C機器進行測試，該語句的查詢耗時為7017ms。開啟列存索引優化功能的查詢計劃如下：
列存索引優化器通過對join查詢進行重排序，使得幾乎所有join操作符的輸出結果數據量降到百萬級別，有效地減少了后續各個操作符的處理成本。該查詢計劃在TPCH SF100規模的數據下，使用32C機器進行測試，該語句的查詢耗時為1900ms。較未開啟查詢優化功能的查詢耗時縮短了73%。