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PolarDB PostgreSQL版的ePQ支持分區表查詢功能。

背景信息

隨著數據量的不斷增長，表的規模將會越來越大。為了方便管理和提高查詢性能，用戶一般會使用分區表，將大表拆分成多張子分區表，每張子分區表又可以進一步拆分成二級子分區表，從而形成了多級分區表。

PolarDB PostgreSQL版支持彈性跨機并行查詢，能夠利用集群中多個計算節點提升只讀查詢的性能。ePQ不僅能夠對普通表進行高效的跨機并行查詢，對分區表也實現了跨機并行查詢。

ePQ對分區表支持的基礎功能如下：

對分區策略為Range/List/Hash的分區表進行并行掃描。
對分區表進行索引掃描。
對分區表進行連接查詢。

此外，ePQ還支持了部分與分區表相關的高級功能：

分區裁剪。
智能分區連接（Partition Wise Join）。
對多級分區表進行并行查詢。

ePQ暫不支持對具有多列分區鍵的分區表進行并行查詢。

前提條件

支持的PolarDB PostgreSQL版的版本如下：

PostgreSQL 11（內核小版本1.1.17及以上）
PostgreSQL 14（內核小版本14.8.11.0及以上）

說明

您可通過如下語句查看PolarDB PostgreSQL版的內核小版本的版本號：

PostgreSQL 11
```
show polar_version;
```
PostgreSQL 14
```
select version();
```

使用指南

分區表并行查詢

創建一張分區策略為Range的分區表，并創建三個子分區。

CREATE TABLE t1 (id INT) PARTITION BY RANGE(id);
CREATE TABLE t1_p1 PARTITION OF t1 FOR VALUES FROM (0) TO (200);
CREATE TABLE t1_p2 PARTITION OF t1 FOR VALUES FROM (200) TO (400);
CREATE TABLE t1_p3 PARTITION OF t1 FOR VALUES FROM (400) TO (600);

開啟ePQ和ePQ分區表掃描功能。

SET polar_enable_px TO ON;
SET polar_px_enable_partition TO ON;

查看對分區表進行全表掃描的執行計劃。
```
EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM t1;
                QUERY PLAN
-------------------------------------------
 PX Coordinator 6:1  (slice1; segments: 6)
   ->  Append
         ->  Partial Seq Scan on t1_p1
         ->  Partial Seq Scan on t1_p2
         ->  Partial Seq Scan on t1_p3
 Optimizer: PolarDB PX Optimizer
(6 rows)
```
在上述執行計劃中，ePQ將會啟動一組進程并行掃描分區表的每一個子表。每一個掃描進程都會通過Append算子依次掃描每一個子表的一部分數據（Partial Seq Scan），并通過Motion算子（PX Coordinator）將所有進程的掃描結果匯聚到發起查詢的進程并返回。

分區靜態裁剪

當查詢的過濾條件中包含分區鍵時，ePQ優化器可以根據過濾條件對需要掃描的分區表進行裁剪，避免掃描不需要的子分區，節省系統資源，提升查詢性能。以上述t1表為例，查看以下查詢的執行計劃。

EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM t1 WHERE id < 100;
                QUERY PLAN
-------------------------------------------
 PX Coordinator 6:1  (slice1; segments: 6)
   ->  Append
         ->  Partial Seq Scan on t1_p1
               Filter: (id < 100)
 Optimizer: PolarDB PX Optimizer
(5 rows)

由于查詢的過濾條件id < 100包含分區鍵，因此ePQ優化器可以根據分區表的分區邊界，在產生執行計劃時去掉不符合過濾條件的子分區（t1_p2、t1_p3），只保留符合過濾條件的子分區（t1_p1）。

智能分區連接

在進行分區表之間的連接操作時，如果分區策略和邊界相同，并且連接條件為分區鍵時，ePQ優化器可以產生以子分區為單位進行連接的執行計劃，避免兩張分區表進行笛卡爾積式的連接，節省系統資源，提升查詢性能。

以兩張Range分區表的連接為例。

創建兩張分區策略和邊界都相同的分區表t2和t3。

CREATE TABLE t2 (id INT) PARTITION BY RANGE(id);
CREATE TABLE t2_p1 PARTITION OF t2 FOR VALUES FROM (0) TO (200);
CREATE TABLE t2_p2 PARTITION OF t2 FOR VALUES FROM (200) TO (400);
CREATE TABLE t2_p3 PARTITION OF t2 FOR VALUES FROM (400) TO (600);

CREATE TABLE t3 (id INT) PARTITION BY RANGE(id);
CREATE TABLE t3_p1 PARTITION OF t3 FOR VALUES FROM (0) TO (200);
CREATE TABLE t3_p2 PARTITION OF t3 FOR VALUES FROM (200) TO (400);
CREATE TABLE t3_p3 PARTITION OF t3 FOR VALUES FROM (400) TO (600);

開啟ePQ對分區表的支持。

SET polar_enable_px TO ON;
SET polar_px_enable_partition TO ON;

關閉Partition Wise join時，兩表在分區鍵上等值連接的執行計劃如下。

SET polar_px_enable_partitionwise_join TO OFF;
EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM t2 JOIN t3 ON t2.id = t3.id;
                        QUERY PLAN
-----------------------------------------------------------
 PX Coordinator 6:1  (slice1; segments: 6)
   ->  Hash Join
         Hash Cond: (t2_p1.id = t3_p1.id)
         ->  Append
               ->  Partial Seq Scan on t2_p1
               ->  Partial Seq Scan on t2_p2
               ->  Partial Seq Scan on t2_p3
         ->  Hash
               ->  PX Broadcast 6:6  (slice2; segments: 6)
                     ->  Append
                           ->  Partial Seq Scan on t3_p1
                           ->  Partial Seq Scan on t3_p2
                           ->  Partial Seq Scan on t3_p3
 Optimizer: PolarDB PX Optimizer
(14 rows)

從執行計劃中可以看出，執行slice1計劃分片的六個進程會分別通過Append算子依次掃描分區表t2每一個子分區的一部分數據，并通過Motion算子（PX Broadcast）接收來自執行slice2的六個進程廣播的t3全表數據，在本地完成哈希連接（Hash Join）后，通過Motion算子（PX Coordinator）匯聚結果并返回。本質上，分區表t2的每一行數據都與t3的每一行數據做了一次連接。

開啟Partition Wise join后，再次查看執行計劃。

SET polar_px_enable_partitionwise_join TO ON;
EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM t2 JOIN t3 ON t2.id = t3.id;
                   QUERY PLAN
------------------------------------------------
 PX Coordinator 6:1  (slice1; segments: 6)
   ->  Append
         ->  Hash Join
               Hash Cond: (t2_p1.id = t3_p1.id)
               ->  Partial Seq Scan on t2_p1
               ->  Hash
                     ->  Full Seq Scan on t3_p1
         ->  Hash Join
               Hash Cond: (t2_p2.id = t3_p2.id)
               ->  Partial Seq Scan on t2_p2
               ->  Hash
                     ->  Full Seq Scan on t3_p2
         ->  Hash Join
               Hash Cond: (t2_p3.id = t3_p3.id)
               ->  Partial Seq Scan on t2_p3
               ->  Hash
                     ->  Full Seq Scan on t3_p3
 Optimizer: PolarDB PX Optimizer
(18 rows)

在上述執行計劃中，執行slice1計劃分片的六個進程將通過Append算子依次掃描分區表t2每個子分區中的一部分數據，以及分區表t3相對應子分區的全部數據，將兩份數據進行哈希連接（Hash Join），最終通過Motion算子（PX Coordinator）匯聚結果并返回。

在上述執行過程中，分區表t2的每一個子分區t2_p1、t2_p2、t2_p3分別只與分區表t3對應的t3_p1、t3_p2、t3_p3做了連接，并沒有與其它不相關的分區連接，提高了效率。

多級分區表并行查詢

在多級分區表中，每級分區表的分區維度（分區鍵）可以不同：例如，一級分區表按照時間維度分區，二級分區表按照地域維度分區。當查詢SQL的過濾條件中包含每一級分區表中的分區鍵時，ePQ優化器支持對多級分區表進行靜態分區裁剪，從而過濾掉不需要被掃描的子分區。

如下圖所示：當查詢過濾條件WHERE date = '202201' AND region = 'beijing'中包含一級分區鍵date和二級分區鍵region時，ePQ優化器能夠裁剪掉所有不相關的分區，產生的執行計劃中只包含符合條件的子分區。由此，執行器只對需要掃描的子分區進行掃描。

示例

創建一張多級分區表。

CREATE TABLE r1 (a INT, b TIMESTAMP) PARTITION BY RANGE (b);

CREATE TABLE r1_p1 PARTITION OF r1 FOR VALUES FROM ('2000-01-01') TO ('2010-01-01') PARTITION BY RANGE (a);
CREATE TABLE r1_p1_p1 PARTITION OF r1_p1 FOR VALUES FROM (1) TO (1000000);
CREATE TABLE r1_p1_p2 PARTITION OF r1_p1 FOR VALUES FROM (1000000) TO (2000000);

CREATE TABLE r1_p2 PARTITION OF r1 FOR VALUES FROM ('2010-01-01') TO ('2020-01-01') PARTITION BY RANGE (a);
CREATE TABLE r1_p2_p1 PARTITION OF r1_p2 FOR VALUES FROM (1) TO (1000000);
CREATE TABLE r1_p2_p2 PARTITION OF r1_p2 FOR VALUES FROM (1000000) TO (2000000);

開啟ePQ對分區表的支持。

SET polar_enable_px TO ON;
SET polar_px_enable_partition TO ON;

執行一條以兩級分區鍵作為過濾條件的SQL，并關閉ePQ的多級分區掃描功能，得到PostgreSQL內置優化器經過多級分區靜態裁剪后的執行計劃。

SET polar_px_optimizer_multilevel_partitioning TO OFF;
EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM r1 WHERE a < 1000000 AND b < '2009-01-01 00:00:00';
                                       QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on r1_p1_p1 r1
   Filter: ((a < 1000000) AND (b < '2009-01-01 00:00:00'::timestamp without time zone))
(2 rows)

開啟ePQ的多級分區掃描功能，再次查看執行計劃。

SET polar_px_optimizer_multilevel_partitioning TO ON;
EXPLAIN (COSTS OFF) SELECT * FROM r1 WHERE a < 1000000 AND b < '2009-01-01 00:00:00';
                                             QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------------------
 PX Coordinator 6:1  (slice1; segments: 6)
   ->  Append
         ->  Partial Seq Scan on r1_p1_p1
               Filter: ((a < 1000000) AND (b < '2009-01-01 00:00:00'::timestamp without time zone))
 Optimizer: PolarDB PX Optimizer
(5 rows)

在上述計劃中，ePQ優化器進行了對多級分區表的靜態裁剪。執行slice1計劃分片的六個進程只需對符合過濾條件的子分區r1_p1_p1進行并行掃描（Partial Seq Scan），并將掃描到的數據通過Motion算子（PX Coordinator）匯聚并返回。

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