• MongoDB执行计划分析详解(1)


    正文

    queryPlanner

    queryPlanner是现版本explain的默认模式,queryPlanner模式下并不会去真正进行query语句查询,而是针对query语句进行执行计划分析并选出winning plan。

    {
            "queryPlanner" : {
                    "plannerVersion" : 1,
                    "namespace" : "game_db.game_user",
                    "indexFilterSet" : false,
                    "parsedQuery" : {
                            "w" : {
                                    "$eq" : 1
                            }
                    },
                    "winningPlan" : {
                            "stage" : "FETCH",
                            "inputStage" : {
                                    "stage" : "IXSCAN",
                                    "keyPattern" : {
                                            "w" : 1,
                                            "n" : 1
                                    },
                                    "indexName" : "w_1_n_1",
                                    "isMultiKey" : false,
                                    "direction" : "forward",
                                    "indexBounds" : {
                                            "w" : [
                                                    "[1.0, 1.0]"
                                            ],
                                            "n" : [
                                                    "[MinKey, MaxKey]"
                                            ]
                                    }
                            }
                    },
                    "rejectedPlans" : [
                            {
                                    "stage" : "FETCH",
                                    "inputStage" : {
                                            "stage" : "IXSCAN",
                                            "keyPattern" : {
                                                    "w" : 1,
                                                    "v" : 1
                                            },
                                            "indexName" : "w_1_v_1",
                                            "isMultiKey" : false,
                                            "direction" : "forward",
                                            "indexBounds" : {
                                                    "w" : [
                                                            "[1.0, 1.0]"
                                                    ],
                                                    "v" : [
                                                            "[MinKey, MaxKey]"
                                                    ]
                                            }
                                    }
                            }
                    ]
            },

    先来看queryPlanner模式的各个返回意义。

    explain.queryPlanner

    queryPlanner的返回。

    explain.queryPlanner.namespace

    顾名思义,该值返回的是该query所查询的表。

    explain.queryPlanner.indexFilterSet

    针对该query是否有indexfilter(会在后文进行详细解释)。

    explain.queryPlanner.winningPlan

    查询优化器针对该query所返回的最优执行计划的详细内容。

    explain.queryPlanner.winningPlan.stage

    最优执行计划的stage,这里返回是FETCH,可以理解为通过返回的index位置去检索具体的文档(stage有数个模式,将在后文中进行详解)。

    explain.queryPlanner.winningPlan.inputStage

    explain.queryPlanner.winningPlan.stage的child stage,此处是IXSCAN,表示进行的是index scanning。

    explain.queryPlanner.winningPlan.keyPattern

    所扫描的index内容,此处是w:1与n:1。

    explain.queryPlanner.winningPlan.indexName

    winning plan所选用的index。

    explain.queryPlanner.winningPlan.isMultiKey

    是否是Multikey,此处返回是false,如果索引建立在array上,此处将是true。

    explain.queryPlanner.winningPlan.direction

    此query的查询顺序,此处是forward,如果用了.sort({w:-1})将显示backward。

    explain.queryPlanner.winningPlan.indexBounds

    winningplan所扫描的索引范围,此处查询条件是w:1,使用的index是w与n的联合索引,故w是[1.0,1.0]而n没有指定在查询条件中,故是[MinKey,MaxKey]。

    explain.queryPlanner.rejectedPlans

    其他执行计划(非最优而被查询优化器reject的)的详细返回,其中具体信息与winningPlan的返回中意义相同,故不在此赘述。

    executionStats

    executionStats的返回中多了如下:

      "executionStats" : {
                    "executionSuccess" : true,
                    "nReturned" : 29861,
                    "executionTimeMillis" : 23079,
                    "totalKeysExamined" : 29861,
                    "totalDocsExamined" : 29861,
                    "executionStages" : {
                            "stage" : "FETCH",
                            "nReturned" : 29861,
                            "executionTimeMillisEstimate" : 22685,
                            "works" : 29862,
                            "advanced" : 29861,
                            "needTime" : 0,
                            "needFetch" : 0,
                            "saveState" : 946,
                            "restoreState" : 946,
                            "isEOF" : 1,
                            "invalidates" : 0,
                            "docsExamined" : 29861,
                            "alreadyHasObj" : 0,
                            "inputStage" : {
                                    "stage" : "IXSCAN",
                                    "nReturned" : 29861,
                                    "executionTimeMillisEstimate" : 70,
                                    "works" : 29862,
                                    "advanced" : 29861,
                                    "needTime" : 0,
                                    "needFetch" : 0,
                                    "saveState" : 946,
                                    "restoreState" : 946,
                                    "isEOF" : 1,
                                    "invalidates" : 0,
                                    "keyPattern" : {
                                            "w" : 1,
                                            "n" : 1
                                    },
                                    "indexName" : "w_1_n_1",
                                    "isMultiKey" : false,
                                    "direction" : "forward",
                                    "indexBounds" : {
                                            "w" : [
                                                    "[1.0, 1.0]"
                                            ],
                                            "n" : [
                                                    "[MinKey, MaxKey]"
                                            ]
                                    },
                                    "keysExamined" : 29861,
                                    "dupsTested" : 0,
                                    "dupsDropped" : 0,
                                    "seenInvalidated" : 0,
                                    "matchTested" : 0
                            }
                    }
            },
    

    executionStats模式中,我们主要需要注意的返回有如下几个

    executionStats.executionSuccess

    是否执行成功

    executionStats.nReturned

    查询的返回条数

    executionStats.executionTimeMillis

    整体执行时间

    executionStats.totalKeysExamined

    索引扫描次数

    executionStats.totalDocsExamined

    document扫描次数

    以上几个非常好理解,我们就不在这里详述,后文的案例中会有分析。

    executionStats.executionStages.stage

    这里是FETCH去扫描对于documents

    executionStats.executionStages.nReturned

    由于是FETCH,所以这里该值与executionStats.nReturned一致

    executionStats.executionStages.docsExamined

    与executionStats.totalDocsExamined一致

    executionStats.inputStage中的与上述理解方式相同

    还有一些文档中没有描述的返回如:

    “works” : 29862,

    “advanced” : 29861,

    “isEOF” : 1,

    这些值都会在explan之初初始化:

    mongo/src/mongo/db/exec/plan_stats.h

    struct CommonStats {
        CommonStats(const char* type)
            : stageTypeStr(type),
              works(0),
              yields(0),
              unyields(0),
              invalidates(0),
              advanced(0),
              needTime(0),
              needYield(0),
              executionTimeMillis(0),
              isEOF(false) {}
    

    以works为例,查看源码中发现,每次操作会加1,且会把执行时间记录在executionTimeMillis中。

    mongo/src/mongo/db/exec/fetch.cpp

             ++_commonStats.works;
    
            // Adds the amount of time taken by work() to executionTimeMillis.
            ScopedTimer timer(&_commonStats.executionTimeMillis);
    

    而在查询结束EOF,works又会加1,advanced不加。

    mongo/src/mongo/db/exec/eof.cpp

    PlanStage::StageState EOFStage::work(WorkingSetID* out) {
        ++_commonStats.works;
        // Adds the amount of time taken by work() to executionTimeMillis.
        ScopedTimer timer(&_commonStats.executionTimeMillis);
        return PlanStage::IS_EOF;
    }
    

    故正常的返回works会比nReturned多1,这时候isEOF为true(1):

    mongo/src/mongo/db/exec/eof.cpp

    bool EOFStage::isEOF() {
        return true;
    }
    
    unique_ptr<PlanStageStats> EOFStage::getStats() {
        _commonStats.isEOF = isEOF();
        return make_unique<PlanStageStats>(_commonStats, STAGE_EOF);
    }
    
    

    advanced的返回值在命中的时候+1,在skip,eof的时候不会增加如:

    mongo/src/mongo/db/exec/skip.cpp

    if (PlanStage::ADVANCED == status) {
            // If we're still skipping results...
            if (_toSkip > 0) {
                // ...drop the result.
                --_toSkip;
                _ws->free(id);
                ++_commonStats.needTime;
                return PlanStage::NEED_TIME;
            }
    
            *out = id;
            ++_commonStats.advanced;
            return PlanStage::ADVANCED;
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