数据库在得到一个查询后，先将查询转化为一个逻辑查询计划，对其进行优化，然后转为物理执行计划，最后按照物理执行计划进行操作，最终得到最终结果。本篇博客介绍获得数据库查询计划的语法与物理计划的分类。

得到查询执行计划的语法

explain [sql cmd]; -- get the query plan on 
explain analyze [sql cmd];

这两种语句针对不同数据库有不同结果，对于mysql而言，explain得到的只是估计，explain analyze包含真实执行后的时间，有时候使用explain得到的估计不准确，这个时候我们可以调用语句analyze table [table name] update histogram on [col name];更新对于表格某列的分布统计，进而使得explain的结果更加符合实际情况。

在gaussdb上构建tpch数据库，尝试语句explain select * from lineitem where l_orderkey=1 limit 10; 得到如下图的查询计划(query plan)，其中一共包括3行，代表在执行上述query时涉及到了3个算子，分别是limit, seq scan和filter。
在mysql上尝试语句explain select * from aka_name where id < 10 limit 10;得到如图结果：

运行explain format=tree select * from aka_name where id < 10 limit 10;得到树状结构的分析结果，format如果取值为json则可以得到json格式的结果。

运行语句explain analyze select * from aka_name where id < 10 limit 10;得到如下结果：

物理执行计划的分类

其中计划节点类型分为四类：控制节点（Control Node），扫描节点（Scan Node），物化节点（Materialization Node），连接节点（Join Node）。

1. 控制节点：append，组织多个字表或子查询的执行节点，主要用于union操作。

2. 扫描节点：用于扫描表等对象以获取元组，具体分为：

   • Seq Scan（全表扫描）：把表的所有数据块从头到尾读一遍，筛选出符合条件的数据块；
   • Index Scan（索引扫描）：为了加快查询速度，在索引中找到需要的数据行的物理位置，再到表数据块中把对应数据读出来，如B树，GiST，GIN，BRIN，HASH；
   • Bitmap Index/Heap Scan（位图索引/结果扫描）：把满足条件的行或块在内存中建一个位图，扫描完索引后，再根据位图列表的数据文件把对应的数据读出来，先通过Bitmap Index Scan在索引中找到符合条件的行，在内存中建立位图，之后再到表中扫描Bitmap Heap Scan。

3. 物化节点：能够缓存执行结果到缓存中，即第一次被执行时生成的结果元组缓存，等待上层节点使用，例如，sort节点能够获取下层节点返回的所有元组并根据指定的属性排序，并将排序结果缓存，每次上层节点取元组时就从缓存中按需读取。具体分为：

   • Materialize：对下层节点返回的元组进行缓存（如连接表时）
   • Sort：对下层返回的节点进行排序（如果内存超过iwork_mem参数指定大小，则节点工作空间切换到临时文件，性能急剧下降）
   • Group：对下层排序元组进行分组操作
   • Agg：执行聚集函数（sum/max/min/avg）
   • 条件过滤，一般在where后加上过滤条件，当扫描数据行时，会找出满足过滤条件的行，条件过滤在执行计划里面显示Filter，如果条件的列上面有索引，可能会走索引，不会走过滤。

4. 连接节点：对应于关系代数中的连接操作，可以实现多种连接方式（条件连接/左连接/右连接/全连接/自然连接）

   • Nestedloop Join（嵌套连接）： 内表被外表驱动，外表返回的每一行都要在内表中检索找到与它匹配的行，因此整个查询返回的结果集不能太大，要把返回子集较小的表作为外表，且内表的连接字段上要有索引。 执行过程为，确定一个驱动表（outer table），另一个表为inner table，驱动表中每一行与inner table中的相应记录关联；
   • Hash Join（哈希连接）：优化器使用两个比较的表，并利用连接属性在内存中建立散列表，然后扫描较大的表并探测散列表，找出与散列表匹配的行；
   • Merge Join（合并连接）：通常hash连接的性能要比merge连接好，但如果源数据上有索引，或结果已经被排过序，这时merge连接性能会优于hash连接；

从物理计划到最终结果

实现这一步有2种方法：

1. 从物理计划得到对应的查询，然后执行查询得到结果
2. 直接运行物理计划得到执行结果