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8.2.2.3 EXISTS 戦略を使用したサブクエリーの最適化

特定の最適化は、IN (または =ANY) 演算子を使用してサブクエリーの結果をテストする比較に適用できます。 このセクションでは、これらの最適化について、特に NULL 値が存在する課題に関して説明します。 この説明の最後の部分では、オプティマイザの支援方法を示します。

次のようなサブクエリーの比較を考慮します。

outer_expr IN (SELECT inner_expr FROM ... WHERE subquery_where)

MySQL は「外側から内側に」クエリーを評価します。 つまり、まず外側の式 outer_expr の値を取得してから、サブクエリーを実行し、それによって生成される行を取得します。

内側の式 inner_expr が outer_expr と等しい行だけが目的の行であることをサブクエリーに「通知する」ことは、かなり役に立つ最適化です。 これを行うには、サブクエリーの WHERE 句に適切な等価をプッシュダウンして、より限定的にします。 変換された比較は次のようになります:

EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where AND outer_expr=inner_expr)

変換後、MySQL はプッシュダウンされた等価を使用して、サブクエリーを評価するために調査する必要がある行数を制限できます。

より一般的には、N 個の値と N 値の行を返すサブクエリーとの比較は、同じ変換の対象になります。 oe_i と ie_i が対応する外側と内側の式の値を表す場合、次のサブクエリー比較は:

(oe_1, ..., oe_N) IN
  (SELECT ie_1, ..., ie_N FROM ... WHERE subquery_where)

次のようになります。

EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where
                          AND oe_1 = ie_1
                          AND ...
                          AND oe_N = ie_N)

簡単にするために、次の説明では、外部式と内部式の値の単一のペアを想定しています。

前述の「「プッシュダウン」」戦略は、次のいずれかの条件に該当する場合に機能します:

• outer_expr と inner_expr は NULL にできません。

• NULL と FALSE サブクエリーの結果を区別する必要はありません。 サブクエリーが WHERE 句の OR 式または AND 式の一部である場合、MySQL では考慮されないものとみなされます。 オプティマイザが NULL と FALSE サブクエリーの結果を区別する必要がないことに気付いた別のインスタンスは、次の構成です:

  ... WHERE outer_expr IN (subquery)

  この場合、IN (subquery) が NULL または FALSE を返すかどうかにかかわらず、WHERE 句は行を拒否します。

outer_expr は NULL 以外の値であることがわかっているが、サブクエリーは outer_expr = inner_expr となるような行を生成しないものとします。 その場合、outer_expr IN (SELECT ...) は次のように評価されます。

• inner_expr が NULL である行を SELECT が生成する場合は NULL

• SELECT が NULL 以外の値のみを生成するかまたは何も生成しない場合は FALSE

この状況では、outer_expr = inner_expr である行を探すアプローチは有効でなくなります。 そのような行を探すことは必要ですが、何も見つからない場合には、inner_expr が NULL となる行も探します。 概して言えば、サブクエリーは次のように変換できます:

EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where AND
        (outer_expr=inner_expr OR inner_expr IS NULL))

追加の IS NULL 条件を評価する必要性は、MySQL に ref_or_null アクセスメソッドがある理由です。

mysql> EXPLAIN
       SELECT outer_expr IN (SELECT t2.maybe_null_key
                             FROM t2, t3 WHERE ...)
       FROM t1;
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: PRIMARY
        table: t1
...
*************************** 2. row ***************************
           id: 2
  select_type: DEPENDENT SUBQUERY
        table: t2
         type: ref_or_null
possible_keys: maybe_null_key
          key: maybe_null_key
      key_len: 5
          ref: func
         rows: 2
        Extra: Using where; Using index
...

unique_subquery および index_subquery サブクエリー固有のアクセスメソッドには 「or NULL」 バリアントもあります。

追加の OR ... IS NULL 条件によってクエリーの実行は多少複雑になり、サブクエリー内の最適化の一部も適用できなくなりますが、通常これは許容できます。

outer_expr が NULL になる可能性がある場合、状況ははるかに悪くなります。 「不明な値」としての NULL の SQL の解釈によると、NULL IN (SELECT inner_expr ...) は次のように評価されるはずです。

• SELECT が何らかの行を生成する場合は NULL

• SELECT が行を生成しない場合は FALSE

正しい評価には、SELECT がとにかく何らかの行を生成したかどうかを確認できるようにする必要があるため、outer_expr = inner_expr をサブクエリーにプッシュダウンすることはできません。 等価をプッシュダウンできないかぎり、多くの実世界のサブクエリーが非常に遅くなるため、これは問題です。

基本的に、outer_expr の値に応じて、サブクエリーを実行するさまざまな方法が存在する必要があります。

オプティマイザは速度よりも SQL 準拠を選択するため、outer_expr が NULL である可能性があります:

• outer_expr が NULL の場合、次の式を評価するには、SELECT を実行して行を生成するかどうかを判断する必要があります:

  NULL IN (SELECT inner_expr FROM ... WHERE subquery_where)

  前述の種類と同等にプッシュダウンせずに、ここで元の SELECT を実行する必要があります。

• 一方、outer_expr が NULL でない場合、次の比較が絶対に必要です:

  outer_expr IN (SELECT inner_expr FROM ... WHERE subquery_where)

  プッシュダウン条件を使用する次の式に変換する必要があります:

  EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where AND outer_expr=inner_expr)

  この変換を行わないと、サブクエリーは遅くなります。

条件をサブクエリーにプッシュダウンするかどうかの問題を解決するために、条件は 「trigger」 関数内にラップされます。 したがって、次の形式の式は:

outer_expr IN (SELECT inner_expr FROM ... WHERE subquery_where)

次に変換されます:

EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where
                          AND trigcond(outer_expr=inner_expr))

より一般的には、サブクエリーの比較が外側の式と内側の式の複数のペアに基づく場合、変換は次の比較をします。

(oe_1, ..., oe_N) IN (SELECT ie_1, ..., ie_N FROM ... WHERE subquery_where)

これを次の式に変換します:

EXISTS (SELECT 1 FROM ... WHERE subquery_where
                          AND trigcond(oe_1=ie_1)
                          AND ...
                          AND trigcond(oe_N=ie_N)
       )

各 trigcond(X) は、次の値に評価される特殊な関数です。

• 「リンクされた」外側の式 oe_i が NULL でない場合は X

• 「リンクされた」外側の式 oe_i が NULL の場合は TRUE

注記

トリガー関数は、CREATE TRIGGER で作成する種類のトリガーではありません。

trigcond() 関数内でラップされる等価は、クエリーオプティマイザのファーストクラス述語ではありません。 ほとんどの最適化では、クエリーの実行時にオンまたはオフになる可能性のある述語を処理できないため、trigcond(X) をすべて不明な関数であるとみなし、無視します。 トリガーされた等価は、次の最適化で使用できます:

• 参照の最適化: trigcond(X=Y [OR Y IS NULL]) を使用して、ref、eq_ref、または ref_or_null テーブルアクセスを構築できます。

• インデックスルックアップベースのサブクエリー実行エンジン: trigcond(X=Y) を使用して、unique_subquery または index_subquery アクセスを構築できます。

• テーブル条件ジェネレータ: サブクエリーが複数のテーブルの結合である場合、トリガーされた条件はできるだけ早くチェックされます。

オプティマイザがトリガー条件を使用して、何らかの種類のインデックスルックアップベースのアクセスを作成する場合 (上記リストの最初の 2 項目に関して)、条件がオフである場合のフォールバック戦略が必要です。 このフォールバック戦略は常に同じで、フルテーブルスキャンを実行します。 EXPLAIN の出力で、フォールバックは Extra カラムに Full scan on NULL key と表示されます。

mysql> EXPLAIN SELECT t1.col1,
       t1.col1 IN (SELECT t2.key1 FROM t2 WHERE t2.col2=t1.col2) FROM t1\G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: PRIMARY
        table: t1
        ...
*************************** 2. row ***************************
           id: 2
  select_type: DEPENDENT SUBQUERY
        table: t2
         type: index_subquery
possible_keys: key1
          key: key1
      key_len: 5
          ref: func
         rows: 2
        Extra: Using where; Full scan on NULL key

EXPLAIN の後に SHOW WARNINGS を実行すると、トリガーされた条件が表示されます:

*************************** 1. row ***************************
  Level: Note
   Code: 1003
Message: select `test`.`t1`.`col1` AS `col1`,
         <in_optimizer>(`test`.`t1`.`col1`,
         <exists>(<index_lookup>(<cache>(`test`.`t1`.`col1`) in t2
         on key1 checking NULL
         where (`test`.`t2`.`col2` = `test`.`t1`.`col2`) having
         trigcond(<is_not_null_test>(`test`.`t2`.`key1`))))) AS
         `t1.col1 IN (select t2.key1 from t2 where t2.col2=t1.col2)`
         from `test`.`t1`

トリガー条件を使用すると、パフォーマンスに多少の影響があります。 現在 NULL IN (SELECT ...) 式では、以前に実行されなかった (遅い) フルテーブルスキャンが行われる可能性があります。 これは、正しい結果を得るために支払われる価格です (トリガー条件戦略の目的は、速度ではなくコンプライアンスを向上させることです)。

複数テーブルサブクエリーの場合、結合オプティマイザは外部式が NULL の場合に最適化しないため、NULL IN (SELECT ...) の実行は特に遅くなります。 それは、左辺が NULL の場合のサブクエリーの評価はめったにないものと想定しています (そうでないことを示す統計があっても)。 一方、外側の式が NULL になる可能性があっても実際にそうなることがない場合、パフォーマンスの低下はありません。

クエリーオプティマイザがクエリーをより効率的に実行できるようにするには、次の提案を使用します:

• カラムが実際に NOT NULL である場合は、そのように宣言します。 これは、カラムの条件テストを簡略化することでオプティマイザの他の側面にも役立ちます。

• NULL と FALSE サブクエリーの結果を区別する必要がない場合は、実行速度の低下を簡単に回避できます。 次のような比較を置き換えます。

  outer_expr [NOT] IN (SELECT inner_expr FROM ...)

  次の式で:

  (outer_expr IS NOT NULL) AND (outer_expr [NOT] IN (SELECT inner_expr FROM ...))

  式の結果が明らかになるとすぐに MySQL が AND 部分の評価を停止するため、NULL IN (SELECT ...) は評価されません。

  別のリライトも可能です:

  [NOT] EXISTS (SELECT inner_expr FROM ...
          WHERE inner_expr=outer_expr)

optimizer_switch システム変数の subquery_materialization_cost_based フラグを使用すると、サブクエリー実体化と IN から EXISTS へのサブクエリー変換の選択を制御できます。 セクション8.9.2「切り替え可能な最適化」を参照してください。