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执行计划管理 (SPM) |
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执行计划管理，又称 SPM (SQL plan management)，是通过执行计划绑定，对执行计划进行人为干预的一系列功能，包括执行计划绑定、自动捕获绑定、自动演进绑定等。
执行计划绑定是 SPM 的基础。在优化器 Hints 中介绍了可以通过 Hint 的方式选择指定的执行计划，但有时需要在不修改 SQL 语句的情况下干预执行计划的选择。执行计划绑定功能使得可以在不修改 SQL 语句的情况下选择指定的执行计划。
{{< copyable "sql" >}}
CREATE [GLOBAL | SESSION] BINDING FOR SelectStmt USING SelectStmt;该语句可以在 GLOBAL 或者 SESSION 作用域内为 SQL 绑定执行计划。在不指定作用域时，隐式作用域为 SESSION。被绑定的 SQL 会被参数化后存储到系统表中。在处理 SQL 查询时，只要参数化后的 SQL 和系统表中某个被绑定的 SQL 语句一致，并且系统变量 tidb_use_plan_baselines 的值为 on（其默认值为 on），即可使用相应的优化器 Hint。如果存在多个可匹配的执行计划，优化器会从中选择代价最小的一个进行绑定。
值得注意的是当一条 SQL 语句在 GLOBAL 和 SESSION 作用域内都有与之绑定的执行计划时，因为优化器在遇到 SESSION 绑定时会将 GLOBAL 绑定的执行计划丢弃，该语句在 SESSION 作用域内绑定的执行计划会屏蔽掉语句在 GLOBAL 作用域内绑定的执行计划。
例如：
-- 创建一个 global binding，指定其使用 sort merge join
create global binding for
select * from t1, t2 where t1.id = t2.id
using
select /*+ sm_join(t1, t2) */ * from t1, t2 where t1.id = t2.id;
-- 从该 SQL 的执行计划中可以看到其使用了 global binding 中指定的 sort merge join
explain select * from t1, t2 where t1.id = t2.id;
-- 创建另一个 session binding，指定其使用 hash join
create binding for
select * from t1, t2 where t1.id = t2.id
using
select /*+ hash_join(t1, t2) */ * from t1, t2 where t1.id = t2.id;
-- 从该 SQL 的执行计划中可以看到其使用了 session binding 中指定的 hash join，而不是 global binding 中指定的 sort merge join
explain select * from t1, t2 where t1.id = t2.id;第一个 select 语句在执行时优化器会通过 GLOBAL 作用域内的绑定为其加上 sm_join(t1, t2) hint，explain 出的执行计划中最上层的节点为 MergeJoin。而第二个 select 语句在执行时优化器则会忽视 GLOBAL 作用域内的绑定而使用 SESSION 作用域内的绑定为该语句加上 hash_join(t1, t2) hint，explain 出的执行计划中最上层的节点为 HashJoin。
参数化：把 SQL 中的常量变成变量参数，并对 SQL 中的空格和换行符等做标准化处理。例如：
select * from t where a > 1
-- 参数化后：
select * from t where a > ？每个标准化的 SQL 只能同时有一个通过 CREATE BINDING 创建的绑定。对相同的标准化 SQL 创建多个绑定时，会保留最后一个创建的绑定，之前的所有绑定（创建的和演进出来的）都会被标记为已删除。但 session 绑定和 global 绑定仍然允许共存，不受这个逻辑影响。
另外，创建绑定时，TiDB 要求 session 处于某个数据库上下文中，也就是执行过 use ${database} 或者客户端连接时指定了数据库。
需要注意的是原始 SQL 和绑定 SQL 在参数化以及去掉 Hint 后文本必须相同，否则创建会失败，例如：
{{< copyable "sql" >}}
CREATE BINDING FOR SELECT * FROM t WHERE a > 1 USING SELECT * FROM t use index(idx) WHERE a > 2;可以创建成功，因为原始 SQL 和绑定 SQL 在参数化以及去掉 Hint 后文本都是 select * from t where a > ?，而
{{< copyable "sql" >}}
CREATE BINDING FOR SELECT * FROM t WHERE a > 1 USING SELECT * FROM t use index(idx) WHERE b > 2;则不可以创建成功，因为原始 SQL 在经过处理后是 select * from t where a > ?，而绑定 SQL 在经过处理后是 select * from t where b > ?。
{{< copyable "sql" >}}
DROP [GLOBAL | SESSION] BINDING FOR SelectStmt;该语句可以在 GLOBAL 或者 SESSION 作用域内删除指定的执行计划绑定，在不指定作用域时默认作用域为 SESSION。
一般来说，SESSION 作用域的绑定主要用于测试或在某些特殊情况下使用。若需要集群中所有的 TiDB 进程都生效，则需要使用 GLOBAL 作用域的绑定。SESSION 作用域对 GLOBAL 作用域绑定的屏蔽效果会持续到该 SESSION 结束。
承接上面关于 SESSION 绑定屏蔽 GLOBAL 绑定的例子，继续执行：
-- 删除 session 中创建的 binding
drop session binding for select * from t1, t2 where t1.id = t2.id;
-- 重新查看该 SQL 的执行计划
explain select * from t1,t2 where t1.id = t2.id;在这里 SESSION 作用域内被删除掉的绑定会屏蔽 GLOBAL 作用域内相应的绑定，优化器不会为 select 语句添加 sm_join(t1, t2) hint，explain 给出的执行计划中最上层节点并不被 hint 固定为 MergeJoin，而是由优化器经过代价估算后自主进行选择。
{{< copyable "sql" >}}
SHOW [GLOBAL | SESSION] BINDINGS [ShowLikeOrWhere];该语句会输出 GLOBAL 或者 SESSION 作用域内的执行计划绑定，在不指定作用域时默认作用域为 SESSION。目前 SHOW BINDINGS 会输出 8 列，具体如下：
| 列名 | 说明 |
|---|---|
| original_sql | 参数化后的原始 SQL |
| bind_sql | 带 Hint 的绑定 SQL |
| default_db | 默认数据库名 |
| status | 状态，包括 using（正在使用）、deleted（已删除）、 invalid（无效）、rejected（演进时被拒绝）和 pending verify（等待演进验证） |
| create_time | 创建时间 |
| update_time | 更新时间 |
| charset | 字符集 |
| collation | 排序规则 |
| source | 创建方式，包括 manual （由 create [global] binding 生成）、capture（由 tidb 自动创建生成）和 evolve （由 tidb 自动演进生成） |
通过将 tidb_capture_plan_baselines 的值设置为 on（其默认值为 off）可以打开自动捕获绑定功能。
注意：
自动绑定功能依赖于 Statement Summary，因此在使用自动绑定之前需打开 Statement Summary 开关。
开启自动绑定功能后，每隔 bind-info-lease（默认值为 3s）会遍历一次 Statement Summary 中的历史 SQL 语句，并为至少出现两次的 SQL 语句自动捕获绑定。
注意：
由于 TiDB 存在一些内嵌 SQL 保证一些功能的正确性，所以自动捕获绑定时会默认屏蔽内嵌 SQL。
自动演进绑定，在 TiDB 4.0.0-rc 版本引入，是执行计划管理的重要功能之一。
由于某些数据变更后，原先绑定的执行计划可能是一个不优的计划。为了解决该问题，引入自动演进绑定功能来自动优化已经绑定的执行计划。
另外自动演进绑定还可以一定程度上避免统计信息改动后，对执行计划带来的抖动。
通过以下语句可以开启自动演进绑定功能：
{{< copyable "sql" >}}
set global tidb_evolve_plan_baselines = on;tidb_evolve_plan_baselines 的默认值为 off。
注意：
设置 global 系统变量在当前 session 并不会生效，只会在新创建的 session 生效。可以将 global 关键字替换为 session 使当前 session 开启演进功能。
在打开自动演进功能后，如果优化器选出的最优执行计划不在之前绑定的执行计划之中，会将其记录为待验证的执行计划。每隔 bind-info-lease（默认值为 3s），会选出一个待验证的执行计划，将其和已经绑定的执行计划中代价最小的比较实际运行时间。如果待验证的运行时间更优的话，会将其标记为可使用的绑定。以下示例描述上述过程。
假如有表 t 定义如下：
{{< copyable "sql" >}}
create table t(a int, b int, key(a), key(b));在表 t 上进行如下查询：
{{< copyable "sql" >}}
select * from t where a < 100 and b < 100;表上满足条件 a < 100 的行很少。但由于某些原因，优化器没能选中使用索引 a 这个最优执行计划，而是误选了速度慢的全表扫，那么用户首先可以通过如下语句创建一个绑定：
{{< copyable "sql" >}}
create global binding for select * from t where a < 100 and b < 100 using select * from t use index(a) where a < 100 and b < 100;当以上查询语句再次执行时，优化器会在刚创建绑定的干预下选择使用索引 a，进而降低查询时间。
假如随着在表中进行插入和修改，表中满足条件 a < 100 的行变得越来越多，而满足条件 b < 100 的行变得越来越少，这时再在绑定的干预下使用索引 a 可能就不是最优了。
绑定的演进可以解决这类问题。当优化器感知到表数据变化后，会对这条查询生成使用索引 b 的执行计划。但由于绑定的存在，这个执行计划不会被采纳和执行，不过它会被存在后台的演进列表里。在演进过程中，如果它被验证为执行时间明显低于使用索引 a 的执行时间（即当前绑定的执行计划），那么索引 b 会被加入到可用的绑定列表中。在此之后，当这条查询再次被执行时，优化器首先生成使用索引 b 的执行计划，并确认它在绑定列表中，所以会采纳它并执行，进而可以在数据变化后降低这条查询的执行时间。
为了减少自动演进对集群的影响，可以通过 tidb_evolve_plan_task_max_time 来限制每个执行计划运行的最长时间，其默认值为 600s；通过 tidb_evolve_plan_task_start_time 和 tidb_evolve_plan_task_end_time 可以限制运行演进任务的时间窗口，默认值分别为 00:00 +0000 和 23:59 +0000。
由于自动演进绑定会自动地创建新的绑定，当查询的环境发生变动时，自动创建的绑定可能会有多种行为的选择。这里列出一些注意事项：
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自动演进只会对存在至少一个 global 绑定的标准化 SQL 进行演进。
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由于创建新的绑定会删除之前所有绑定（对于一条标准化 SQL），自动演进的绑定也会在手动重新创建绑定后被删除。
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所有和计算过程相关的 hint，在演进时都会被保留。计算过程相关的 hint 有如下几种：
Hint 说明 memory_quota 查询过程最多可以使用多少内存 use_toja 优化器是否考虑把子查询转化为 join use_cascades 是否使用 cascades 优化器 no_index_merge 优化器是否考虑将 index merge 作为一个读表选项 read_consistent_replica 是否强制读表时使用 follower read max_execution_time 查询过程最多消耗多少时间 -
read_from_storage是一个非常特别的 hint，因为它指定了读表时选择从 TiKV 读还是从 TiFlash 读。由于 TiDB 提供隔离读的功能，当隔离条件变化时，这个 hint 对演进出来的执行计划影响很大，所以当最初创建的绑定中存在这个 hint，TiDB 会无视其所有演进的绑定。