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管理 Aurora PostgreSQL 的查询执行计划

使用与 PostgreSQL 兼容的 Amazon Aurora 的查询计划管理功能，您可以控制更改查询执行计划的方式和时间。查询计划管理有两个主要目标：

防止在数据库系统更改时计划性能下降
控制查询优化程序什么时候使用新计划

对所有关系数据库管理系统 (RDBMS) 而言，查询优化的质量和一致性对其性能和稳定性都有巨大的影响。查询优化程序可为 SQL 语句在特定时间点创建查询执行计划。随着条件的变化，优化程序可能会选择其他使得性能下降的计划。很多更改可能都会致使查询优化程序选择不同计划，并导致性能下降。这些更改包括统计数据、约束、环境设置、查询参数绑定和软件升级的更改。对于高性能应用程序而言，性能下降是一个重点关注的事项。

通过查询计划管理，您可以控制所要管理的一组语句的执行计划。您可执行以下操作：

通过强制优化程序从少量的已知良好计划中选择，提高计划的稳定性。
集中优化计划，然后在全局范围内分发最佳计划。
确定未使用的索引，并评估创建或删除索引的影响。
自动检测优化程序发现的最低成本的新计划。
尝试使用风险较小的新优化程序功能，因为您可以选择仅批准将提高性能的计划更改。

主题

启用 Aurora PostgreSQL 的查询计划管理

查询计划管理在 Amazon Aurora PostgreSQL 版本 2.1.0 及更高版本中提供。

启用查询计划管理

通过以下网址打开 Amazon RDS 控制台：https://console.amazonaws.cn/rds/。
创建新的实例级参数组，供查询计划管理使用。有关更多信息，请参阅创建数据库参数组。
创建新的集群级参数组，供查询计划管理使用。有关更多信息，请参阅创建数据库集群参数组。
打开您的集群级参数组，并将 rds.enable_plan_management 参数设置为 1。有关更多信息，请参阅修改数据库集群参数组中的参数。
重启数据库实例以启用此新设置。
使用 SQL 客户端（例如 psql）连接到数据库实例。
为数据库实例创建 apg_plan_mgmt 扩展。下面是一个示例。
```
psql my-database
my-database=> CREATE EXTENSION apg_plan_mgmt;
```
如果您在 template1 默认数据库中创建 apg_plan_mgmt 扩展，则查询计划管理扩展在您创建的各个新数据库中可用。

注意

要创建 apg_plan_mgmt 扩展，您需要 rds_superuser 角色。创建 apg_plan_mgmt 扩展时，将创建 apg_plan_mgmt 角色。用户必须已授予了 apg_plan_mgmt 角色才能管理 apg_plan_mgmt 扩展。

升级查询计划管理

如果您安装了查询计划管理版本 1.0，强烈建议您升级到版本 1.0.1。

要升级，请在集群或数据库实例级运行以下命令。


ALTER EXTENSION apg_plan_mgmt UPDATE TO '1.0.1';
SELECT apg_plan_mgmt.validate_plans('update_plan_hash');
SELECT apg_plan_mgmt.reload();

查询计划管理基础知识

您可以使用查询计划管理来管理任何 SELECT、INSERT、UPDATE 或 DELETE 语句，不论语句有多复杂。支持预编译、动态、嵌入和立即模式的 SQL 语句。可以使用所有 PostgreSQL 语句功能，包括分区表、继承、行级安全性和递归公用表表达式 (CTE)。

注意

目前，您无法捕获 PL/pgSQL 函数内部语句的计划。

主题

执行手动计划捕获
查看捕获的计划
使用托管语句和 SQL 哈希
使用自动计划捕获
验证计划
批准可以改进性能的新计划
删除计划

执行手动计划捕获

要捕获特定语句的计划，请使用手动捕获模式，如下例中所示。


/* Turn on manual capture */
SET apg_plan_mgmt.capture_plan_baselines = manual; 
EXPLAIN SELECT COUNT(*) from pg_class;       -- capture the plan baseline
SET apg_plan_mgmt.capture_plan_baselines = off;    -- turn off capture
SET apg_plan_mgmt.use_plan_baselines =     true;   -- turn on plan usage

您可以执行 SELECT、INSERT、UPDATE 或 DELETE 语句，也可以包括 EXPLAIN 语句，如上所示。使用 EXPLAIN 捕获计划，同时避免了执行语句带来的开销或潜在的副作用。有关手动捕获的更多信息，请参阅手动捕获特定 SQL 语句的计划。

查看捕获的计划

当 EXPLAIN SELECT 在前一个示例中运行时，优化程序将保存计划。为此，它会将行插入 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图并在自治事务中提交计划。如果您已授予了 apg_plan_mgmt 角色，则可以查看 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图的内容。以下查询显示 dba_plans 视图的一些重要列。


SELECT sql_hash, plan_hash, status, enabled, plan_outline, sql_text::varchar(40)
FROM apg_plan_mgmt.dba_plans
ORDER BY sql_text, plan_created;

显示的每一行表示一个托管计划。上一个示例显示以下信息。

sql_hash – 计划所针对的托管语句的 ID。
plan_hash – 托管计划的 ID。
status – 计划的状态。优化程序可以运行已批准的计划。
enabled – 该值指示计划已启用可供使用，还是已禁用并且不可供使用。
plan_outline – 托管计划的详细信息。

有关 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图的更多信息，请参阅在 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图中检查计划。

使用托管语句和 SQL 哈希

托管语句 是优化程序在查询计划管理下捕获的 SQL 语句。您可以指定要使用手动或自动捕获，将哪些 SQL 语句作为托管语句进行捕获：

对于手动捕获，您向优化程序提供特定语句，如上例中所示。
对于自动捕获，优化程序捕获多次运行的语句的计划。自动捕获在下面的示例中显示。

在 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图中，您可以通过 SQL 哈希值来确定托管语句。SQL 哈希在 SQL 语句的标准化表示形式上计算，消除了一些差异（例如文本值）。使用标准化意味着，当多个 SQL 语句只有文本值或参数值不同时，它们在 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图中使用相同的 SQL 哈希来表示。因此，同一个 SQL 哈希可以有多个计划，每个计划在不同的条件下是最优的。

优化程序处理任何 SQL 语句时，它使用以下规则来创建标准化 SQL 语句：

删除任何前导块注释
删除任何 EXPLAIN 关键字和 EXPLAIN 选项（如果有）
删除尾随空格
删除所有文本
保留空格和大小写以便阅读

例如，使用以下语句。


/*Leading comment*/ EXPLAIN SELECT /* Query 1 */ * FROM t WHERE x > 7 AND y = 1;

优化程序按以下所示标准化此语句。


SELECT /* Query 1 */ * FROM t WHERE x > CONST AND y = CONST;

使用自动计划捕获

如果您希望捕获应用程序中所有 SQL 语句的计划，或者如果您无法使用手动捕获，则可以使用自动计划捕获。通过自动计划捕获，默认情况下优化程序捕获至少运行两次的语句的计划。执行以下操作来使用自动计划捕获。

通过在参数组中为数据库实例将 apg_plan_mgmt.capture_plan_baselines 设置为 automatic 来启用自动计划捕获。有关更多信息，请参阅修改数据库参数组中的参数。
重新启动您的数据库实例。

在您的应用程序运行时，优化程序捕获多次运行的任何语句的计划。优化程序始终将托管语句的首次捕获计划的状态设置为 approved。托管语句的一组已批准计划称为计划基线。

随着应用程序持续运行，优化程序可能会查找托管语句的其他计划。优化程序将其他捕获的计划的状态设置为 unapproved。

某个托管语句的所有已捕获计划集称为计划历史记录。稍后，您可以确定 unapproved 计划的执行是否良好，并使用 apg_plan_mgmt.evolve_plan_baselines 函数或 apg_plan_mgmt.set_plan_status 函数，将其更改为 approved、rejected 或 preferred。

要启用自动计划捕获，在数据库实例的参数组中将 apg_plan_mgmt.capture_plan_baselines 设置为 off。然后重启数据库让设置生效。

有关计划捕获的更多信息，请参阅捕获执行计划。

验证计划

在删除了所依赖的对象（例如索引）时，托管计划会变得无效（“过时”）。要查找和删除所有已过时的计划，请使用 apg_plan_mgmt.validate_plans 函数。


SELECT apg_plan_mgmt.validate_plans('delete');

有关更多信息，请参阅验证计划。

批准可以改进性能的新计划

在使用托管计划时，您可以验证优化程序发现的较新、较低成本的计划，相比计划基线中已有的最低成本计划是否速度更快。要执行性能比较并（可选）批准更快的计划，请调用 apg_plan_mgmt.evolve_plan_baselines 函数。

在以下示例中，对于任何已启用的未批准计划，如果其速度比计划基准中的最低成本计划至少快 10%，则自动批准该计划。


SELECT apg_plan_mgmt.evolve_plan_baselines(
   sql_hash,
   plan_hash, 
   1.1,
   'approve'
)
FROM apg_plan_mgmt.dba_plans 
WHERE status = 'Unapproved' AND enabled = true;

当 apg_plan_mgmt.evolve_plan_baselines 函数运行时，它会收集性能统计数据并将其保存到 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图的 planning_time_ms、execution_time_ms、cardinality_error、total_time_benefit_ms 和 execution_time_benefit_ms 列中。apg_plan_mgmt.evolve_plan_baselines 函数还会更新 last_verified 或 last_validated timestamps 列，在其中您可以看到收集性能统计数据的最近时间。


SELECT sql_hash, plan_hash, status, last_verified, sql_text::varchar(40)
FROM apg_plan_mgmt.dba_plans
ORDER BY last_verified DESC;  -- value updated by evolve_plan_baselines()

有关验证计划的更多信息，请参阅评估计划性能。

删除计划

如果在计划保留期内，计划未执行或者未选择作为最低成本计划，则优化程序会删除这些计划。默认情况下，计划保留期为 32 天。要更改计划保留期，请设置 apg_plan_mgmt.plan_retention_period 参数。

您还可以查看 apg_plan_mgmt.dba_plans 视图的内容，并使用 apg_plan_mgmt.delete_plan 函数删除任何不再需要的计划。有关更多信息，请参阅删除计划。

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