如何设置并行度 ——《OceanBase 并行执行》系列 2

并行度（degree of parallelism，简称 DOP），是指在执行过程中所使用的工作线程数量。设计并行执行的初衷在于充分利用多核资源以提升效率。OceanBase 的并行执行框架支持多种设定并行度的方式，既允许用户手动设置，也提供了  Auto DOP 的功能使系统能为用户自动选择合适的并行度。
本篇将重点阐述如何手动设置并行度。

并行执行系列的内容分为七篇博客，本篇是其中的第二篇。

第一篇并行执行概念

2.1 手工指定并行度

可以对一张表指定并行度，使得对这张表的扫描总是使用并行执行。

2.1.1 指定并行度的几种方式

表属性指定并行度

下面的语句分别指定一张主表和一个索引的扫描并行度。

ALTER TABLE table_name PARALLEL 4;
ALTER TABLE table_name ALTER INDEX index_name PARALLEL 2;

如果一个 SQL 中只涉及一张表，当 SQL 中查询了主表时，除了主表所在的 DFO，其余 DFO 也会使用并行度 4 来执行；当 SQL 查询了索引表时，除了索引表所在的 DFO，其余 DFO 也会使用并行度 2 来执行。

如果一个 SQL 中涉及多张表，则会使用 PARALLEL 最大值作为整个计划的 DOP。

PARALLEL HINT 指定并行度

可以通过全局 PARALLEL HINT 来指定整个 SQL 的并行度，也可以通过表级的 PARALLEL HINT 来指定特定表的并行度。当一个 SQL 里给定了多个表的 PARALLEL HINT，那么各个表所在 DFO 的 DOP 由各个表的 Parallel 值决定。如果一个 DFO 里包含多张表，则会取他们的 PARALLEL 最大值作为 DFO 的 DOP。 

OceanBase(TEST@TEST)>create table t1 (c1 int, c2 int);
Query OK, 0 rows affected (0.167 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select /*+ parallel(3) */ sum(c1) from t1;
+----------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                           |
+----------------------------------------------------------------------+
| =========================================================            |
| |ID|OPERATOR             |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|            |
| ---------------------------------------------------------            |
| |0 |SCALAR GROUP BY      |        |1       |2           |            |
| |1 | PX COORDINATOR      |        |3       |2           |            |
| |2 |  EXCHANGE OUT DISTR |:EX10000|3       |2           |            |
| |3 |   MERGE GROUP BY    |        |3       |1           |            |
| |4 |    PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |            |
| |5 |     TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |            |
| =========================================================            |
| Outputs & filters:                                                   |
| -------------------------------------                                |
|   0 - output([T_FUN_SUM(T_FUN_SUM(T1.C1))]), filter(nil), rowset=256 |
|       group(nil), agg_func([T_FUN_SUM(T_FUN_SUM(T1.C1))])            |
|   1 - output([T_FUN_SUM(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256            |
|   2 - output([T_FUN_SUM(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256            |
|       dop=3                                                          |
|   3 - output([T_FUN_SUM(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256            |
|       group(nil), agg_func([T_FUN_SUM(T1.C1)])                       |
|   4 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                       |
|   5 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                       |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                                |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                    |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true    |
+----------------------------------------------------------------------+
24 rows in set (0.002 sec)
OceanBase(TEST@TEST)>create table t1 (c1 int, c2 int);
Query OK, 0 rows affected (0.167 sec)OceanBase(TEST@TEST)>create table t2 (c1 int, c2 int);
Query OK, 0 rows affected (0.150 sec)OceanBase(TEST@TEST)>select /*+ parallel(t1 3) */ * from t1, t2 where t1.c2 = t2.c1;
Empty set (0.041 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select /*+ parallel(t1 3) */ * from t1, t2 where t1.c2 = t2.c1;
+----------------------------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                                             |
+----------------------------------------------------------------------------------------+
| =================================================================                      |
| |ID|OPERATOR                     |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|                      |
| -----------------------------------------------------------------                      |
| |0 |PX COORDINATOR               |        |1       |7           |                      |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR          |:EX10002|1       |6           |                      |
| |2 |  HASH JOIN                  |        |1       |5           |                      |
| |3 |   EXCHANGE IN DISTR         |        |1       |2           |                      |
| |4 |    EXCHANGE OUT DISTR (HASH)|:EX10000|1       |2           |                      |
| |5 |     PX BLOCK ITERATOR       |        |1       |1           |                      |
| |6 |      TABLE SCAN             |T1      |1       |1           |                      |
| |7 |   EXCHANGE IN DISTR         |        |1       |4           |                      |
| |8 |    EXCHANGE OUT DISTR (HASH)|:EX10001|1       |4           |                      |
| |9 |     PX PARTITION ITERATOR   |        |1       |2           |                      |
| |10|      TABLE SCAN             |T2      |1       |2           |                      |
| =================================================================                      |
| Outputs & filters:                                                                     |
| -------------------------------------                                                  |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1, T1.C2, T2.C1, T2.C2)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1, T1.C2, T2.C1, T2.C2)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=3                                                                            |
|   2 - output([T1.C2], [T2.C1], [T1.C1], [T2.C2]), filter(nil), rowset=256              |
|       equal_conds([T1.C2 = T2.C1]), other_conds(nil)                                   |
|   3 - output([T1.C2], [T1.C1]), filter(nil), rowset=256                                |
|   4 - output([T1.C2], [T1.C1]), filter(nil), rowset=256                                |
|       (#keys=1, [T1.C2]), dop=3                                                        |
|   5 - output([T1.C2], [T1.C1]), filter(nil), rowset=256                                |
|   6 - output([T1.C2], [T1.C1]), filter(nil), rowset=256                                |
|       access([T1.C2], [T1.C1]), partitions(p0)                                         |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                                      |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true                      |
|   7 - output([T2.C1], [T2.C2]), filter(nil), rowset=256                                |
|   8 - output([T2.C1], [T2.C2]), filter(nil), rowset=256                                |
|       (#keys=1, [T2.C1]), dop=1                                                        |
|   9 - output([T2.C1], [T2.C2]), filter(nil), rowset=256                                |
|       force partition granule                                                          |
|  10 - output([T2.C1], [T2.C2]), filter(nil), rowset=256                                |
|       access([T2.C1], [T2.C2]), partitions(p0)                                         |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                                      |
|       range_key([T2.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true                      |
+----------------------------------------------------------------------------------------+
39 rows in set (0.002 sec)

对于 DML 语句，使用上面的 HINT，只会使得 DML 语句的查询部分走并行，写入部分还是串行。如果希望写入部分也并行，则需要还添加一个 HINT ENABLE_PARALLEL_DML，例如：

insert /*+ parallel(3) enable_parallel_dml */ into t3 select * from t1;

注意：并行 DML 必须指定全局 parallel hint。仅指定表级 parallel hint 无法让写入部分串行。例如，下面的 SQL 不会开启 DML 并行：

insert /*+ parallel(t3 3) enable_parallel_dml */ into t3 select * from t1;

SESSION 上指定并行度

在当前 session 上指定并行度后，session 上的所有查询语句都将以这个并行度执行。需要注意，即使是单行查询的 SQL，也会使用该并行度，可能导致性能下降。

set _force_parallel_query_dop = 3

对于 DML 语句，使用上面的命令，只会使得 DML 语句的查询部分走并行，写入部分还是串行。如果希望写入部分也并行，则需要用下面的命令：

set _force_parallel_dml_dop = 3

2.1.2 并行度优先级

全局 HINT > TABLE HINT > SESSION 并行度 > TABLE DOP

对比全局 HINT 和 TABLE HINT 的优先级。可以看到，有全局 HINT 时，TABLE HINT 不生效。

OceanBase(TEST@TEST)>explain select /*+ parallel(2) parallel(t1 3) */ * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |2           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |2           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=2                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select /*+ parallel(t1 3) */ * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |2           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |1           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=3                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)

对比 session 和 table hint 的优先级。可以看到，使用 table 级的 HINT 时，session 设定的 DOP 不生效。

OceanBase(TEST@TEST)>alter session force parallel query parallel 4;
Query OK, 0 rows affected (0.001 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select /*+ parallel(t1 3) */ * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |2           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |1           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=3                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |1           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |1           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=4                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)

对比 session 和 table parallel 的优先级。可以看到 table parallel 属性的优先级低于 session 指定 dop 的优先级。

OceanBase(TEST@TEST)>alter table t1 parallel 5;
Query OK, 0 rows affected (0.135 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |1           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |1           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=5                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)OceanBase(TEST@TEST)>alter session force parallel query parallel 4;
Query OK, 0 rows affected (0.000 sec)OceanBase(TEST@TEST)>explain select * from t1;
+-------------------------------------------------------------------+
| Query Plan                                                        |
+-------------------------------------------------------------------+
| =======================================================           |
| |ID|OPERATOR           |NAME    |EST.ROWS|EST.TIME(us)|           |
| -------------------------------------------------------           |
| |0 |PX COORDINATOR     |        |1       |1           |           |
| |1 | EXCHANGE OUT DISTR|:EX10000|1       |1           |           |
| |2 |  PX BLOCK ITERATOR|        |1       |1           |           |
| |3 |   TABLE SCAN      |T1      |1       |1           |           |
| =======================================================           |
| Outputs & filters:                                                |
| -------------------------------------                             |
|   0 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|   1 - output([INTERNAL_FUNCTION(T1.C1)]), filter(nil), rowset=256 |
|       dop=4                                                       |
|   2 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|   3 - output([T1.C1]), filter(nil), rowset=256                    |
|       access([T1.C1]), partitions(p0)                             |
|       is_index_back=false, is_global_index=false,                 |
|       range_key([T1.__pk_increment]), range(MIN ; MAX)always true |
+-------------------------------------------------------------------+
18 rows in set (0.002 sec)

2.1.3 并行度取值

先讲一个简单原则：1. parallel 的设定目的是为了把 CPU 用满。2. parallel 不是越大越好。举个例子：当租户 CPU 为 20 的时：

  • 对于单表简单操作（如单表扫描过滤、单表增删改）parallel 理论值为 20。
  • 对于多表 join 的查询、带全局索引的 PDML，parallel 理论值为 10。
  • 对于一些更加复杂的计划，形态为右深树时，parallel 理论值为 7 左右。

对上面的例子做解释：

  • 对于单表操作，只有一个 DFO，可以把 20 个 CPU 全部给这个 DFO 用。
  • 对于多表 join，同一时间会启动 2 个 DFO，形成数据流水线（一个 DFO 是 producer、一个 DFO 是consumer)，所有每个 DFO 分 10 个 CPU。
  • 对于更加复杂的右深树计划，我们同一时间会启动 3 个 DFO，此时每个 DFO 大约分 7 个 CPU 可以保证他们都能跑得比较快。

但是，以上只是一般原则，实际操作中还是应该做微调。解释如下：

  • 对于单表操作，只有一个 DFO，可以把 20 个 CPU 全部给这个 DFO 用。
假设这个 DFO 大部分时间是做 IO，那么不妨把并发度设置得比 20 稍高一些，比如 25，这样可以充分利用 CPU
  • 对于多表 join，同一时间会启动 2 个 DFO，形成数据流水线（一个 DFO 是 producer、一个 DFO 是consumer)，所有每个 DFO 分 10 个 CPU。
我们实际并不能保证每个 DFO 都能把分给他的 CPU 压满。所以，把并发度适当稍微调整高一些，比如 15 也许能更充分地利用 CPU。 ** 但是，不能无限往上加。把并发度加到 50，根本不会有收益，相反还会增加线程调度开销、框架调度开销。
  • 对于更加复杂的右深树计划，我们同一时间会启动 3 个 DFO，此时每个 DFO 大约分 7 个 CPU 可以保证他们都能跑得比较快。
一个计划里，并不是处处都要启动 3 个 DFO，3 DFO 的情况可能是局部的。大部分时候可能还是同时启动 2 个 DFO。 所以这时候把并发设置为 10 也许比 7 要好。

微调后，当租户 CPU 为 20 的时，一个可能的情况如下：

  • 对于单表简单操作（如单表扫描过滤、单表增删改）parallel 实践值为 30。
  • 对于多表 join 的查询、带全局索引的 PDML，parallel 实践值为 15。
  • 对于一些更加复杂的计划，形态为右深树时，parallel 实践值为 10 ~ 15 左右。

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