openGauss源码解析（143）

openGauss源码解析：执行器解析（36）

7.6 向量化引擎

传统的行执行引擎大多采用一次一元组的执行模式，这样在执行过程中CPU大部分时间并没有用来处理数据，更多的是在遍历执行树，就会导致CPU的有效利用率较低。而在面对OLAP场景巨量的函数调用次数，需要巨大的开销。为了解决这一问题，openGauss中增加了向量化引擎。向量化引擎使用了一次一批元组的执行模式，能够大大减少遍历执行节点的开销。一次一批元组的数据运载方式也为某些表达式计算的SIMD（single instruction, multiple data，单指令多数据）化提供了机会，SIMD化能够带来性能上的提升。同时向量化引擎还天然对接列存储，能够较为方便地在底层扫描节点装填向量化的列数据。

向量化引擎的执行算子类似于行执行引擎，包含控制算子、扫描算子、物化算子和连接算子。同样会使用节点表示，继承于行执行节点，执行流程采用递归方式。主要包含的节点有：CStoreScan（顺序扫描），CStoreIndexScan（索引扫描），CStoreIndexHeapScan（利用Bitmap获取元组），VecMaterial（物化），VecSort（排序），VecHashJoin（向量化哈希连接）等，下面将逐一介绍这些执行算子。

7.6.1 控制算子

1. VecResult算子

VecResult算子用于处理只有一个结果返回或WHERE过滤条件为常量的情况，对应的代码源文件是“vecresult.cpp”；对应的主要数据结构是VecResult，VecResult继承于BaseResult。VecResult算子相关的函数包括ExecInitVecResult（初始化节点）、ExecVecResult（执行节点）、ExecReScanVecResult（重置节点）、ExecEndVecResult（退出节点）。

ExecInitVecResult函数用于初始化VecResult执行算子。执行流程如图7-28所示，主要执行流程如下。

（1） 创建并初始化VecResult执行节点，并为节点创建表达式上下文。

（2） 调用“ExecInitResultTupleSlot(estate, &res_state->ps)”函数分配存储投影结果的slot。

（3） 调用投影表达式初始化函数ExecInitVecExpr依次对ps.targetlist、ps.qual和resconstantqual进行初始化。

（4） 分别调用ExecAssignResultTypeFromTL函数和ExecAssignVectorForExprEval函数进行扫描描述符的初始化和投影结构的创建。

图7-28 ExecInitVecResult函数执行流程

ExecVecResult函数是执行VecResult的主体函数。执行流程如图7-29所示，主要执行流程如下。

（1） 检查是否需要计算常量表达式。

（2） 若需要则重新计算表达式，设置检查标识（如果常量计算表达式结果为false时，则设置约束检查标识位）。

（3） 获取结果元组。

图7-29 ExecVecResult函数执行流程

ExecReScanVecResult函数用于重新执行扫描计划。

ExecEndVecResult函数用于在执行结束时释放执行过程中申请的相关资源（包括存储空间等）。