计划缓存概述

OceanBase 数据库通过复杂的改写规则和计划生成算法提供了强大的优化能力，但这也导致计划生成耗时增加。例如，在极端 TP 场景中，一条主键单点查询的计划生成时间可能达 1ms，而实际执行仅需 0.5ms。若每条 SQL 都重新生成计划，耗时将主要集中在计划生成阶段。为此，OceanBase 引入 计划缓存（Plan Cache） 机制，使相同 SQL 共享执行计划，显著降低响应时间。

典型场景

在 HTAP 业务中，若某 SQL 的执行时间远超计划生成时间（例如执行时间 10ms，计划生成时间 1ms），且 执行时间/生成时间 = 10（超过默认阈值 5），则连续触发 5 次后，系统会自动关闭该 SQL 的计划缓存，以优化其执行性能。

计划缓存机制

核心流程

1. SQL 参数化：

   • 当 OceanBase 数据库收到一条 SQL 请求后，首先会通过通过 fast parser 模块将 SQL 文本中的常量参数替换为通配符 ?。
   • 示例：SELECT * FROM t1 WHERE c1 = 1 替换为 SELECT * FROM t1 WHERE c1 = ?。

2. 缓存命中检查：

   • 查找参数化后的 SQL 是否已有缓存计划。
   • 若命中缓存：直接执行已有计划。
   • 若未命中：生成新计划并存入缓存。

3. 性能优势：

   • 从缓存获取计划的耗时通常比重新生成 低一个数量级（例如从 1ms 缩短至 0.1ms）。

自适应计划缓存

在 HTAP 混合负载场景中：

• TP 场景：需开启计划缓存以减少重复生成计划的耗时。 默认开启。
• AP 场景：关闭计划缓存可提升性能（因计划生成更优但耗时）。
• HTAP 混合负载的业务场景：关闭 Plan Cache 虽然可以让偏 AP 的 SQL 获得更好的性能，但是也会让偏 TP 的 SQL 受到极大的影响。

OceanBase V4.3.5 BP2 版本 新增 自适应计划缓存，根据 SQL 特性动态决定是否启用计划缓存，平衡两类场景的性能。

关键配置项

OceanBase 数据库在 V4.3.5 BP2 版本新增自适应计划缓存相关配置项：

• enable_adaptive_plan_cache：租户级配置项，用于控制租户是否开启计划缓存自适应的能力。详细介绍信息，参见 enable_adaptive_plan_cache。

• _pc_adaptive_min_exec_time_threshold：租户级隐藏配置项，该配置项用于控制启用自适应计划缓存的最小执行时间阈值，即在自适应计划缓存功能开启的情况下，执行时间超过该阈值的 SQL 才开启自适应计划缓存。属性说明如下：

  属性	描述
  参数类型	TIME
  默认值	1s
  取值范围	[0, +∞]
  是否可修改	是，支持通过 ALTER SYSTEM SET 语句修改该配置项的值。例如：ALTER SYSTEM SET _pc_adaptive_min_exec_time_threshold = '2s';。 说明 Oracle 模式下，在语法上隐藏配置项需加双引号。
  是否重启 OBServer 节点生效	否，设置后立即生效。

• _pc_adaptive_effectiveness_ratio_threshold：租户级隐藏配置项，该配置项用于控制启用自适应计划缓存的最小比率阈值，即在自适应计划缓存功能开启的情况下，计划执行时间/计划生成时间 大于等于该阈值才开启自适应计划缓存。属性说明如下：

  属性	描述
  参数类型	INT
  默认值	5
  取值范围	[0, +∞]
  是否可修改	是，支持通过 ALTER SYSTEM SET 语句修改该配置项的值。例如：ALTER SYSTEM SET _pc_adaptive_effectiveness_ratio_threshold = 6;。 说明 Oracle 模式下，在语法上隐藏配置项需加双引号。
  是否重启 OBServer 节点生效	否，设置后立即生效。

• _force_enable_plan_tracing：租户级隐藏配置项，该配置项用于控制在禁用计划缓存时是否启用计划跟踪。属性说明如下：

  属性	描述
  参数类型	BOOL
  默认值	TRUE，表示在禁用计划缓存时启用计划跟踪。
  取值范围	TRUE FALSE
  是否可修改	是，支持通过 ALTER SYSTEM SET 语句修改该配置项的值。例如：ALTER SYSTEM SET _force_enable_plan_tracing = FALSE;。 说明 Oracle 模式下，在语法上隐藏配置项需加双引号。
  是否重启 OBServer 节点生效	否，设置后立即生效。

自适应关闭条件

当自适应功能开启时，若一条 SQL 满足以下 所有条件，系统会 关闭其计划缓存：

1. 执行时间阈值：
   • SQL 执行时间 ≥ _pc_adaptive_min_exec_time_threshold（默认 1 秒）。
2. 效率比率阈值：
   • 执行时间 / 计划生成时间 ≥ _pc_adaptive_effectiveness_ratio_threshold（默认 5）。
3. 连续触发次数：
   • 连续 5 次执行均满足上述条件。

查询和管理缓存的执行计划

OceanBase 数据库提供了以下两个系统视图，用于查询和管理缓存的执行计划：

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_STAT：记录每个执行计划在计划缓存中的实际计划形态，通过指定（ip、port、 tenant_id、plan_id）的四元组，可以查到一个特定计划的树型计划形态。通过这个视图，我们可以找到 server 中消耗 CPU 多的 SQL 进行调优，从而优化数据库的性能。

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN：视图记录每个执行计划在计划缓存中的实际计划形态，通过指定（ip、port、 tenant_id、plan_id）的四元组，可以查到一个特定计划的树型计划形态。

查询计划的示例

以下 SQL 展示如何通过 GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN 获取特定计划的形态：

SELECT plan_line_id, operator, name, rows, cost  
FROM oceanbase.gv$ob_plan_cache_plan_explain  
WHERE svr_ip = 'xx.xx.xx.xx'  
  AND svr_port = 30042  
  AND tenant_id = 1001  
  AND plan_id = 248;  

执行结果：

+--------------+------------------------+--------------+---------+----------+  
| plan_line_id | operator               | name         |  rows   |  cost    |  
+--------------+------------------------+--------------+---------+----------+  
|            0 | PHY_SORT               | NULL         |  6      |  16522   |  
|            1 |  PHY_HASH_GROUP_BY     | NULL         |  6      |  16506   |  
|            2 |   PHY_TABLE_SCAN       | lineitem     |  11473  |   6597   |  
+--------------+------------------------+--------------+---------+----------+  

可以看到这个结果与在 OceanBase 数据库直接执行 explain 的结果是非常相似的。需要注意的是这里查出的计划是使用对应 SQL 第一次执行的参数生成的，可能出现一条 SQL 执行 explain 计划的结果与 GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN 中查出的结果不一致的情况。这时我们就可以考虑是不是遇到了计划缓存的 bad case 了，是否需要通过计划绑定来固定一个稳定的计划。

相关文档

查询缓存的执行计划视图相关文档如下：

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_STAT（sys 租户）

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_STAT（MySQL 模式）

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_STAT（Oracle 模式）

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN（sys 租户）

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN（MySQL 模式）

• GV$OB_PLAN_CACHE_PLAN_EXPLAIN（Oracle 模式）