mongodb的查询过程

最新推荐文章于 2025-05-22 17:04:53 发布

baijiwei

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分类专栏： Mongodb 文章标签： mongodb 查询引擎

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/baijiwei/article/details/78128632

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本文详细介绍了MongoDB查询过程中的关键步骤，包括语法树生成、逻辑优化、查询计划生成及执行等内容。通过深入剖析，帮助读者理解如何提高查询效率。

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mongodb的查询过程是一个比较复杂的过程， 从查询语句到查询计划的执行， 中间经历了如下的几个步骤：

生成语法树（matchExpression）；
逻辑优化过程：由MatchExpression 生成 CanoncalQuery；
生成查询计划：由CanoncalQuery生成QuerySolution和 MultiPlanStage；
生成PlanExecutor；
执行计划

查询过程的流程图：

生成语法树

从一个Bson类型的filter，生成一个MatcgExpression 树，具体的实现可以参考： http://blog.youkuaiyun.com/baijiwei/article/details/78127191 ；

逻辑优化过程

通过MatchExpression，我们可以得到filter的所有的设定，但是，这个设定可能是散乱的，效率不高的，逻辑优化过程的主要作用就是优化filter的设定，使得在语义保持不变的前提下，能够更加有效的执行。
该过程主要通过 CanonicalQuery 类来实现。
其实现细节可以参考： http://blog.youkuaiyun.com/baijiwei/article/details/78170387 。
该过程主要包含三个方面：
1、Normoralize tree；
2、sort tree；
3、 validate tree；

生成查询计划

通过CanonicalQuery 和MatchExpression，类PlanEnumerator 罗列MatchExpression的各种可能的组合，（indexScan & collectionScan等），生成具体的MatchExpression，产生出来一个个的QueryPlan。具体的实现在函数：QueryPlannerAccess::buildIndexedDataAccess，生成一个树形的QuerySolutionNode树。
如果QuerySolution的个数大于1，生成一个MultiPlanStage对象，每个QuerySolution对应于一个PlanStage或者其子对象，planStage对象由函数StageBuilder::build 生成。
其实现细节可以参考： http://blog.youkuaiyun.com/baijiwei/article/details/78174198

生成 PlanExecutor

PlanExecutor::PlanExecutor(OperationContext* opCtx,
                           unique_ptr<WorkingSet> ws,
                           unique_ptr<PlanStage> rt,
                           unique_ptr<QuerySolution> qs,
                           unique_ptr<CanonicalQuery> cq,
                           const Collection* collection,
                           const string& ns)

如上述的代码片，前面我们得到了PlanStage， QuerySolution以及CanonicalQuery，可以生成一个指定的PlanExecutor, 查询计划的最终的执行是由该类的对象处理的。
生成最优的执行计划， MultiPlanStage::pickBestPlan最终选择由该函数实现，具体的打分过程在PlanRanker::pickBestPlan.

执行查询计划

最终的执行过程非常简单: 遍历 PlanExecutor::getNextImpl

while (PlanExecutor::ADVANCED == (state = exec->getNext(&obj, NULL))) {
       WorkingSetID id = WorkingSet::INVALID_ID;
       PlanStage::StageState code = _root->work(&id);
       WorkingSetMember* member = _workingSet->get(id);
       bool hasRequestedData = true;
       ...
      if (hasRequestedData) {
          _workingSet->free(id);
          return PlanExecutor::ADVANCED;
    }
 }

这里_root 是PlanStage*，所有的planStage的ID保存在一个list里面：
std::list results;

函数PlanStage：：work就是从前往后，得到一个个的WorkingSetID。
相关的实现细节参考： http://blog.youkuaiyun.com/baijiwei/article/details/78195766