Apache Arrow DataFusion查询优化器深度解析-优快云博客

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Apache Arrow DataFusion查询优化器深度解析

arrow-datafusion Apache Arrow DataFusion SQL Query Engine 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ar/arrow-datafusion

概述

Apache Arrow DataFusion是一个基于Rust构建的可扩展查询执行框架，它使用Apache Arrow作为内存格式。作为其核心组件之一，DataFusion查询优化器负责对逻辑计划进行转换和优化，以提高查询执行效率。本文将深入探讨DataFusion查询优化器的工作原理、使用方法和开发自定义优化规则的实践指南。

查询优化器架构

DataFusion查询优化器采用模块化设计，主要包含以下关键组件：

逻辑计划(LogicalPlan)：表示查询的抽象语法树
优化规则(OptimizerRule)：定义具体的优化策略
优化器上下文(OptimizerContext)：提供优化过程的配置信息
优化器(Optimizer)：协调优化过程的执行

这种架构允许开发者灵活地组合和扩展优化规则，同时保持核心优化逻辑的稳定性。

基本使用流程

使用DataFusion查询优化器的基本流程如下：

use std::sync::Arc;
use datafusion::logical_expr::{LogicalPlanBuilder};
use datafusion::optimizer::{Optimizer, OptimizerContext};

// 1. 创建初始逻辑计划
let initial_plan = LogicalPlanBuilder::empty(false).build().unwrap();

// 2. 配置优化规则集(空规则集表示使用默认规则)
let rules: Vec<Arc<dyn OptimizerRule + Send + Sync>> = vec![];

// 3. 创建优化器实例
let optimizer = Optimizer::with_rules(rules);

// 4. 配置优化上下文
let config = OptimizerContext::new().with_max_passes(16);

// 5. 执行优化
let optimized_plan = optimizer.optimize(initial_plan, &config, |plan, rule| {
    println!("应用规则 '{}' 后:\n{}", rule.name(), plan.display_indent())
});

开发自定义优化规则

优化规则接口

所有优化规则必须实现OptimizerRule trait，其核心方法是rewrite，负责将输入的逻辑计划转换为更高效的等价形式。

use datafusion::common::{Result, tree_node::Transformed};
use datafusion::logical_expr::LogicalPlan;
use datafusion::optimizer::{OptimizerConfig, OptimizerRule};

#[derive(Default)]
struct CustomRule;

impl OptimizerRule for CustomRule {
    fn name(&self) -> &str {
        "custom_optimizer_rule"
    }

    fn rewrite(
        &self,
        plan: LogicalPlan,
        config: &dyn OptimizerConfig,
    ) -> Result<Transformed<LogicalPlan>> {
        // 实现具体的优化逻辑
        Ok(Transformed::no(plan))
    }
}