赛程刚过 1/3，什么操作让性能提升 150+ 倍？

作者：Yao Wei

11 月初我们开启了一项社区新活动「TiDB 性能挑战赛」(Performance Challenge Program，简称 PCP)，这项积分赛将持续 3 个月，选手将完成一系列难度不同的任务，赢得相应的积分。目前赛程刚刚过去三分之一，已经取得了十分耀眼的阶段性成果：

• 过去一个月共吸引了来自社区的 156 位贡献者，包括：
  • 14 支参赛队伍。
  • 110 位个人参赛者。
• 参赛选手们总共完成了 147 个挑战任务，这些成果已经逐步落地到 TiDB 产品中：
  • TiDB 表达式框架中完成了 70+ 个函数的向量化。
  • TiKV 协处理器中完成了 40+ 个函数的向量化，其中 34 个已在 TiDB 侧新开启了下推，让下推的函数计算速度大幅上升。

截至发稿时积分排行榜前五名的参赛选手 / Team 分别是：. team、ekalinin、mmyj、AerysNan、js00070。*

其中 .* team 表现尤为优异，他们已经拿到了 4150 积分，在排行榜上遥遥领先。而来自俄罗斯的个人参赛者 ekalinin 获得了 1450 积分，是目前积分最高的个人参赛者，他共提交了 17 个任务，目前完成了 12 个，其中包含一个 Medium 难度的任务。​

“因为对 Rust 感兴趣参加了这次 PCP，能够亲自改善一个自己会使用的工具的感受非常令人愉悦，项目的文档，代码结构和社区都非常友好,带来了很强的正反馈。”

—— Renkai（PCP 个人参赛者）

“参加 PCP 是很有趣的体验，既能深度参与开源项目，又能在这个过程中学到很多数据库和 Rust 的知识，还能通过获得积分兑换奖励，导师的指导非常耐心，希望能有更多的人参与进这个项目来。”

—— TennyZhuang（PCP 团队参赛者 .* team 成员）

“I like Go & databases. TiDB has both of them. So I just decided to deep dive into internals of the TiDB and check if I can be useful for it. I"m a big fan of open source. I have a couple of open sourced projects and I understand the importance of the contribution into open source projects.

I feel great after joining the PCP and TiDB community! Good docs, a lot of tests, well written code :)”

—— ekalinin（PCP 个人参赛者，来自俄罗斯）

下面让我们来看看过去的一个月里大家在「性能提升」方面有哪些突破性的战绩吧！

1. IN() 函数性能提升 150+ 倍

相关 PR 链接，作者：TennyZhuang（ .* team ）

IN() 是一个大家用的很多的 SQL 内置函数。这个 PR 使得 IN() 内置函数的性能有了复杂度级别的提升，从 O(N) 提升到 O(1)，如上图所示。这对于 IN() 函数中有很多参数的情况能有很大的帮助，例如在以下 1000 个参数场景中性能提升可达 150+ 倍：

CREATE TABLE `foo` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `c` char(100),
  PRIMARY KEY (`id`)
);

select * from foo where c in (
"271a76b46731d9", "a7a69f89d4b32e", "8d969b6b76f6f4", "8ea63d5c33dabe", "4c5dabf74df99f", "897ab55a20218b", "80d73f4331a342", "a4747627a2e05d",
"e20beca46373", "4dbc295621b4c5", "79ab1ea844c293", "86d75b32f6b1b8", "7fd827adcc7cd0", "bf26b53dd73dd",
...
);

大家不要觉得这么多参数是很少见的情况，实际上我们已经遇到多个 TiDB 用户给 IN() 内置函数传递多达几千个参数的场景。

TennyZhuang（ .* team 成员）成功通过这个 PR 获得了 2100 积分，这个是目前选手获得的单个贡献最高积分。不过这还只是 Medium 难度的任务，我们还有许多更高积分奖励的 Hard 级别任务等待大家来挑战。

2. LIKE() 函数性能指数级提升

相关 PR 链接，作者：TennyZhuang（ .* team 成员）

这个 PR 通过修改了算法，实现了对 LIKE() 内置函数性能的指数级别改进，从 O(2^N) 优化到 O(N)。在优化前，仅仅是 6 个通配符就能将单行计算性能降低到秒级，对性能可以造成非常严重的影响。上图直观展示了这个 PR 带来的性能提升（纵坐标是对数坐标）。TennyZhuang（ .* team 成员）通过这个 PR 获得了 1500 积分。

3. 全面提升 TPC-H 性能

相关 PR 链接，作者：Renkai

TPC-H 是目前业界通用的衡量数据库分析处理能力的基准测试。这个任务通过减少内存复制的方式，全面提升了 TPC-H 各查询 5%~14% 的耗时，可以说是非常令人惊艳的结果了，以下是对比结果：

下表加红加粗部分每个语句提升的百分比。

更多有意思的任务

目前还有更多更有挑战，更高积分的任务在等待着大家来挑战：

• PCP-27：通过跳过 RocksDB Compaction 阶段的某些 SST，以减少 RocksDB 写放大（积分：3600）。

• PCP-26：优化 PD 获取 TSO 的性能 （积分：20000）。

• PCP-10 ：优化宽表情况下的查询效率（积分：3000）。

• ……

当前开放的任务列表可分别在 TiDB Tasks、TiKV Tasks、PD Tasks 中找到。

更多参赛详情，可以进入 官方网站 查看。

致谢

这里也需要对各个 Special Interest Group（SIG）的 Tech Lead 以及 Mentor 表达感谢，他们为 PCP 完成了出题以及指导参赛者们完成了这些令人印象深刻的挑战：

• breeswish（@Coprocessor SIG）
• lonng（@Coprocessor SIG）
• sticnarf （@Coprocessor SIG）
• yiwu-arbug （[@Storage Engine SIG](https://github.com/tikv/community/tree/master/sig/engine)）
• zhangjinpeng1987（[@Storage Engine SIG](https://github.com/tikv/community/tree/master/sig/engine)）
• SunRunAway（@Expression SIG）
• qw4990（@Expression SIG）

TiDB 性能挑战赛 由 PingCAP 发起，旨在激发社区创造性，参赛选手可以通过完成一系列的任务提升 TiDB 产品的性能。赛事于 2019 年 11 月 4 日正式开启，将持续 3 个月，比赛任务分为三个难度：Easy、Medium、Hard，不同难度对应不同积分，参赛选手获得的积分可以兑换 TiDB 限量周边礼品等丰富的奖励。

原文阅读：https://pingcap.com/blog-cn/pcp-report-201911/