技术原理

核心机制

以预编译PreparedStatement为例，计划缓存在当前会话上时，内存位置如图1所示，开启GPC全局共享计划后，内存位置如图2所示。

图1 未开启GPC计划缓存内存位置图
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图2 开启GPC计划缓存后内存位置图
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用户指定预编译计划缓存，在会话上基于指定键Key（SQL语句和会话级GUC参数）生成预编译语句，通过Key在共享计划缓存中进行匹配并直接引用已匹配的缓存计划。自动参数化、相同语句计划复用、存储过程中计划缓存共享逻辑与之类似。

由于计划缓存在会话上， CN与DN间计划缓存复用和会话存在耦合关系。CN连接一个DN执行PBE后，连接不会释放，必须保留长连接，确保在CN上转发语句Key给DN会话时获取到预期的计划缓存。仅当CN上会话退出之后，才能释放和该DN的连接。
在高并发场景下，DN将成为集群的连接瓶颈。
如图3所示，CN上长连接场景下，假设每个CN为2500并发，在4CN+4DN的集群上，由于DN上保留了所有CN的PBE连接，每个DN上有10000并发。每个会话都会占用内存，所以DN的主要瓶颈在内存，系统整体并发能力受限于单DN的并发能力。

当开启GPC时，CN每次执行预编译语句均直接转发原始PBE命令给DN，与预编译计划缓存场景不同，不通过语句名作为Key在会话中获取计划缓存，而是通过每次转发给DN的PBE中的SQL文本作为Key，从全局共享计划中获取计划缓存。

通过GPC功能，无需保留会话进行缓存计划，使得CN与DN间会话可以和预编译语句解耦，不必保持长连接。因此DN上的连接数为正在执行的连接数，执行结束的可直接释放，且DN上不存在预编译语句缓存，每次将从原始SQL直接解析。

图3 开启/关闭GPC场景下，CN与DN连接数对比

接口介绍

名称		说明
GUC参数	enable_global_plancache	控制全局计划缓存功能开启，具体请参见《参考》中“数据库运行参数说明 > GUC参数说明 > 查询规划 > 其他优化器选项”章节。
	gpc_clean_timeout	控制不使用的共享计划的保留时间，具体请参见《参考》中“数据库运行参数说明 > GUC参数说明 > 查询规划 > 其他优化器选项”章节。
	disable_gpc_store	用于阻止后续计划存入全局计划缓存，具体请参见《参考》中“数据库运行参数说明 > GUC参数说明 > 查询规划 > 其他优化器选项”章节。
	enable_gpc_grayrelease_mode	在不重启集群的情况下开启GPC，具体请参见《参考》中“数据库运行参数说明 > GUC参数说明 > 查询规划 > 其他优化器选项”章节。
Hint名	no_gpc	强制单个查询语句不在全局共享计划缓存，具体请参见请参见《SQL调优指南》中“使用Plan Hint进行调优”章节。
函数或视图名	DBE_PERF.GLOBAL_PLANCACHE_STATUS	该视图显示GPC全局计划缓存状态信息，具体请参见《参考》中“Schema > DBE_PERF Schema> Global Plancache”章节。
	DBE_PERF.LOCAL_PLANCACHE_STATUS	该视图显示当前节点的GPC全局计划缓存状态信息，具体请参见《参考》中“Schema > DBE_PERF Schema > Global Plancache”章节。
	DBE_PERF.LOCAL_PLANCACHE_CEALN	清理当前节点上无人使用的全局计划缓存，具体请参见《参考》中“Schema > DBE_PERF Schema > Global Plancache”章节。
	DBE_PERF.GLOBAL_PLANCACHE_CLEAN	该视图清理当前节点上无人使用的全局计划缓存，具体请参见《参考》中“Schema > DBE_PERF Schema > Global Plancache”章节。
	pg_catalog.plancache_status(is_with_plan)	显示在当前节点上的全局计划缓存的状态信息，即plan_info列。入参is_with_plan为bool类型，默认值为false。当入参为true时，显示plan_info的信息。具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 统计信息函数”章节。
	dbe_perf.global_plancache_status(is_with_plan)	显示在所有节点上的全局计划缓存的状态信息，即plan_info列。入参is_with_plan为bool类型，默认值为false。当入参为true时，显示plan_info的信息。具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 统计信息函数”章节。
	DBE_PERF.global_plancache_clean()	清理所有节点上无人使用的全局计划缓存，具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 系统管理函数 > 其它函数”章节。
	pg_catalog.plancache_clean()	清理当前节点上无人使用的全局计划缓存，具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 系统管理函数 > 其它函数”章节。
	pg_catalog.global_plancache_set_invalid(hashkey, unique_sql_id)	支持通过bigint类型的入参hashkey和unique_sql_id手动失效本节点的GPC缓存计划，具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 系统管理函数 > 其它函数”章节。
	pg_catalog.global_plancache_show_plan (hashkey, unique_sql_id)	通过bigint类型的入参hashkey和unique_sql_id，用于查看对应hashkey和unique_sql_id的GPC缓存计划，具体请参见《参考》中“SQL参考 > 函数和操作符 > 系统管理函数 > 其它函数”章节。