Динамическая компиляция выражений в SQL-запросах для СУБД PostgreSQL

В последние годы по мере увеличения производительности и роста объема оперативной и внешней памяти производительность СУБД для некоторых классов запросов определяется непосредственно скоростью обработки запросов процессором. В СУБД PostgreSQL для исполнения SQL-запросов традиционно используется механизм интерпретации, который приводит к накладным расходам, например, связанным с множественным ветвлением, неявными вызовами функций-обработчиков и выполнением лишних проверок, которых можно избежать, используя информацию, доступную только во время выполнения запроса. В данной работе рассматривается метод динамической компиляции запросов, в частности, компиляция выражений оператора WHERE и метода последовательного сканирования таблиц SeqScan для СУБД PostgreSQL с помощью компиляторной инфраструктуры LLVM. Рассматривается оптимизация доступа к атрибутам, заключающаяся в вычислении смещений атрибутов кортежа во время компиляции запроса, а также метод автоматической трансляции встроенных функций PostgreSQL во внутреннее представление LLVM IR, что позволяет использовать один и тот же исходный код как для JIT-компилятора, так и для имеющегося интерпретатора. Генерация машинного кода во время выполнения запроса дает возможность избежать накладных расходов традиционной системы интерпретации. Метод реализован в виде расширения к СУБД PostgreSQL и не требует изменения исходного кода СУБД. Результаты проведенного тестирования показывают, что динамическая компиляция запросов с помощью JIT-компилятора LLVM позволяет получить ускорение в несколько раз на синтетических тестах.