Оптимизация SQL запросов в реляционных СУБД
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
рационных целевых функций. Время отклика является разумной целью только при предположении, что время пользователя является наиболее важным критическим ресурсом. В противном случае можно стремиться к непосредственной минимизации стоимости потребления технических ресурсов. К счастью, обе цели являются в большой степени взаимодополнительными; возникающие конфликты целей обычно разрешаются путем назначения ограничений на доступные технические ресурсы (например, на размер буферного пространства в основной памяти).
Чтобы допустить справедливое сравнение эффективности, функциональные возможности сравниваемых систем выполнения запросов должны быть сходными. Общая стоимость, подлежащая минимизации, складывается из следующих компонентов:
Стоимость коммуникаций: Стоимость передачи данных из места, в котором они хранятся, в места, где выполняются вычисления и представляются результаты. Эта стоимость состоит из стоимости коммуникационного канала, которая обычно связана с временем, в течение которого канал открыт, и стоимостью задержек в обработке, вызываемых передачей. Последний компонент, более важный для оптимизации запросов, часто полагается линейной функцией от объема передаваемых данных;
Стоимость доступа к вторичной памяти: Стоимость (или время) загрузки страниц данных из вторичной памяти в основную память. На эту стоимость влияют выбираемые данные (главным образом, размер промежуточных результатов), кластеризация данных на физических страницах, размер доступного буферного пространства и скорость используемых устройств;
Стоимость хранения: Стоимость занятия вторичной памяти и буферов основной памяти. Стоимость хранения уместна только в том случае, когда память становится узким местом системы, и размер требуемой памяти может изменяться от запроса к запросу;
Стоимость вычислений: Стоимость (или время) использования ЦП.
На структуру алгоритмов оптимизации запросов влияют соотношения между этими компонентами стоимости. В территориально распределенной СУБД с относительно медленными коммуникационными каналами преобладает стоимость коммуникационных задержек, а другие факторы существенны только для локальной подоптимизации. В централизованных системах доминирует время доступа к вторичной памяти, хотя для сложных запросов достаточно высокой может быть и стоимость ЦП. В локально распределенных СУБД все факторы имеют близкие веса, что приводит к очень сложным оценочным функциям и процедурам оптимизации.
Стоимость доступа к вторичной памяти (обычно измеряемая числом обращения к страницам) и стоимость использования ЦП (часто измеряемая числом сравнений, которые требуется произвести). В основе большинства методов, разработанных для сокращения этой стоимости, лежит ряд общих идей:
) избегать дублирования усилий;
) использовать стандартизованные компоненты;
) заглядывать вперед, чтобы избегать лишних операций;
) выбирать наиболее дешевые способы выполнения элементарных операций;
) выстраивать их последовательность оптимальным образом.
Следующий простой пример показывает, что можно ожидать от оптимизации запросов.
оптимизация запрос нормализация таблица
2Оптимизация запросов. Путь обработки запроса в реляционной СУБД
Прежде, чем перейти к рассмотрению конкретных проблем и решений в области оптимизации запросов, рассмотрим типичный для современных реляционных СУБД путь обработки запроса, поступившего в СУБД на языке запросов SQL. Обработка запроса, поступившего в систему представленным на некотором языке запросов, состоит из этапов или фаз. На первой фазе запрос, представленный на языке запросов, подвергается лексическому и синтаксическому анализу. При этом вырабатывается его внутреннее представление, отражающее структуру запроса и содержащее информацию, которая характеризует объекты базы данных, упомянутые в запросе (отношения, поля и константы). Информация о хранимых в базе данных объектах выбирается из каталогов базы данных. Внутреннее представление запроса используется и преобразуется на следующих стадиях обработки запроса. Существенным является выбор внутреннего представления, которое должно быть достаточно удобным для последующих оптимизационных преобразований.
На второй фазе запрос в своем внутреннем представлении подвергается логической оптимизации. При этом могут применяться различные преобразования, "улучшающие" начальное представление запроса. Среди этих преобразований могут быть эквивалентные преобразования, после проведения которых получается внутренне представление, семантически эквивалентное начальному (например, приведение запроса к некоторой канонической форме). Преобразования могут быть и семантическими , когда получаемое представление не является семантически эквивалентным начальному, но гарантируется, что результат выполнения преобразованного запроса совпадает с результатом запроса в начальной форме при соблюдении ограничений целостности, существующих в базе данных.
В любом случае после выполнения второй фазы обработки запроса его внутреннее представление остается непроцедурным, хотя и является в некотором смысле более эффективным, чем начальное.
Третий этап обработки запроса состоит в выборе на основе информации, которой располагает оптимизатор, набора альтернативных процедурных планов выполнения данного запроса в соответствии с его внутреннем представлением, полученным на второй фазе. Кроме