Оптимизация SQL запросов в реляционных СУБД
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
емент списка выборки может быть задан в виде арифметического выражения). Представления могут использоваться в запросах так же, как и хранимые отношения (с некоторыми ограничениями на использование их в операторах модификации базы данных; эти ограничения для нас здесь несущественны).
Семантика представлений требует только того, чтобы они были точными. Это означает, что в момент выполнения запроса над представлением получаемая информация должна точно соответствовать текущему состоянию хранимой части базы данных. Говорят, что выполнение запроса над представлением требует его материализации, т.е. вычисления отношения, определяемого запросом, который связан с представлением. В принципе возможны два подхода к материализации представлений. Первый подход предполагает постоянное хранение материализованного представления с поддержкой его согласованности с текущим состоянием базы данных. В этом подходе имеются свои недостатки и преимущества. К недостаткам можно отнести непредсказуемые накладные расходы на модификацию материализованных представлений при модификации хранимых отношений. Очевидное достоинство - отсутствие в потребности материализации при каждом использовании представления. Следует отметить, что этот подход нераспространен в централизованных базах данных, но достаточно интенсивно обсуждается по отношению к распределенным базам данных, в которых материализация представления может стоить очень дорого.
Второй подход состоит в том, что материализация представления с получением реального отношения как правило не производится вообще. При применении этого подхода представления хранятся в каталогах базы данных во внутренней форме, получаемом после выполнения грамматического разбора запроса, определяющего данное представление. В принципе может оказаться полезным провести и логическую оптимизацию этого запроса, сохраняя уже преобразованное внутреннюю форму.
При обработке запроса над представлением до выполнения фазы логической оптимизации производится слияние внутренних форм запроса и представления. При этом образуется некоторая новая преобразованная внутренняя форма, и уже над ней производится вся последующая обработка запроса, включая логическую оптимизацию и выбор оптимального плана выполнения запроса.
Идея семантической оптимизации в том, что используется набор знаний, которые не обязательно использовать при обработке запроса, но использование которых в некоторой комбинации может привести к более оптимальному выполнению запроса. Если считать, например, что семантическая оптимизация имеет дело только со знаниями, представленными в виде ограничений целостности базы данных, то концептуально действия при семантической оптимизации можно понимать следующим образом. Производится множество преобразованных внутренних представлений запроса, причем каждое преобразование использует некоторый поднабор ограничений целостности. Если, например, в базе данных определены два ограничения целостности A и B с логическими условиями F1 и F2, соответственно, и обрабатывается запрос с логическим условием выборки F, то в ходе семантической оптимизации будут получены внутренние представления, эквивалентные запросам с условиями выборки F, F AND F1, F AND F2 и F AND F1 AND F2.
Далее каждое из полученных внутренних представлений подвергается полной дальнейшей обработке, включая логическую оптимизацию и выбор оптимального плана выполнения; и из всех полученных таким образом планов (а все они семантически эквивалентны, т.е. вырабатывают один и тот же результат) выбирается наиболее дешевый, который и становится реальным планом выполнения исходного запроса.
3Планы выполнения запросов
3.1Выбор альтернативных планов выполнения запросов
Все оптимизирующие преобразования запросов, которые мы рассматривали в предыдущих подразделах, оставляли внутреннее представление запроса непроцедурным. Даже если говорить о процедурности на уровне выполнения реляционных операторов в выражениях реляционной алгебры (для тех случаев, когда внутренним представлением является выражение реляционной алгебры), то эта процедурность очень условна, поскольку, например, порядок выполнения операций реляционного соединения совсем не обязан совпадать с порядком, в котором они встречаются в выражении. Более того, при реальном выполнении запроса ту же операцию соединения можно выполнить многими способами.
Процедурным представлением или планом выполнения запроса называется такое его представление, в котором в детализированной форме отображен порядок выполнения операций доступа к базе данных физического уровня. Как правило, в реляционных СУБД, ориентированных на использования традиционной аппаратуры без использования специализированных процессоров или устройств внешней памяти, выделяется подсистема управления данными на физическом уровне. Например, в System R, такая подсистема называется RSS (Relational Storage System) и обеспечивает простой интерфейс, позволяющий последовательно просматривать кортежи отношений, удовлетворяющие заданным условиям на значения полей, с использованием индексов или простым сканированием страниц базы данных. Кроме того, RSS позволяет производить отсортированные временные файлы и заносить, удалять и модифицировать индивидуальные кортежи. Аналогичные подсистемы явно или неявно выделяются во всех подобных СУБД.
Естественно, что в этих условиях до выполнения запроса необходимо выработать его процедур?/p>