Оптимизация SQL запросов в реляционных СУБД
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ое представление. Кроме того, поскольку оно, вообще говоря, выбирается неоднозначно, необходимо выбрать среди альтернативных планов запроса один, наиболее удовлетворительный в соответствии с некоторыми критериями. Как правило, критерием выбора плана выполнения запроса является минимизация стоимости выполнения.
Тем самым, при обработке запроса на стадии, следующей за логической оптимизацией, решаются две задачи. Первая задача: Исходя из получаемого после произведения логической оптимизации внутреннего представления запроса и информации, характеризующей управляющие структуры базы данных (например, индексы), выбрать набор потенциально возможных планов выполнения данного запроса. Вторая задача: оценить стоимость выполнения запроса в соответствии с каждым альтернативным планом и выбрать план с наименьшей стоимостью.
При традиционном подходе к организации оптимизаторов обе задачи решаются на основе фиксированных встроенных в оптимизатор алгоритмов. Например, оптимизатор может быть рассчитан на то, что ограничение любого отношения в соответствии с заданным предикатом может быть выполнено путем последовательного просмотра отношения с использованием любого из существующих для него индексов и прямым последовательным просмотром.
Компонент оптимизатора, ведающий порождением множества альтернативных планов выполнения запроса, базируется на стратегиях декомпозиции запроса на элементарные составляющие и стратегиях выполнения элементарных составляющих. Первая группа стратегий обеспечивает пространство поиска оптимального плана выполнения запроса, вторая направлена на то, чтобы в этом пространстве действительно находились эффективные планы выполнения запроса. Очевидно, что ключем к обеспечению эффективного выполнения сложного запроса является наличие эффективных стратегий выполнения элементарных составляющих. Это исключительно важный вопрос, которому уделяется огромное внимание в теории и практике реляционных баз данных. Особенно много работ посвящается выработке эффективных алгоритмов реализации соединений отношений и аналогичных операций.
Если оптимизатору удалось сгенерировать множество планов выполнения запроса на основе разумных стратегий декомпозиции и эффективных стратегий выполнения элементарных операций, то этого еще мало - нужно суметь выбрать один план, в соответствии с которым будет происходить реальное выполнение запроса. Если этот выбор будет неверным, то запрос будет выполнен неэффективно. Прежде всего необходимо определить, что понимается под эффективность выполнения запроса. Вообще говоря, это понятие неоднозначно и зависит от специфики операционной среды СУБД. В одних условиях можно считать, что эффективность выполнения запроса определяется временем его выполнения, т.е. реактивностью системы по отношению к обрабатываемым ею запросам. В других условиях определяющим является общая пропускная способность системы по отношению к смеси параллельно выполняемых запросов. Тогда мерой эффективности запроса можно считать количество системных ресурсов, требуемых для его выполнения: чем меньше ресурсов требуется, тем запрос эффективнее. Если пользователи СУБД работают в условиях бюджетной системы, то разумной мерой эффективности может быть бюджетная стоимость выполнения запроса и т.д. Заметим, что в любом случае оценка эффективности выполнения запроса опирается на ресурсные характеристики соответствующего плана; при использовании разных мер они просто по-разному участвуют в оценке.
3.2 Оценка альтернативных планов выполнения запросов
Вместо оценки эффективности выполнения запроса будем говорить о стоимости плана выполнения запроса. Основными ресурсами, которые расходуются при выполнении запроса, являются ресурсы процессора, ресурсы устройств внешней памяти и сетевые ресурсы. Последний вид ресурсов, естественно, задействуется только в распределенных системах, построенных на основе аппаратуры вычислительных сетей. Специфике оптимизации выполнения запросов в таких системах мы посвящаем отдельный раздел этой статьи, а в этом разделе рассматриваются только централизованные СУБД, для выполнения запросов в которых не требуются сетевые взаимодействия.
Выполнения запроса определяется на основе требуемых ресурсов процессора и устройств внешней памяти. Данные на внешней памяти традиционно хранятся в блокированном виде так, что база данных занимает некоторый набор блоков одного или нескольких дисковых томов. Здесь для нас несущественно, работает ли СУБД с блоками внешней памяти напрямую через соответствующие драйверы устройств или пользуется услугами той или иной файловой системы, обеспечивающей распределение внешней памяти и доступ к блокам файла по их логическим номерам. В любом случае предполагается, что средства поддержки доступа к блокам внешней памяти порождают лишь пренебрежимо малые накладные расходы.
Как правило, подсистемы управления доступом к данным на внешней памяти осуществляют буферизацию блоков базы данных в оперативной памяти. Каждый блок базы данных, прочитанный в оперативную память для выполнения запроса, сохраняется в одном из буферов буферного пула СУБД до тех пор, пока не будет вытеснен из него другим блоком базы данных. Эта особенность СУБД, конечно, очень существенна для повышения общей эффективности системы, но практически не учитывается (за исключением очень частного, но и очень важного случая) при оценках стоимостей планов выпо?/p>