SQL優化--查詢優化技術分類

數據庫調優的方式通常有如下幾種：

1）人工調優。

主要依賴于人，效率低下；要求操作者完全理解常識所依賴的原理，還需要對應用、數據庫管理系統、操作系統以及硬件有廣泛而深刻的理解。

2）基于案例的調優。

總結典型應用案例情況中數據庫參數的推薦配置值、數據邏輯層設計等情況，從而為用戶的調優工作提供一定的參考和借鑒。但這種方式忽略了系統的動態性和不同系統間存在的差異。

3）自調優。

為數據庫系統建立一個模型，根據“影響數據庫系統性能效率的因素”，數據庫系統自動進行參數的配置。一些商業數據庫，實現了部分自調優技術。

查詢優化技術的分類：①查詢重用、②查詢重寫規則、③查詢算法優化、④并行查詢優化、⑤分布式查詢優化、⑥其他優化技術

1）查詢重用：是指盡可能利用先前的執行結果，以達到節約查詢計算全過程的時間并減少資源消耗的目的。

主要分為以下兩種類型：

a）查詢結果的重用。在緩存區中分配一塊緩沖塊，存放該SQL 語句文本和最后的結果集，當同樣的SQL輸入時，直接把結果返回。查詢結果的重用技術節約了查詢計劃生成時間，減少了查詢執行全過程的資源消耗。

b）查詢計劃的重用。緩存一條查詢語句的執行計劃及其相應語法樹結構。查詢計劃的重用技術減少了查詢計劃生成的時間和資源消耗。

2）查詢重寫：是查詢語句的一種等價轉換，即對于任何相關模式的任意狀態都會產生相同的結果。

查詢優化技術類型：

a）語法級。查詢語言層的優化，基于語法進行優化。

b）代數級。查詢使用形式邏輯進行優化，運用關系代數的原理進行優化。

c）語義級。根據完整性約束，對查詢語句進行語義理解，推知一些可優化的操作。

d）物理級。物理優化技術，基于代價估算模型，比較得出各種執行方式中代價最小的。

查詢重寫是基于語法級、代數級、語義級的優化，可以統一歸屬到邏輯優化的范疇：基于代價估算模型是物理層面的優化，是從連接路徑中選擇代價最小的路徑的過程。

查詢優化重寫思路：

a）將過程性查詢轉換為描述性的查詢，如視圖重寫。

b）將復雜的查詢（如嵌套子查詢、外連接消除、嵌套連接消除）盡可能轉換為多表連接查詢。

c）將效率低的謂詞轉換為等價的效率高的謂詞（如等價謂詞重寫）。

3）查詢優化算法：求解給定查詢語句的高效執行計劃的過程。也就是查詢計劃，也稱為查詢樹，它由一系列內部的操作符組成，這些操作符按一定的運算關系構成查詢的一個執行方案。

生成最優查詢計劃的策略：

a）基于規則優化。

根據經驗或一些已經探知或被證明有效的方式，定義為“規則”（如根據關系代數得知的規則、根據經驗得知的規則等），用這些規則化簡查詢計劃生成過程中符合可被化簡的操作，使用啟發式規則排除一些明顯不好的存取路徑，這就是基于規則的優化。

b）基于代價優化。

根據一個代價評估模型，在生成查詢計劃的過程中，計算每條存取路徑（存取路徑主要包括上述三個“關系結點”）的花費，然后選擇代價最小的作為子路徑，這樣直至所有表連接完畢得到一個完整的路徑。主流數據庫都采用了基于規則和基于代價的技術。

4）并行查詢優化：在并行數據庫系統中，查詢優化的目標是尋找具有最小響應時間的查詢執行計劃，這需要把查詢工作分解為一些可以并行運行的子工作。一些商業數據庫提供了并行查詢的功能，用以優化查詢執行操作。

在同一個SQL內，查詢并行可以分為：

a）操作內并行。將同一操作如單表掃描操作、兩表連接操作、排序操作等分解成多個獨立的子操作，由不同的CPU同時執行。

b）操作間并行。一條SQL查詢語句可以分解成多個子操作，由多個CPU執行。

5）分布式查詢優化：在分布式數據庫系統中, 查詢策略優化是查詢優化的重點。主要是數據傳輸策略，A、B兩結點的數據進行連接，是A結點數據傳輸到B結點或是從B到A或是先各自進行過濾然后再傳輸等）和局部處理優化（傳統的單結點數據庫的查詢優化技術）。

在分布式數據庫系統中，代價估算模型為：

總代價 = I/O代價 + CPU代價 + 通信代價