第九章-关系查询处理和查询优化.ppt

An Introduction to Database System 数据库性能优化的基本框架 性能优化的概念 性能优化的目标 性能优化的内容 性能优化的方法与策略 性能优化的步骤 1 性能优化的概念 性能优化（performance optimization）就是通过优化应用程序、修改系统参数、调整系统配置来改善和优化系统性能。 动态过程 循环过程 2 性能优化的目标 消除系统瓶颈 提高系统吞吐量和响应时间 吞吐量是指每个单元时间完成的工作，以每秒钟的事务量表示，该值越高越好； 响应时间是指结果集的第一行返回所需要的时间，是应用做出反应的时间，以毫秒或秒表示，该值越低越好。 可用性 内存的合理使用 降低不必要的I/O开销 3 性能优化的内容 数据库设计的优化 应用程序的优化 DBMS优化 服务器优化 操作系统优化 网络环境的优化 4 性能优化的方法与策略 方法： 发现问题 诊断问题 解决问题 4 性能优化的方法与策略 策略： （1）设计联合数据库服务器 将处理负荷分摊在多个服务器间而达到高性能 （2）优化数据库设计 在数据库应用程序开发的早期阶段正确设计数据库，使其为业务需求建模并利用硬件和软件功能 （3）数据库服务器的优化 可以配置SQL Server内存、I/O子系统等组件以优化服务器性能 4 性能优化的方法与策略 5 性能优化的步骤 第九章 关系系统及其查询优化 9.1 关系数据库系统的查询处理 9.2 关系数据库系统的查询优化 9.3 代数优化 9.4 物理优化 9.5 小 结 关系系统及其查询优化（续） 本章目的： RDBMS的查询处理步骤 查询优化的概念 基本方法和技术 查询优化分类 ： 代数优化 物理优化 9.1 关系数据库系统的查询处理 9.1.1 查询处理步骤 9.1.2 实现查询操作的算法示例 9.1.1 查询处理步骤 RDBMS查询处理阶段 ： 1. 查询分析 2. 查询检查 3. 查询优化 4. 查询执行 查询处理步骤（续） 1. 查询分析 对查询语句进行扫描、词法分析和语法分析 从查询语句中识别出语言符号 进行语法检查和语法分析 2. 查询检查 根据数据字典对合法的查询语句进行语义检查 根据数据字典中的用户权限和完整性约束定义对用户的存取权限进行检查 检查通过后把SQL查询语句转换成等价的关系代数表达式 RDBMS一般都用查询树(语法分析树)来表示扩展的关系代数表达式 把数据库对象的外部名称转换为内部表示 3. 查询优化 查询优化：选择一个高效执行的查询处理策略 查询优化分类 ： 代数优化：指关系代数表达式的优化 物理优化：指存取路径和底层操作算法的选择 查询优化方法选择的依据： 基于规则(rule based) 基于代价(cost based) 基于语义(semantic based) 4. 查询执行 依据优化器得到的执行策略生成查询计划 代码生成器(code generator)生成执行查询计划的代码 9.1 关系数据库系统的查询处理 9.1.1 查询处理步骤 9.1.2 实现查询操作的算法示例 9.1.2 实现查询操作的算法示例 一、 选择操作的实现 二、 连接操作的实现 一、 选择操作的实现 ［例1］Select * from student where 条件表达式 ； 考虑条件表达式的几种情况： C1：无条件； C2：Sno＝200215121； C3：Sage20； C4：Sdept＝CS AND Sage20； 选择操作的实现（续） 选择操作典型实现方法： 1. 简单的全表扫描方法 对查询的基本表顺序扫描，逐一检查每个元组是否满足选择条件，把满足条件的元组作为结果输出 适合小表，不适合大表 2. 索引(或散列)扫描方法 适合选择条件中的属性上有索引(例如B+树索引或Hash索引) 通过索引先找到满足条件的元组主码或元组指针，再通过元组指针直接在查询的基本表中找到元组 选择操作的实现（续） ［例1-C2］ 以C2为例，Sno＝‘200215121’，并且Sno上有索引(或Sno是散列码) 使用索引(或散列)得到Sno为‘200215121’ 元组的指针 通过元组指针在student表中检索到该学生 ［例1-C3］ 以C3为例，Sage20，并且Sage 上有B+树索引 使用B+树索引找到Sage＝20的索引项，以此为入口点在B+树的顺序集上得到Sa