1、關系查詢處理和查詢優(yōu)化小結一關系查詢優(yōu)化的概述 1. 查詢優(yōu)化在關系數(shù)據(jù)庫中的重要性及必要性關系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化既是 RDBMS 實現(xiàn)的關鍵技術又是關系系統(tǒng)的優(yōu)點所在。它減輕了用戶選擇存取路徑的負擔。查詢優(yōu)化極大地影響RDBMS的性能。用戶只要提出“干什么”，不必指出“怎么干”。查詢優(yōu)化的優(yōu)點不僅在于用戶不必考慮如何最好地表達查詢以獲得較好的效率，而且在于系統(tǒng)可以比用戶程序的“優(yōu)化夕做得更好。2.查詢優(yōu)化的可能性和優(yōu)點1)優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計信息，而用戶程序則難以獲得這些信息2)如果數(shù)據(jù)庫的物理統(tǒng)計信息改變了，系統(tǒng)可以自動對查詢重新優(yōu)化以選擇相適應的執(zhí)行計劃。在非關系系統(tǒng)中必須重寫

2、程序，而重寫程序在實際應用中往往是不太可能的。3)優(yōu)化器可以考慮數(shù)百種不同的執(zhí)行計劃，程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。4)優(yōu)化器中包括了很多復雜的優(yōu)化技術，這些優(yōu)化技術往往只有最好的程序員才能掌握。系統(tǒng)的自動優(yōu)化相當于使得所有人都擁有這些優(yōu)化技術；3.查詢優(yōu)化的一般準則 ( l ）選擇運算應盡可能先做；( 2 ）把投影運算和選擇運算同時進行； ( 3 ）把投影同其前或其后的雙目運算結合起來執(zhí)行； ( 4 ）把某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡兒積結合起來成為一個連接運算； ( 5 ）找出公共子表達式； ( 6 ）選取合適的連接算法。4. 查詢優(yōu)化的一般步驟 ( l）把查詢轉換成某種內(nèi)部表示，通

3、常用的內(nèi)部表示是語法樹。 ( 2）把語法樹轉換成標準（優(yōu)化）形式。即利用優(yōu)化算法，把原始的語法樹轉換成優(yōu)化的形式。 ( 3）選擇低層的存取路徑。 ( 4）生成查詢計劃，選擇代價最小的。5.代價模型一般DBMS采用基于代價的優(yōu)化算法：集中式數(shù)據(jù)庫單用戶系統(tǒng)總代價 = I/O代價 + CPU代價多用戶系統(tǒng)總代價 = I/O代價 + CPU代價 + 內(nèi)存代價分布式數(shù)據(jù)庫 總代價 = I/O代價 + CPU代價+ 內(nèi)存代價 + 通信代價 二關系數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化方法1.代數(shù)優(yōu)化關系代數(shù)表達式等價指用相同的關系代替兩個表達式中相應的關系所得到的結果是相同的1）查詢樹啟發(fā)式優(yōu)化，一般規(guī)則有 選擇運算應盡可能先

4、做(最重要，最根本) 目的：減小中間關系投影運算和選擇運算同時做目的：避免重復掃描關系將投影運算與其前面或后面的雙目運算結合目的：減少掃描關系的遍數(shù)在執(zhí)行連接操作前對關系適當進行預處理按連接屬性排序在連接屬性上建立索引某些選擇運算在其前面執(zhí)行的笛卡爾積 = 連接運算 2）查詢樹的啟發(fā)式優(yōu)化算法（1）分解選擇運算（2）通過交換選擇運算，將其盡可能移到葉端（3）通過交換投影運算，將其盡可能移到葉端（4）合并串接的選擇和投影，以便能同時執(zhí)行或在一次掃描中完成（5）對內(nèi)結點分組（6）生成程序 例：Student.Sno=SC.Sno (StudentSC) Student SC提取公共子表達式;例如：

5、查詢小王選修的所有課程?？梢杂藐P系代數(shù)來表達多種不同的查詢方法。S1=cno（S.sno=SC.sno S.sname=“小王”( SSC)S2=cno（ S.sname=“小王” ( S SC)S3=cno（S.sname=“小王” ( S） SC)三種查詢的結果是完全相同的，但三種查詢的具體操作、所占用的內(nèi)存、所消耗的時間是不相同的。顯然： S3 優(yōu)于 S2 優(yōu)于 S1查詢優(yōu)化對減少系統(tǒng)開銷、提高運行速度是很重要的。2.物理優(yōu)化物理優(yōu)化就是要選擇高效合理的操作算法或存取路徑，球的優(yōu)化的查詢計劃，達到查詢優(yōu)化的目標。1）物理優(yōu)化可以選擇的方法（1） 基于規(guī)則的啟發(fā)式優(yōu)化；大多數(shù)情況下都適用。

6、（2） 基于代價估算的優(yōu)化；優(yōu)化器估算不同執(zhí)行策略的代價，并選出具有最小代價的執(zhí)行計劃。（3） 兩者結合的優(yōu)化方法。2）選擇操作的啟發(fā)式規(guī)則對于小關系，使用全表順序掃描，即使選擇列上有索引；對于大關系，啟發(fā)式規(guī)則有：對于選擇條件是主碼值的查詢；查詢結果最多是一個元組，可以選擇主碼索引；一般的RDBMS會自動建立主碼索引；對于選擇條件是非主屬性值的查詢，并且選擇列上有索引要估算查詢結果的元組數(shù)目如果比例較小(10%)可以使用索引掃描方法否則還是使用全表順序掃描3）全表掃描算法的代價估算公式如果基本表大小為B塊，全表掃描算法的代價 costB如果選擇條件是碼值，則平均代價 costB/24）排序-合并連接算法的代價估算公式如果連接表已經(jīng)按照連接屬性排好序，則costBr+Bs+(Frs*Nr*Ns)/Mrs。如果必須對文件排序需要在代價函數(shù)中加上排序的代價對于包含B個塊的文件排序的代價大約是(2*B)+(2*B*log2B)三.總結對于數(shù)據(jù)庫的設計，數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化是必不可少的；查詢處理時RDBMS的核心，而查詢優(yōu)化技術是查詢處理的關鍵。一個好的查詢優(yōu)化處理能使的執(zhí)行效率更高，減小程序的設計代