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優化--讓你的SQL運行速度明顯提高

編輯:關於SqlServer

人們在使用SQL時往往會陷入一個誤區,即太關注於所得的結果是否正確,而忽略了不同的實現方法之間可能存在的性能差異,這種性能差異在大型的或是復雜的數據庫環境中(如聯機事務處理OLTP或決策支持系統DSS)中表現得尤為明顯。筆者在工作實踐中發現,不良的SQL往往來自於不恰當的索引設計、不充份的連接條件和不可優化的where子句。在對它們進行適當的優化後,其運行速度有了明顯地提高!下面我將從這三個方面分別進行總結:(為了更直觀地說明問題,所有實例中的SQL運行時間均經過測試,不超過1秒的均表示為(< 1秒)。 )

一、不合理的索引設計

  例:表record有620000行,試看在不同的索引下,下面幾個 SQL的運行情況:

  1.在date上建有一非個群集索引
select count(*) from record where date >
''19991201'' and date < ''19991214''and amount >
2000 (25秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(55秒)
select count(*) from record where date >
''19990901'' and place in (''BJ'',''SH'') (27秒)

  分析:
  date上有大量的重復值,在非群集索引下,數據在物理上隨機存放在數據頁上,在范圍查找時,必須執行一次表掃描才能找到這一范圍內的全部行。


  2.在date上的一個群集索引
select count(*) from record where date >
''19991201'' and date < ''19991214'' and amount >
2000 (14秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(28秒)
select count(*) from record where date >
''19990901'' and place in (''BJ'',''SH'')(14秒)

  分析:
  在群集索引下,數據在物理上按順序在數據頁上,重復值也排列在一起,因而在范圍查找時,可以先找到這個范圍的起末點,且只在這個范圍內掃描數據頁,避免了大范圍掃描,提高了查詢速度。


  3.在place,date,amount上的組合索引
select count(*) from record where date >
''19991201'' and date < ''19991214'' and amount >
2000 (26秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(27秒)
select count(*) from record where date >
''19990901'' and place in (''BJ, ''SH'')(< 1秒)

  分析:
  這是一個不很合理的組合索引,因為它的前導列是place,第一和第二條SQL沒有引用place,因此也沒有利用上索引;第三個SQL使用了place。


  4.在date,place,amount上的組合索引
select count(*) from record where date >
''19991201'' and date < ''19991214'' and amount >
2000(< 1秒)
select date,sum(amount) from record group by date
(11秒)
select count(*) from

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$False$

record where date >
''19990901'' and place in (''BJ'',''SH'')(< 1秒)

  分析:
  這是一個合理的組合索引。它將date作為前導列,使每個SQL都可以利用索引,並且在第一和第三個SQL中形成了索引覆蓋,因而性能達到了最優。


  5.總結:
  缺省情況下建立的索引是非群集索引,但有時它並不是最佳的;合理的索引設計要建立在對各種查詢的分析和預測上。一般來說:

  ①.有大量重復值、且經常有范圍查詢

  (between, >,< ,>=,< =)和order by、group by發生的列,可考慮建立群集索引;

  ②.經常同時存取多列,且每列都含有重復值可考慮建立組合索引;

  ③.組合索引要盡量使關鍵查詢形成索引覆蓋,其前導列一定是使用最頻繁的列。

二、不充份的連接條件

  例:表card有7896行,在card_no上有一個非聚集索引,表account有191122行,在 account_no上有一個非聚集索引,試看在不同的表連接條件下,兩個SQL的執行情況:
select sum(a.amount) from account a,
card b where a.card_no = b.card_no(20秒)


  將SQL改為:
select sum(a.amount) from account a,
card b where a.card_no = b.card_no and a.
account_no=b.account_no(< 1秒)

  分析:
  在第一個連接條件下,最佳查詢方案是將account作外層表,card作內層表,利用card上的索引,其I/O次數可由以下公式估算為:
  外層表account上的22541頁+(外層表account的191122行*內層表card上對應外層表第一行所要查找的3頁)=595907次I/O

  在第二個連接條件下,最佳查詢方案是將card作外層表,account作內層表,利用account上的索引,其I/O次數可由以下公式估算為:
  外層表card上的1944頁+(外層表card的7896行*內層表account上對應外層表每一行所要查找的4頁)= 33528次I/O

  可見,只有充份的連接條件,真正的最佳方案才會被執行。


  總結:
  1.多表操作在被實際執行前,查詢優化器會根據連接條件,列出幾組可能的連接方案並從中找出系統開銷最小的最佳方案。連接條件要充份考慮帶有索引的表、行數多的表;內外表的選擇可由公式:外層表中的匹配行數*內層表中每一次查找的次數確定,乘積最小為最佳方案。

  2.查看執行方案的方法-- 用set showplanon,打開showplan選項,就可以看到連接順序、使用何種索引的信息;想看更詳細的信息,需用sa角色執行dbcc(3604,310,302)。


三、不可優化的where子句

  1.例:下列SQL條件語句中的列都建有恰當的索引,但執行速度卻非常慢:
select * from record where
substring(card_no,1,4)=''5378''(13秒)
select * from record where
amount/30< 1000(11秒)
select * from record where
convert(char(10),date,112)=''19991201''(10秒)

  分析:
  where子句中對列的任何操作結果都是在SQL運行時逐列計算得到的,因此它不得不進行表搜索,而沒有使用該列上面的索引;如果這些結果在查詢編譯時就能得到,那麼就可以被SQL優化器優化,使用索引,避免表搜索,因此將SQL重寫成下面這樣:
select * from record where card_no like
''5378%''(< 1秒)
select * from record where amount
< 1000*30(< 1秒)
select * from record where date= ''1999/12/01''
(< 1秒)

  你會發現SQL明顯快起來!

  2.例:表stuff有200000行,id_no上有非群集索引,請看下面這個SQL:
select count(*) from stuff where id_no in(''0'',''1'')(23秒)

  分析:
  where條件中的''in''在邏輯上相當於''or'',所以語法分析器會將in (''0'',''1'')轉化為id_no =''0'' or id_no=''1''來執行。我們期望它會根據每個or子句分別查找,再將結果相加,這樣可以利用id_no上的索引;但實際上(根據showplan),它卻采用了"OR策略",即先取出滿足每個or子句的行,存入臨時數據庫的工作表中,再建立唯一索引以去掉重復行,最後從這個臨時表中計算結果。因此,實際過程沒有利用id_no上索引,並且完成時間還要受tempdb數據庫性能的影響。

  實踐證明,表的行數越多ぷ鞅淼男閱芫馱講睿眘tuff有620000行時,執行時間竟達到220秒!還不如將or子句分開:
select count(*) from stuff where id_no=''0''
select count(*) from stuff where id_no=''1''

  得到兩個結果,再作一次加法合算。因為每句都使用了索引,執行時間只有3秒,在620000行下,時間也只有4秒。或者,用更好的方法,寫一個簡單的存儲過程:
create proc count_stuff as
declare @a int
declare @b int
declare @c int
declare @d char(10)
begin
select @a=count(*) from stuff where id_no=''0''
select @b=count(*) from stuff where id_no=''1''
end
select @c=@a+@b
select @d=convert(char(10),@c)
print @d

  直接算出結果,執行時間同上面一樣快!

  總結:

  可見,所謂優化即where子句利用了索引,不可優化即發生了表掃描或額外開銷。

  1.任何對列的操作都將導致表掃描,它包括數據庫函數、計算表達式等等,查詢時要盡可能將操作移至等號右邊。

  2.in、or子句常會使用工作表,使索引失效;如果不產生大量重復值,可以考慮把子句拆開;拆開的子句中應該包含索引。

  3.要善於使用存儲過程,它使SQL變得更加靈活和高效。

  從以上這些例子可以看出,SQL優化的實質就是在結果正確的前提下,用優化器可以識別的語句,充份利用索引,減少表掃描的I/O次數,盡量避免表搜索的發生。其實SQL的性能優化是一個復雜的過程,上述這些只是在應用層次的一種體現,深入研究還會涉及數據庫層的資源配置、網絡層的流量控制以及操作系統層的總體設計。

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