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如何讓SQL運行得更快

編輯:更多數據庫知識
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,且引用的所有列都包含在組  
合索引中,形成了索引覆蓋,所以它的速度是非常快的。  
---- 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 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(3604,310,30  
2)。  
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,工作表的性能就越差,當stuff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S  
QL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。  
1.合理使用索引   
索引是數據庫中重要的數據結構,它的根本目的就是為了提高查詢效率。現在大多數的數據庫產品都采用IBM最先提出的ISAM索引結構。索引的使用要恰到好處,其使用原則如下:   
●在經常進行連接,但是沒有指定為外鍵的列上建立索引,而不經常連接的字段則由優化器自動生成索引。   
●在頻繁進行排序或分組(即進行group by或order by操作)的列上建立索引。   
●在條件表達式中經常用到的不同值較多的列上建立檢索,在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇員表的“性別”列上只有“男”與“女”兩個不同值,因此就無必要建立索引。如果建立索引不但不會提高查詢效率,反而會嚴重降低更新速度。   
●如果待排序的列有多個,可以在這些列上建立復合索引(compound index)。   
●使用系統工具。如Informix數據庫有一個tbcheck工具,可以在可疑的索引上進行檢查。在一些數據庫服務器上,索引可能失效或者因為頻繁操作而使得讀取效率降低,如果一個使用索引的查詢不明不白地慢下來,可以試著用tbcheck工具檢查索引的完整性,必要時進行修復。另外,當數據庫表更新大量數據後,刪除並重建索引可以提高查詢速度。 2.避免或簡化排序   
應當簡化或避免對大型表進行重復的排序。當能夠利用索引自動以適當的次序產生輸出時,優化器就避免了排序的步驟。以下是一些影響因素:   
●索引中不包括一個或幾個待排序的列;   
●group by或order by子句中列的次序與索引的次序不一樣;   
●排序的列來自不同的表。   
為了避免不必要的排序,就要正確地增建索引,合理地合並數據庫表(盡管有時可能影響表的規范化,但相對於效率的提高是值得的)。如果排序不可避免,那麼應當試圖簡化它,如縮小排序的列的范圍等。 3.消除對大型表行數據的順序存取   
在嵌套查詢中,對表的順序存取對查詢效率可能產生致命的影響。比如采用順序存取策略,一個嵌套3層的查詢,如果每層都查詢1000行,那麼這個查詢就要查詢10億行數據。避免這種情況的主要方法就是對連接的列進行索引。例如,兩個表:學生表(學號、姓名、年齡……)和選課表(學號、課程號、成績)。如果兩個表要做連接,就要在“學號”這個連接字段上建立索引。   
還可以使用並集來避免順序存取。盡管在所有的檢查列上都有索引,但某些形式的where子句強迫優化器使用順序存取。下面的查詢將強迫對orders表執行順序操作:   
Select * FROM orders Where (customer_num=104 AND order_num>1001) or order_num=1008   
雖然在customer_num和order_num上建有索引,但是在上面的語句中優化器還是使用順序存取路徑掃描整個表。因為這個語句要檢索的是分離的行的集合,所以應該改為如下語句:   
Select * FROM orders Where customer_num=104 AND order_num>1001   
UNION   
Select * FROM orders Where order_num=1008   
這樣就能利用索引路徑處理查詢。 4.避免相關子查詢   
一個列的標簽同時在主查詢和where子句中的查詢中出現,那麼很可能當主查詢中的列值改變之後,子查詢必須重新查詢一次。查詢嵌套層次越多,效率越低,因此應當盡量避免子查詢。如果子查詢不可避免,那麼要在子查詢中過濾掉盡可能多的行。 5.避免困難的正規表達式   
MATCHES和LIKE關鍵字支持通配符匹配,技術上叫正規表達式。但這種匹配特別耗費時間。例如:Select * FROM customer Where zipcode LIKE “98_ _ _”   
即使在zipcode字段上建立了索引,在這種情況下也還是采用順序掃描的方式。如果把語句改為Select * FROM customer Where zipcode >“98000”,在執行查詢時就會利用索引來查詢,顯然會大大提高速度。   
另外,還要避免非開始的子串。例如語句:Select * FROM customer Where zipcode[2,3] >“80”,在where子句中采用了非開始子串,因而這個語句也不會使用索引。 6.使用臨時表加速查詢   
把表的一個子集進行排序並創建臨時表,有時能加速查詢。它有助於避免多重排序操作,而且在其他方面還能簡化優化器的工作。例如:   
Select cust.name,rcvbles.balance,……other columns   
FROM cust,rcvbles   
Where cust.customer_id = rcvlbes.customer_id   
AND rcvblls.balance>0   
AND cust.postcode>“98000”   
orDER BY cust.name   
如果這個查詢要被執行多次而不止一次,可以把所有未付款的客戶找出來放在一個臨時文件中,並按客戶的名字進行排序:   
Select cust.name,rcvbles.balance,……other columns   
FROM cust,rcvbles   
Where cust.customer_id = rcvlbes.customer_id   
AND rcvblls.balance>0   
orDER BY cust.name   
INTO TEMP cust_with_balance   
然後以下面的方式在臨時表中查詢:   
Select * FROM cust_with_balance   
Where postcode>“98000”   
臨時表中的行要比主表中的行少,而且物理順序就是所要求的順序,減少了磁盤I/O,所以查詢工作量可以得到大幅減少。   
注意:臨時表創建後不會反映主表的修改。在主表中數據頻繁修改的情況下,注意不要丟失數據。 7.用排序來取代非順序存取   
非順序磁盤存取是最慢的操作,表現在磁盤存取臂的來回移動。SQL語句隱藏了這一情況,使得我們在寫應用程序時很容易寫出要求存取大量非順序頁的查詢。   
有些時候,用數據庫的排序能力來替代非順序的存取能改進查詢。 3.優化 tempdb 性能   
對 tempdb 數據庫的物理位置和數據庫選項設置的一般建議包括:   
使 tempdb 數據庫得以按需自動擴展。這確保在執行完成前不終止查詢,該查詢所生成的存儲在 tempdb 數據庫內的中間結果集比預期大得多。將 tempdb 數據庫文件的初始大小設置為合理的大小,以避免當需要更多空間時文件自動擴展。如果 tempdb 數據庫擴展得過於頻繁,性能會受不良影響。將文件增長增量百分比設置為合理的大小,以避免 tempdb 數據庫文件按太小的值增長。如果文件增長幅度與寫入 tempdb 數據庫的數據量相比太小,則 tempdb 數據庫可能需要始終擴展,因而將妨害性能。將 tempdb 數據庫放在快速 I/O 子系統上以確保好的性能。在多個磁盤上條帶化 tempdb 數據庫以獲得更好的性能。將 tempdb 數據庫放在除用戶數據庫所使用的磁盤之外的磁盤上。有關更多信息,請參見擴充數據庫。  
4.優化服務器: 使用內存配置選項優化服務器性能  
Microsoft® SQL Server™ 2000 的內存管理組件消除了對 SQL Server 可用的內存進行手工管理的需要。SQL Server 在啟動時根據操作系統和其它應用程序當前正在使用的內存量,動態確定應分配的內存量。當計算機和SQL Server 上的負荷更改時,分配的內存也隨之更改。有關更多信息,請參見內存構架。下列服務器配置選項可用於配置內存使用並影響服務器性能:   
min server memory  
max server memory  
max worker threads  
index create memory min memory per query   
min server memory 服務器配置選項可用於確保 SQL Server 在達到該值後不會釋放內存。可以基於 SQL Server 的大小及活動將該配置選項設置為特定的值。如果選擇設置此選項,必須為操作系統和其他程序留出足夠的內存。如果操作系統沒有足夠的內存,會向 SQL Server 請求內存,從而導致影響 SQL Server 性能。 max server memory 服務器配置選項可用於:在 SQL Server 啟動及運行時,指定 SQL Server 可以分配的最大內存量。如果知道有多個應用程序與 SQL Server 同時運行,而且想保障這些應用程序有足夠的內存運行,可以將該配置選項設置為特定的值。如果這些其它應用程序(如 Web 服務器或電子郵件服務器)只根據需要請求內存,則 SQL Server 將根據需要給它們釋放內存,因此不要設置 max server memory 服務器配置選項。然而,應用程序通常在啟動時不假選擇地使用可用內存,而如果需要更多內存也不請求。如果有這種行為方式的應用程序與 SQL Server 同時運行在相同的計算機上,則將 max server memory 服務器配置選項設置為特定的值,以保障應用程序所需的內存不由 SQL Server 分配出。  
不要將 min server memory 和 max server memory 服務器配置選項設置為相同的值,這樣做會使分配給 SQL Server 的內存量固定。動態內存分配可以隨時間提供最佳的總體性能。有關更多信息,請參見服務器內存選項。 max worker threads 服務器配置選項可用於指定為用戶連接到 SQL Server 提供支持的線程數。255 這一默認設置對一些配置可能稍微偏高,這要具體取決於並發用戶數。由於每個工作線程都已分配,因此即使線程沒有正在使用(因為並發連接比分配的工作線程少),可由其它操作(如高速緩沖存儲器)更好地利用的內存資源也可能是未使用的。一般情況下,應將該配置值設置為並發連接數,但不能超過 32727。並發連接與用戶登錄連接不同。SQL Server 實例的工作線程池只需要足夠大,以便為同時正在該實例中執行批處理的用戶連接提供服務。如果增加工作線程的數量超過默認值,會降低服務器性能。有關更多信息,請參見max worker threads 選項。  
說明  當 SQL Server 運行在 Microsoft Windows® 98 上時,最大工作線程服務器配置選項不起作用。 index create memory 服務器配置選項控制創建索引時排序操作所使用的內存量。在生產系統上創建索引通常是不常執行的任務,通常調度為在非峰值時間執行的作業。因此,不常創建索引且在非峰值時間時,增加該值可提高索引創建的性能。不過,最好將 min memory per query 配置選項保持在一個較低的值,這樣即使所有請求的內存都不可用,索引創建作業仍能開始。有關更多信息,請參見 index create memory 選項。  
min memory per query 服務器配置選項可用於指定分配給查詢執行的最小內存量。當系統內有許多查詢並發執行時,增大 min memory per query 的值有助於提高消耗大量內存的查詢(如大型排序和哈希操作)的性能。不過,不要將 min memory per query 服務器配置選項設置得太高,尤其是在很忙的系統上,因為查詢將不得不等到能確保占有請求的最小內存、或等到超過 query wait 服務器配置選項內所指定的值。如果可用內存比執行查詢所需的指定最小內存多,則只要查詢能對多出的內存加以有效的利用,就可以使用多出的內存。有關更多信息,請參見 min memory per query 選項和 query wait 選項。使用 I/O 配置選項優化服務器性能  
下列服務器配置選項可用於配置 I/O 的使用並影響服務器性能: recovery interval   
recovery interval 服務器配置選項控制 Microsoft® SQL Server™ 2000 在每個數據庫內發出檢查點的時間。默認情況下,SQL Server 確定執行檢查點操作的最佳時間。然而,若要確定這是否為適當的設置,需要使用 Windows NT 性能監視器監視數據庫文件上的磁盤寫入活動。導致磁盤利用率達到 100% 的活動尖峰值會妨害性能。若更改該參數以使檢查點進程較少出現,通常可以提高這種情況下的總體性能。但仍須繼續監視性能以確定新值是否已對性能產生正面影響。有關更多信息,請參見recovery interval 選項。 
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