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如何調優SQL Server查詢

編輯：關於SqlServer

在今天的文章裡，我想給你展示下，當你想對特定查詢創建索引設計時，如何把你的工作和思考過程傳達給查詢優化器。下面就一起來探討一下吧！

有問題的查詢
我們來看下列查詢：

 DECLARE @i INT = 999
 SELECT
   SalesOrderID, 
   SalesOrderDetailID,
   CarrierTrackingNumber, 
   OrderQty, 
   LineTotal
 FROM Sales.SalesOrderDetail
 WHERE ProductID < @i
 ORDER BY CarrierTrackingNumber
 GO

如你所見，這裡用了一個本地變量與一個不等於謂語來從Sales.SalesOrderDetail表來獲取一些記錄。當你執行那個查詢，看它的執行計劃時，你會發現它有一些嚴重的問題：

SQL Server需要掃描Sales.SalesOrderDetail表的整個非聚集索引，因為沒有支持的非聚集索引。對這個掃描，查詢需要1382個邏輯讀，運行時間近800毫秒。
查詢優化器在查詢計劃裡引入了篩選器（Filter）運算符，它進行逐行比較用來檢查符合的行（ProductID < @i）
因為ORDER BY CarrierTrackingNumber，在執行計劃裡一個排序（Sort）運算符被引入。
排序運算符蔓延到了TempDb，因為不正確的基數計算（Cardinality Estimation）。用了帶了本地變量與不等於謂語的組合，SQL Server從表的基數硬碼估計30%的行。在我們的情況裡估計行數是36395（121317 * 30%）。實際上查詢返回120621行，這意味這排序（Sort）運算符必須蔓延到TempDb，因為請求的內存授予太小了。

現在我問你——你能改善這個查詢麼？你的建議是什麼？休息下，想個幾分鐘。不修改查詢本身，你如何改善這個查詢？

我們來調試查詢！
當然，我們要做索引相關的調整來改善。沒有支持的非聚集索引，那只能是查詢優化器唯一可以使用計劃來運行我們的查詢。但對這個指定查詢，什麼是好的非聚集索引呢？一般來說，我通過看搜索謂語來考慮可能的非聚集速印。在我們的例子裡，搜索謂語如下：

WHERE ProductID < @i

我們請求在ProductID列過濾的行。因此我們想在那個列創建支持的非聚集索引。我們建立索引：

CREATE NONCLUSTERED INDEX idx_Test ON Sales.SalesOrderDetail(ProductID)

 GO

在非聚集索引創建後，我們需要驗證下改變，因此我們再次執行剛才的查詢代碼。結果如何捏？查詢優化器並沒有使用我們剛創建的非聚集索引！我們在搜索謂語上創建了支持的非聚集索引，查詢優化器沒有引用它？通常人們對此就無轍了。其實我們可以提示查詢優化器來使用非聚集索引，來更好的理解“為什麼”查詢優化器沒有自動選擇索引：

 DECLARE @i INT = 999
 
 SELECT
  SalesOrderID, 
  SalesOrderDetailID,
  CarrierTrackingNumber, 
  OrderQty, 
  LineTotal
FROM Sales.SalesOrderDetail WITH (INDEX(idx_Test))
WHERE ProductID < @i
 ORDER BY CarrierTrackingNumber
 GO

當你現在看執行計劃時，你會看到下列的野性——一個並行計劃：

查詢花費了370109個邏輯讀！運行時間基本和剛才的一樣。這裡到底發生了什麼？當你仔細看執行計劃，你會發現查詢優化器引入了書簽查找，因為剛才創建的非聚集索引，對於查詢來說，不是一個覆蓋非聚集索引。查詢越過了所謂的臨界點（Tipping Point），因為我們用當前的搜索謂語來獲得幾乎所有行。因此用非聚集索引和書簽查找來組合沒有意義。

不去想為什麼查詢優化器不選擇剛才創建的非聚集索引，我們已經把自己的思路表達給了查詢優化器本身，通過查詢提示進行了詢問了查詢優化器，為什麼非聚集索引沒被自動選擇。如我剛開始說的：我不想考慮太多。

使用非聚集索引解決這個問題，在非聚集索引的葉子層，我們必須對從SELECT列表的請求的額外列進行包含。你可以再次看下書簽查找來看下在葉子層哪些列當前丟失：

CarrierTrackingNumber
OrderQty
UnitPrice
UnitDiscountPrice

我們重建那個非聚集索引：

CREATE NONCLUSTERED INDEX idx_Test ON Sales.SalesOrderDetail(ProductID)
INCLUDE (CarrierTrackingNumber, OrderQty, UnitPrice, UnitPriceDiscount)
 WITH
(
 DROP_EXISTING = ON
 )
GO

我們已經做出了另1個改變，因此我們可以重新運行了查詢來驗證下。但是這次我們不加查詢提示，因為現在查詢優化器會自動選擇非聚集索引。結果如何捏？當你看執行計劃時，索引現在已被選擇。

SQL Server現在在非聚集索引上進行了查找操作，但在執行計劃裡我們還有排序（Sort）運算符。因為基數計算30%的硬編碼，排序（Sort）還是要蔓延到TempDb。偶滴神！我們的邏輯讀已經降到了757，但運行時間還是近800毫秒。你現在應該怎麼做？

現在我們可以嘗試在非聚集索引的導航結構直接包含CarrierTrackingNumber列。這是SQL Server進行排序運算符的列。當我們在非聚集索引直接加了這列（作為主鍵），我們就物理排序了那列，因此排序（Sort）運算符應該會消失。作為積極的副作用，也不會蔓延到TempDb。在執行計劃裡，現在也沒有運算符關心錯誤的基數計算。因此我們嘗試那個假設，再次重建非聚集索引：

 CREATE NONCLUSTERED INDEX idx_Test ON Sales.SalesOrderDetail(CarrierTrackingNumber, ProductID)
INCLUDE (OrderQty, UnitPrice, UnitPriceDiscount)
 WITH
(
   DROP_EXISTING = ON
 )
GO

從索引定義可以看到，現在我們已經對CarrierTrackingNumber和ProductID列的數據物理預排序。當你再次重新執行查詢，在你查看執行計劃時，你會看到排序（Sort）運算符已經消失，SQL Server掃描了非聚集索引的整個葉子層（使用剩余謂語（residual predicate）作為搜索謂語）。

這個執行計劃並不壞！我們只需要763個邏輯讀，現在的運行時間已經降至600毫秒。和剛才的相比已經有25%的改善！但是：查詢優化器建議我們一個更好的非聚集索引，通過缺少索引建議（Missing Index Recommendations）！暫且相信下，我們創建建議的非聚集索引：

CREATE NONCLUSTERED INDEX [SQL Server doesn't care about names, why I should care about names?]
ON [Sales].[SalesOrderDetail] ([ProductID])
INCLUDE ([SalesOrderID],[SalesOrderDetailID],[CarrierTrackingNumber],[OrderQty],[LineTotal])
GO

當你現在重新執行最初的查詢，你會發現令人驚訝的事情：查詢優化器使用“我們”剛才創建的非聚集索引，缺少索引建議已經消失！