Анализ и оптимизация запросов

Ядро SQL Server Database Engine может показывать, каким образом оно переходит к таблицам и использует индексы для доступа к данным или их обработки для запроса или другой инструкции DM, например для обновления. Это называется выводом плана выполнения. Для проведения анализа медленно выполняемого запроса полезно изучить план выполнения запроса, чтобы определить причину проблемы. Дополнительные сведения о создании и использовании планов выполнения в SQL Server см. в разделах Обработка инструкций SQL и Кэширование и повторное использование плана выполнения.

Планы выполнения отображаются следующими способами.

· Среда SQL Server Management Studio.

Отображает либо ориентировочный графический план выполнения (инструкции не выполнены), либо реальный графический план выполнения (при выполненных инструкциях), который можно просмотреть в Management Studio и сохранить.

· Параметры инструкции SET Transact-SQL.

При использовании параметров инструкции SET Transact-SQL можно вывести ожидаемый или реальный план выполнения в формате XML или в текстовом формате.

· Классы событий Приложение SQL Server Profiler.

Можно включить классы событий Приложение SQL Server Profiler в трассировки для получения ожидаемых или реальных планов выполнения в формате XML или в текстовом формате в результатах трассировки.

При использовании одного из этих способов отображения планов выполнения отображается наилучший план выполнения, используемый ядром Database Engine для отдельных инструкций языка DML и Transact-SQL. В этом плане содержатся сведения о процессе компиляции хранимых процедур и о вызовах хранимых процедур произвольной глубины вложенности. Например, при выполнении инструкции SELECT можно увидеть, что Database Engine выполняет просмотр таблицы для получения данных. Выполнение инструкции SELECT может также показать, что просмотр индекса будет использоваться, если Database Engine определит, что просмотр индекса является наиболее быстрым способом получения данных из таблицы.

Оптимизация запросов — это 1) функция СУБД, осуществляющая поиск оптимального плана выполнения запросов из всех возможных для заданного запроса, 2) процесс изменения запроса и/или структуры БД с целью уменьшения использования вычислительных ресурсов при выполнении запроса. Один и тот же результат может быть получен СУБД различными способами (планами выполнения запросов), которые могут существенно отличаться как по затратам ресурсов, так и по времени выполнения. Задача оптимизации заключается в нахождении оптимального способа.

В реляционной СУБД оптимальный план выполнения запроса — это такая последовательность применения операторов реляционной алгебры к исходным и промежуточным отношениям, которое для конкретного текущего состояния БД (её структуры и наполнения) может быть выполнено с минимальным использованием вычислительных ресурсов.

В настоящее время известны две стратегии поиска оптимального плана:

a) грубой силы путём оценки всех перестановок соединяемых таблиц, используемых способов входа в таблицы и типов соединения (т.е. полный перебор вариантов);

b) на основе генетического алгоритма путём оценки ограниченного числа перестановок.

Также некоторые СУБД позволяют программисту вмешиваться в поиск оптимального плана в различной степени, от минимального влияния до полного и чёткого указания какой именно план запроса использовать.

Планы выполнения запроса сравниваются исходя из множества факторов (реализации в различных СУБД отличаются), в том числе:

a) потенциальное число строк, извлекаемое из каждой таблицы, получаемое из статистики;

b) наличие индексов;

c) возможность выполнения слияний (merge-join);

d) способ чтения записей/блоков таблиц/индексов.

В общем случае соединение выполняется вложенными циклами. Однако этот алгоритм может оказаться менее эффективен, чем специализированные алгоритмы. Например, если у сливаемых таблиц есть индексы по соединяемым полям, или одна или обе таблицы достаточно малы, чтобы быть отсортированными в памяти, то исследуется возможность выполнения слияний.