26、数据库服务器技术之查询优化详解

数据库服务器技术之查询优化详解

1. B树搜索与空间优化

在数据库服务器中，对于B树或B+树的搜索采用了一种特殊的双指针技术。其中一个指针直接指向包含与键值Ki对应的元组的块，从而中断搜索；另一个指针则继续在包含大于Ki且小于Ki + 1的键值的子树中进行搜索。第一个指针P0指向键值小于K1的子树，最后一个指针PF指向键值大于KF的子树。这种技术不仅节省了索引页面的空间，还能在中间节点找到给定键值时终止搜索，无需遍历每一层。

通常，事务从根节点到指定叶子节点遍历B树或B+树的效率是令人满意的。因为存储树的前几层的页面由于其他事务的操作，常常会留在缓冲区中。而且，事务通常只是读取这些页面，通过锁定机制可以以共享方式访问它们。

为了优化占用空间，可以对键值进行压缩。例如，在树的高层只保留键值的前缀，在树的低层（即搜索的最后部分）只保留后缀。

2. 查询优化概述

查询优化器是数据库架构中一个重要且经典的模块。它接收用SQL编写的查询语句，首先会对查询进行分析，以识别可能存在的词法、语法或语义错误，并将这些错误提示给用户进行修正。在这个阶段，系统会访问数据字典进行语义检查，数据字典还会提供有关表大小的统计信息。

一旦查询被接受，它会被转换为内部的代数形式，此时真正的优化过程开始，主要包括以下几个阶段：
- 代数优化 ：执行所有方便的代数变换，如“推”选择和投影操作，这种逻辑优化独立于系统的成本模型。
- 依赖优化 ：依赖于底层支持的数据访问方法类型和所使用的成本模型。虽然一般的优化原则已经明确，但每个系统都有其独特的特点。