数据库优化:优化查询

本文深入探讨了数据库优化的核心目标,包括避免磁盘I/O瓶颈、减少CPU利用率和资源竞争。详细介绍了查询优化规则,强调了减少行数、避免排序和相关子查询、合理使用临时数据库等关键点。同时,阐述了分割表和存储冗余数据的方法,以提高查询效率和减少磁盘I/O开销。最后,提供了关于如何在分割表后重新建立索引的建议,以确保数据库性能的持续优化。

数据库优化的目标无非是避免磁盘I/O瓶颈、减少CPU利用率和减少资源竞争。

查询优化规则:在访问数据库表的数据(Access Data)时,要尽可能避免排序(Sort)、连接(Join)和相关子查询*作。经验告诉我们,在优化查询时,必须做到: 
① 尽可能少的行; 
② 避免排序或为尽可能少的行排序,若要做大量数据排序,最好将相关数据放在临时表中*作;用简单的键(列)排序,如整型或短字符串排序; 
③ 避免表内的相关子查询; 
④ 避免在Where子句中使用复杂的表达式或非起始的子字符串、用长字符串连接; 
⑤ 在Where子句中多使用“与”(And)连接,少使用“或”(Or)连接; 
⑥ 利用临时数据库。在查询多表、有多个连接、查询复杂、数据要过滤时,可以建临时表(索引)以减少I/O。但缺点是增加了空间开销。 
除非每个列都有索引支持,否则在有连接的查询时分别找出两个动态索引,放在工作表中重新排序。

分割表或储存冗余数据 
分割表分为水平分割表和垂直分割表两种。分割表增加了维护数据完整性的代价。 
水平分割表:一种是当多个过程频繁访问数据表的不同行时,水平分割表,并消除新表中的冗余数据列;若个别过程要访问整个数据,则要用连接*作,这也无妨分 割表;典型案例是电信话单按月分割存放。另一种是当主要过程要重复访问部分行时,最好将被重复访问的这些行单独形成子集表(冗余储存),这在不考虑磁盘空 间开销时显得十分重要;但在分割表以后,增加了维护难度,要用触发器立即更新、或存储过程或应用代码批量更新,这也会增加额外的磁盘I/O开销。 
垂直分割表(不破坏第三范式),一种是当多个过程频繁访问表的不同列时,可将表垂直分成几个表,减少磁盘I/O(每行的数据列少,每页存的数据行就多,相 应占用的页就少),更新时不必考虑锁,没有冗余数据。缺点是要在插入或删除数据时要考虑数据的完整性,用存储过程维护。另一种是当主要过程反复访问部分列 时,最好将这部分被频繁访问的列数据单独存为一个子集表(冗余储存),这在不考虑磁盘空间开销时显得十分重要;但这增加了重叠列的维护难度,要用触发器立 即更新、或存储过程或应用代码批量更新,这也会增加额外的磁盘I/O开销。垂直分割表可以达到最大化利用Cache的目的。 
总之,为主要过程分割表的方法适用于:各个过程需要表的不联结的子集,各个过程需要表的子集,访问频率高的主要过程不需要整表。在主要的、频繁访问的主表需要表的子集而其它主要频繁访问的过程需要整表时则产生冗余子集表。 
注意,在分割表以后,要考虑重新建立索引。

课程大纲: 第1课 数据库与关系代数 综述数据库、关系代数、查询优化技术 综述数据库调优技术 预计时间1小时 第2课 数据库查询优化技术总揽 综述查询优化技术范围,包括查询重用、查询重写规则、查询算法优化、并行查询优化等 综述逻辑查询优化,包括子查询优化、视图重写、等价谓词重写、条件化简、连接消除、非SPJ的优化等 综述逻辑物理优化,包括单表扫描算法、两表连接算法、多表连接算法、基于代价的算法等 初步理解MySQL的查询执行计划。 预计时间1小时 第3课 查询优化技术理论与MySQL实践(一)------子查询优化(一) 第4课 查询优化技术理论与MySQL实践(二)------子查询优化(二) 从理论看,子查询包括的内容和范围,建立清晰的概念 从实践看,MySQL的子查询优化技术的内容和范围,明确掌握子查询优化手段 预计时间2小时,每小时一个课程段(子查询是SQL查询优化的重点内容,务必掌握好) 第5课 查询优化技术理论与MySQL实践(三)------视图重写与等价谓词重写 什么是视图重写?哪些类型的视图可以被优化?MySQL是怎么优化视图的?从而明白在MySQL中怎么写与视图相关的查询语句才能有好的效果? 什么是等价谓词重写?MySQL中怎么写WHERE子句有利于提高查询效率? 预计时间1小时 第6课 查询优化技术理论与MySQL实践(四)------条件化简 什么是条件化简?MySQL中对什么样的条件自动进行优化?如何写出可利用索引的条件语句? 预计时间1小时 第7课 查询优化技术理论与MySQL实践(五)------外连接消除、嵌套连接消除与连接消除 连接方式有些什么类型?不同类型的连接又是怎么优化的?外连接优化的条件是什么?MySQL中怎么写出可优化的连接语句?MySQL是否支持嵌套连接消除?MySQL是否支持连接消除?MySQL中书写SQL连接查询语句时的优化技巧。 预计时间1小时 第8课 查询优化技术理论与MySQL实践(六)------数据库的约束规则与语义优化 数据库的参照完整性(CHECKt NULL等)。什么是语义优化? MySQL是否支持语义优化?怎么利用语义优化的思路人工进行SQL语句的优化? 预计时间1小时 第9课 查询优化技术理论与MySQL实践(七)------非SPJ的优化 什么是非SPJ优化? 从理论看,GROUP BY、ORDER BY、LIMIT、DISTINCT等怎么被优化? MySQL中:GROUP BY是怎么优化的?ORDER BY是怎么被优化?LIMIT是怎么被优化?DISTINCT是怎么被优化? 非SPJ优化与索引的关系。 预计时间1小时 第10课 MySQL物理查询优化技术概述 从理论看,物理查询优化技术的范围。 从MySQL实践看,怎么利用物理查询优化技术对SQL查询语句调优? 本节预计会承接第9课的部分内容。 预计时间1小时 第11课 MySQL索引的利用、优化 从MySQL索引的角度出发,看各种SQL查询语句的优化怎么进行?(以前都是从语句的角度看怎么优化,现在站在索引的角度去总结SQL查询语句的优化) 预计时间1小时 第12课 表扫描与连接算法与MySQL多表连接优化实践 MySQL的单表扫描算法。MySQL的两表连接算法。MySQL的多表连接算法。 MySQL的多表连接的优化技巧。 预计时间1小时 第13课 查询优化的综合实例(一)------TPCH实践(一) 第14课 查询优化的综合实例(一)------TPCH实践(二) 以TPC-H国际标准的22条查询语句为实例,综合前面课程的内容,把所学的知识用于实践,进行综合的实战演练。 预计时间2小时(每个课时为1个小时) 第15课 关系代数对于数据库查询优化的指导意义------查询优化技术总结 再次回到理论,从理论的高度总结关系代数理论与MySQL查询优化实践的关系。真正认识、掌握MySQL的查询优化技术,大步流星步入查询优化的高手之列。
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