7-第七章：查詢處理與優(yōu)化

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1、本講(第七章）簡要說明￠授課目的與要求：掌握數(shù)據(jù)庫查詢處理的步驟、優(yōu)化的必要性、以及優(yōu)化的方法?！槭谡n重點(diǎn)：優(yōu)化的必要性、優(yōu)化的主要方法?！樽鳂I(yè)安排：p.2315,8,9,10,14,15第七章查詢處理7.1查詢處理概述查詢是數(shù)據(jù)庫用戶最基本、最常用的操作。非過程化查詢語言把選擇查詢策略、實(shí)現(xiàn)查詢的工作交給DBMS去作。例子：找出學(xué)生CHEN所學(xué)各門課程及其成績。SELECTC-NO,GRADEFROMS,SCWHERES.NAME=‘CHEN’ANDS.S-NO=SC.S-NO1.處理查詢的主要步驟ParserandRelationalal

2、gebraquerytranslatorexpressionπC-NO,GRADEπC-NO,GRADEStatiaticsOptimizerσs.NAME=‘CHEN’σaboutdatas.AME=‘CHEN’∧s.S-NO=sc.S-NOExecutionplan×datadataSSCSSCCodegeneratorEvaluationQueryresultExecutingcodeenginer7.1查詢處理概述2.執(zhí)行方式解釋執(zhí)行的代碼一般不保留，再次執(zhí)行該查詢語句時(shí)，需重復(fù)上述1）～4）步。編譯執(zhí)行方式產(chǎn)生的是可執(zhí)行代碼，是與D

3、B狀態(tài)相關(guān)的存儲過程，一般可由運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)庫處理器反復(fù)使用，不必重復(fù)上述1）～3）步。7.1查詢處理概述3.嵌入式操作語言將DML嵌入一般高級程序語言時(shí)，其處理步驟如下：1）對應(yīng)用程序進(jìn)行預(yù)編譯，找出有關(guān)DML語句，將其變?yōu)楹瘮?shù)調(diào)用。2）對二次源程序進(jìn)行編譯連接，生成可執(zhí)行的目標(biāo)程序。3）執(zhí)行目標(biāo)程序。－－－－－－------－－－－－－------EXECSQLCALL過程SELECT---------FROM---------WHERE---；------－－－－－－－－－－－－7.1查詢處理概述4查詢優(yōu)化的必要性例子：找出學(xué)生CHEN所學(xué)

4、各門課程及其成績。SELECTC-NO,GRADEFROMS,SCWHERES.NAME=‘CHEN’ANDS.S-NO=SC.S-NO系統(tǒng)可以用多種等價(jià)的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式去完成，如：T1=π（σ（S×SC））C-NO,GRADES.S-NO∧NAME=‘CHEN’T2=π（σ（SSC））C-NO,GRADENAME=‘CHEN’T3=π（σ（S）SC）C-NO,GRADENAME=‘CHEN’7.1查詢處理概述執(zhí)行時(shí)間分析設(shè)關(guān)系S、SC占用的存儲空間分別為B1、B2塊，緩沖區(qū)為n塊，給S分配n－1塊，SC分配1塊。S(B1塊)SC(B2塊)緩

5、沖區(qū)n-1塊(n塊)1塊－－－n-1塊1塊7.1查詢處理概述執(zhí)行時(shí)間分析（續(xù)）S(B1塊)SC(B2塊)緩沖區(qū)n-1塊(n塊)1塊－－－n-1塊1塊讀塊次數(shù)：T1的＝B1+「B1/(n-1)?B2T3的＝B1+B2當(dāng)B1=200,B2=800,n=16時(shí)：T1的≈200+200/15*800=11400塊T3的≈1000塊review￠處理查詢的主要步驟1.Parserandtranslator2.Optimizer3.Codegenerator4.Evaluationenginer￠執(zhí)行方式￠查詢優(yōu)化的必要性￠“陳姓同學(xué)學(xué)習(xí)各科課程的成績”

6、￠T1需讀一萬個數(shù)據(jù)塊，T3需讀一千塊（3ms/B)1）規(guī)則優(yōu)化，根據(jù)啟發(fā)式規(guī)則，關(guān)系代數(shù)表達(dá)式等價(jià)變換進(jìn)行。2）物理優(yōu)化，根據(jù)數(shù)據(jù)的物理組織、訪問路徑，如排序、索引等進(jìn)行。3）代價(jià)估算優(yōu)化，對每一候選策略進(jìn)行代價(jià)估算，取代價(jià)最小者。7.3.1規(guī)則優(yōu)化（啟發(fā)式方法）（基于關(guān)系代數(shù)的優(yōu)化）￠轉(zhuǎn)換規(guī)則(保持等價(jià))￠什么是好的轉(zhuǎn)換關(guān)系運(yùn)算的性質(zhì)(1)一元運(yùn)算的交換與結(jié)合設(shè)有關(guān)系r[R]，框架R的子集X，X的子集Y，僅涉及X中屬性的公式F和僅涉及R中屬性的公式F1，F(xiàn)2。則π(π(r))≡π(r)YXYσ(π(r))≡π(σ(r))FXXFσ(σ(r

7、))≡σ(r)F1F2F1∧F2σ(σ(r))≡σ(σ(r))F1F2F2F1(2)二元運(yùn)算的交換與結(jié)合設(shè)有關(guān)系r[R]，s[S]，w[W]，僅涉及R，S中屬性的公式F，則r∪s≡s∪rr∩s≡s∩rr×s?s×rrs?srFFrs?sr(r∪s)∪w≡r∪(s∪w)(r∩s)∩w≡r∩(s∩w)(r×s)×w≡r×(s×w)(rs)w≡r(sw)(3)一元運(yùn)算對二元運(yùn)算的分配律設(shè)有關(guān)系r[R]，s[S]，X，Z分別為框架R，S的子集，公式F，F(xiàn)1僅涉及R中的屬性，公式F2僅涉及S中的屬性。則:π(r∪s)≡π(r)∪π(s)XXXσ(r∪s

8、)≡σ(r)∪σ(s)FFFσ(r∩s)≡σ(r)∩σ(s)FFFσ(r-s)≡σ(r)-σ(s)FFFπ(r×s)≡π(r)×π(s)X,ZXZσ(r×s)≡σ(