sql数据库优化非常重要,如果优化的不好,不仅会增加客户端和服务器端程序的编程和维护的难度,而且还会影响系统实际运行的性能。
那我们可以从哪些方面来进行sql数据库优化呢?
sql数据库优化之一:就是合理的数据库的设计。
当前我们使用最多的就是关系型数据库,关系数据库设计是对数据进行组织化和结构化的过程,核心问题是关系模型的设计。对于数据库规模较小的情况,我们可以比较轻松的处理数据库中的表结构。然而,随着项目规模的不断增长,相应的数据库也变得更加复杂,关系模型表结构更为庞杂,这时我们往往会发现我们写出来的SQL语句的是很笨拙并且效率低下的。更糟糕的是,由于表结构定义的不合理,会导致在更新数据时造成数据的不完整。因此数据库的规范化流程尤为重要,它可以以指导我们更好的设计数据库的表结构,减少冗余的数据,借此可以提高数据库的存储效率,数据完整性和可扩展性。
那怎么才算是规范化的设计流程:规范化设计的过程就是按不同的范式,将一个二维表不断地分解成多个二维表并建立表之间的关联,最终达到一个表只描述一个实体或者实体间的一种联系的目标。目前遵循的主要范式包括1 NF、 2 NF、3 NF、BCNF、4NF和 5NF等几种;在工程中3NF、BCNF应用得最广泛,推荐采用 3 NF作为标准。规范化设计的优点包括可有效地消除数据冗余,理顺数据的从属关系,保持数据库的完整性,增强数据库的稳定性、伸缩性、适应性。通常认为规范化设计存在的主要问题是增加了查询时的连接库表运算,导致计算机时间、空间、系统及运行效率的损失。在大多数情况下,这一问题可通过良好的索引设计等方法得到解决。数据库设计中关键的步骤就是要确保数据正确地分布到数据库的表中。
比如说,一个客户的地址信息不应该被存储在不同的表中,因为这里的客户地址是雇员的一个属性。如果存在过多的冗余数据,这就意味着要占用了更多的物理空间,同时也对数据的维护和一致性检查带来了问题,当这个客户的地址发生变化时,冗余数据会导致对多个表的更新动作,如果有一个表不幸被忽略了,那么就可能导致数据的不一致性。
sql数据库优化之二:查询的优化
如何让你写的SQL语句跑的更快呢?影响我们代码速度的都有哪些可能性呢?不恰当的索引设计、不充份的连接条件和不可优化的where子句都有可能造成速度的下降。
首先来看看索引的建立。微软的sql server提供了两种索引:聚集索引(clustered index,也称聚类索引、簇集索引)和非聚集索引(nonclustered index,也称非聚类索引、非簇集索引),聚集索引简单理解就是数据的实际的存放位置:如我们的汉语字典正文本身就是一个聚集索引,当我们知道要查的字拼音首字母为A时,迅速缩小查询范围,翻到前几页就可以很快找到了,避免全表扫描,当然这种索引对于一个表只能有一个,因为只能按照一种方法进行排序存放,所以一定得选择最合适的聚集索引规则。非聚集索引,简单来说就是目录,比如字典中的偏旁部首目录,当我们要查找数据的时候我们先通过目录缩写范围,再进行查询目标的确认。下表我们可以作为参考建立适合的索引
描述
|
聚集索引
|
非聚集索引
|
列经常被分组排序
|
应
|
应
|
返回某时间范围内的数据
|
应
|
不应
|
小数目的不同值
|
应
|
不应
|
极少不同值
|
不应
|
不应
|
频繁更新的列
|
不应
|
应
|
频繁修改索引列
|
不应
|
应
|
索引有助于提高检索性能,但过多或不当的索引也会导致系统低效。因为用户在表中每加进一个索引,数据库就要做更多的工作。过多的索引甚至会导致索引碎片。所以合适的索引才能使数据库得到性能的提高。
1.合理使用索引
索引是数据库中重要的数据结构,它的根本目的就是为了提高查询效率。现在大多数的数据库产品都采用IBM最先提出的ISAM索引结构。索引的使用要恰到好处,其使用原则如下:
●在经常进行连接,但是没有指定为外键的列上建立索引,而不经常连接的字段则由优化器自动生成索引。
●在频繁进行排序或分组(即进行group by或order by操作)的列上建立索引。
●在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立检索,在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇员表的“性别”列上只有“男”与“女”两个不同值,因此就无必要建立索引。如果建立索引不但不会提高查询效率,反而会严重降低更新速度。
●如果待排序的列有多个,可以在这些列上建立复合索引(compound index)。
●使用系统工具。如Informix数据库有一个tbcheck工具,可以在可疑的索引上进行检查。在一些数据库服务器上,索引可能失效或者因为频繁操作而使得读取效率降低,如果一个使用索引的查询不明不白地慢下来,可以试着用tbcheck工具检查索引的完整性,必要时进行修复。另外,当数据库表更新大量数据后,删除并重建索引可以提高查询速度。
2.避免或简化排序
应当简化或避免对大型表进行重复的排序。当能够利用索引自动以适当的次序产生输出时,优化器就避免了排序的步骤。以下是一些影响因素:
●索引中不包括一个或几个待排序的列;
●group by或order by子句中列的次序与索引的次序不一样;
●排序的列来自不同的表。
为了避免不必要的排序,就要正确地增建索引,合理地合并数据库表(尽管有时可能影响表的规范化,但相对于效率的提高是值得的)。如果排序不可避免,那么应当试图简化它,如缩小排序的列的范围等。
3.消除对大型表行数据的顺序存取
在嵌套查询中,对表的顺序存取对查询效率可能产生致命的影响。比如采用顺序存取策略,一个嵌套3层的查询,如果每层都查询1000行,那么这个查询就要查询10亿行数据。避免这种情况的主要方法就是对连接的列进行索引。例如,两个表:学生表(学号、姓名、年龄……)和选课表(学号、课程号、成绩)。如果两个表要做连接,就要在“学号”这个连接字段上建立索引。
还可以使用并集来避免顺序存取。尽管在所有的检查列上都有索引,但某些形式的where子句强迫优化器使用顺序存取。下面的查询将强迫对orders表执行顺序操作:
SELECT * FROM orders WHERE (customer_num=104AND order_num>1001) OR order_num=1008
虽然在customer_num和order_num上建有索引,但是在上面的语句中优化器还是使用顺序存取路径扫描整个表。因为这个语句要检索的是分离的行的集合,所以应该改为如下语句:
SELECT * FROM orders WHERE customer_num=104AND order_num>1001
UNION
SELECT * FROM orders WHERE order_num=1008
这样就能利用索引路径处理查询。
4.避免相关子查询
一个列的标签同时在主查询和where子句中的查询中出现,那么很可能当主查询中的列值改变之后,子查询必须重新查询一次。查询嵌套层次越多,效率越低,因此应当尽量避免子查询。如果子查询不可避免,那么要在子查询中过滤掉尽可能多的行。
5.避免困难的正规表达式
MATCHES和LIKE关键字支持通配符匹配,技术上叫正规表达式。但这种匹配特别耗费时间。例如:SELECT * FROM customer WHERE zipcode LIKE “98_ _ _”
即使在zipcode字段上建立了索引,在这种情况下也还是采用顺序扫描的方式。如果把语句改为SELECT * FROM customer WHERE zipcode >“98000”,在执行查询时就会利用索引来查询,显然会大大提高速度。
另外,还要避免非开始的子串。例如语句:SELECT * FROM customer WHERE zipcode[2,3]>“80”,在where子句中采用了非开始子串,因而这个语句也不会使用索引。
6.使用临时表加速查询
把表的一个子集进行排序并创建临时表,有时能加速查询。它有助于避免多重排序操作,而且在其他方面还能简化优化器的工作。例如:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
AND cust.postcode>“98000”
ORDERBY cust.name
如果这个查询要被执行多次而不止一次,可以把所有未付款的客户找出来放在一个临时文件中,并按客户的名字进行排序:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
ORDERBY cust.name
INTOTEMP cust_with_balance
然后以下面的方式在临时表中查询:
SELECT * FROM cust_with_balance
WHERE postcode>“98000”
临时表中的行要比主表中的行少,而且物理顺序就是所要求的顺序,减少了磁盘I/O,所以查询工作量可以得到大幅减少。
注意:临时表创建后不会反映主表的修改。在主表中数据频繁修改的情况下,注意不要丢失数据。
索引是数据库中重要的数据结构,它的根本目的就是为了提高查询效率。现在大多数的数据库产品都采用IBM最先提出的ISAM索引结构。索引的使用要恰到好处,其使用原则如下:
●在经常进行连接,但是没有指定为外键的列上建立索引,而不经常连接的字段则由优化器自动生成索引。
●在频繁进行排序或分组(即进行group by或order by操作)的列上建立索引。
●在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立检索,在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇员表的“性别”列上只有“男”与“女”两个不同值,因此就无必要建立索引。如果建立索引不但不会提高查询效率,反而会严重降低更新速度。
●如果待排序的列有多个,可以在这些列上建立复合索引(compound index)。
●使用系统工具。如Informix数据库有一个tbcheck工具,可以在可疑的索引上进行检查。在一些数据库服务器上,索引可能失效或者因为频繁操作而使得读取效率降低,如果一个使用索引的查询不明不白地慢下来,可以试着用tbcheck工具检查索引的完整性,必要时进行修复。另外,当数据库表更新大量数据后,删除并重建索引可以提高查询速度。
2.避免或简化排序
应当简化或避免对大型表进行重复的排序。当能够利用索引自动以适当的次序产生输出时,优化器就避免了排序的步骤。以下是一些影响因素:
●索引中不包括一个或几个待排序的列;
●group by或order by子句中列的次序与索引的次序不一样;
●排序的列来自不同的表。
为了避免不必要的排序,就要正确地增建索引,合理地合并数据库表(尽管有时可能影响表的规范化,但相对于效率的提高是值得的)。如果排序不可避免,那么应当试图简化它,如缩小排序的列的范围等。
3.消除对大型表行数据的顺序存取
在嵌套查询中,对表的顺序存取对查询效率可能产生致命的影响。比如采用顺序存取策略,一个嵌套3层的查询,如果每层都查询1000行,那么这个查询就要查询10亿行数据。避免这种情况的主要方法就是对连接的列进行索引。例如,两个表:学生表(学号、姓名、年龄……)和选课表(学号、课程号、成绩)。如果两个表要做连接,就要在“学号”这个连接字段上建立索引。
还可以使用并集来避免顺序存取。尽管在所有的检查列上都有索引,但某些形式的where子句强迫优化器使用顺序存取。下面的查询将强迫对orders表执行顺序操作:
SELECT * FROM orders WHERE (customer_num=104AND order_num>1001) OR order_num=1008
虽然在customer_num和order_num上建有索引,但是在上面的语句中优化器还是使用顺序存取路径扫描整个表。因为这个语句要检索的是分离的行的集合,所以应该改为如下语句:
SELECT * FROM orders WHERE customer_num=104AND order_num>1001
UNION
SELECT * FROM orders WHERE order_num=1008
这样就能利用索引路径处理查询。
4.避免相关子查询
一个列的标签同时在主查询和where子句中的查询中出现,那么很可能当主查询中的列值改变之后,子查询必须重新查询一次。查询嵌套层次越多,效率越低,因此应当尽量避免子查询。如果子查询不可避免,那么要在子查询中过滤掉尽可能多的行。
5.避免困难的正规表达式
MATCHES和LIKE关键字支持通配符匹配,技术上叫正规表达式。但这种匹配特别耗费时间。例如:SELECT * FROM customer WHERE zipcode LIKE “98_ _ _”
即使在zipcode字段上建立了索引,在这种情况下也还是采用顺序扫描的方式。如果把语句改为SELECT * FROM customer WHERE zipcode >“98000”,在执行查询时就会利用索引来查询,显然会大大提高速度。
另外,还要避免非开始的子串。例如语句:SELECT * FROM customer WHERE zipcode[2,3]>“80”,在where子句中采用了非开始子串,因而这个语句也不会使用索引。
6.使用临时表加速查询
把表的一个子集进行排序并创建临时表,有时能加速查询。它有助于避免多重排序操作,而且在其他方面还能简化优化器的工作。例如:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
AND cust.postcode>“98000”
ORDERBY cust.name
如果这个查询要被执行多次而不止一次,可以把所有未付款的客户找出来放在一个临时文件中,并按客户的名字进行排序:
SELECT cust.name,rcvbles.balance,……other columns
FROM cust,rcvbles
WHERE cust.customer_id = rcvlbes.customer_id
AND rcvblls.balance>0
ORDERBY cust.name
INTOTEMP cust_with_balance
然后以下面的方式在临时表中查询:
SELECT * FROM cust_with_balance
WHERE postcode>“98000”
临时表中的行要比主表中的行少,而且物理顺序就是所要求的顺序,减少了磁盘I/O,所以查询工作量可以得到大幅减少。
注意:临时表创建后不会反映主表的修改。在主表中数据频繁修改的情况下,注意不要丢失数据。