鐘靜

【摘要】數(shù)據(jù)庫性能的影響因素是綜合性的，當(dāng)中包括DBMS的自身性能，以及數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)，查詢設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫運(yùn)行環(huán)境等等，本文簡單探討了影響數(shù)據(jù)庫性能的幾個(gè)方面，同時(shí)提出了一些建設(shè)性意見。

【關(guān)鍵詞】大型數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；功效

大型數(shù)據(jù)庫執(zhí)行情況長期以來都對于系統(tǒng)用戶有著重大的影響。在設(shè)計(jì)軟件項(xiàng)目時(shí)，測試用例數(shù)據(jù)量比較小，執(zhí)行效率中很多問題都沒有顯現(xiàn)出來。當(dāng)大型數(shù)據(jù)系統(tǒng)交付后，客戶運(yùn)行軟件一段時(shí)間后，數(shù)據(jù)量執(zhí)行效率中存在的問題就會(huì)突顯出來。而軟件設(shè)計(jì)者可能因?yàn)橐堰^服務(wù)期，就不會(huì)花多余時(shí)間與興趣來解決這個(gè)性能問題。執(zhí)行效率與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的硬件參數(shù)配置，以及網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)配置都有較大關(guān)聯(lián)，邏輯設(shè)計(jì)與各種數(shù)據(jù)庫工具應(yīng)用也會(huì)影響數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行效率。大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)較好，也能夠有效避免數(shù)據(jù)流峰值，以及瓶頸等部分的不利影響。

一、大型數(shù)據(jù)庫的選型

當(dāng)下數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品種類繁多，選擇合適的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品與數(shù)據(jù)庫技術(shù)一樣重要。數(shù)據(jù)庫的廠商往往會(huì)將產(chǎn)品最佳面表現(xiàn)在性能清單以及技術(shù)基準(zhǔn)表上，對數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的缺點(diǎn)避而不談，這樣就會(huì)導(dǎo)致客戶選擇時(shí)走進(jìn)誤區(qū)。數(shù)據(jù)庫選型通常要考慮五個(gè)主要因素，包括開發(fā)需求和數(shù)據(jù)庫性能及成本，數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與管理、是否可以升級、總體的擁有成本。

二、大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

（一）數(shù)據(jù)模式的設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)中，為確保數(shù)據(jù)庫一致性與完整性，數(shù)據(jù)庫應(yīng)該依照關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化要求來完成設(shè)計(jì)。在這些條件下完成的數(shù)據(jù)模式設(shè)計(jì)可以規(guī)避冗余、插入以及更新的問題。在實(shí)際操作過程中，常需執(zhí)行查詢以及匯總，按照規(guī)范化的理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)則增加其表連接，但是卻降低了系統(tǒng)的運(yùn)行。這時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降低數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論要求，來達(dá)到實(shí)際操作中的需求。因此，合理有效的使用冗余，可以為查詢帶來較大的幫助。

（二）數(shù)據(jù)庫的索引設(shè)計(jì)

所謂索引通常是指根據(jù)表數(shù)據(jù)的索引要求而產(chǎn)生的有序數(shù)據(jù)副本，使得查詢能夠在有序表進(jìn)行，提升了查詢數(shù)據(jù)速度，有效改善了系統(tǒng)的性能。但是如果使用索引會(huì)耗費(fèi)一定的磁盤內(nèi)存，開銷增多，操作執(zhí)行效率降低。所以，索引設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該選擇確實(shí)有用索引，既能達(dá)到提升查詢速度目的，還能節(jié)省一定量的存儲(chǔ)空間。數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器對數(shù)據(jù)訪問通常有以下兩種方式：一是索引掃描，運(yùn)用索引來訪問數(shù)據(jù)，當(dāng)對表查詢時(shí)，如返回行數(shù)占據(jù)全表的百分之十至十五時(shí)，運(yùn)用索引掃描可以優(yōu)化查詢性能；二是表掃描，讀表中所有頁，當(dāng)查詢超過全表的百分之四十及以上時(shí)，表掃描效率則較高。還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)庫以及用戶需求來確定如何選擇。

盡管索引可以提高檢索的性能，但不科學(xué)合理的索引也會(huì)造成系統(tǒng)低效。因?yàn)槊吭诒碇刑砑右粋€(gè)索引，數(shù)據(jù)庫就需要做更多工作，而過多索引甚至可能導(dǎo)致索引碎片。因此，我們應(yīng)該合理使用索引體系，尤其是創(chuàng)建索引時(shí)，盡量做到精益求精，確保數(shù)據(jù)庫性能更好發(fā)揮。

創(chuàng)建的索引種類可以按照查詢業(yè)務(wù)分為兩類，單一列索引與聯(lián)合索引。前者是在某一列上完成的索引創(chuàng)建，所以所占的空間較小，創(chuàng)建耗費(fèi)時(shí)間較短，對程序影響相對較低；而后者是在多列上聯(lián)合創(chuàng)建的，所以在多條件查詢時(shí)，其運(yùn)行效率較高。需要強(qiáng)調(diào)的是，對于使用頻繁、實(shí)際數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)庫需要采用索引優(yōu)化器來進(jìn)行索引優(yōu)化。

（三）數(shù)據(jù)庫的查詢設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，查詢操作時(shí)各種大型數(shù)據(jù)庫實(shí)際操作中所占比重最大的內(nèi)容，不少軟件程序員開發(fā)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序時(shí)，側(cè)重于用戶界面華麗，而忽略了查詢語句效率問題，造成很多數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用系統(tǒng)效率較低。所以，設(shè)計(jì)高校合理查詢語句相當(dāng)重要。

首先，需要正確使用索引。學(xué)會(huì)正確使用索引，有助于提高查詢效率，條件自居中應(yīng)該盡可能考慮使用有用的索引。比如說，在書籍查詢表中，如果創(chuàng)建書本縮寫或是編號的單列索引，就應(yīng)該在查詢語句的WHERE子句中使用字母縮寫或是編號索引，讓其成為有用索引其次，避免模糊匹配。LIKE關(guān)鍵字支持通配符匹配，技術(shù)上也被稱作正則表達(dá)式。但是這種匹配常常耗費(fèi)時(shí)間較多，所以應(yīng)該盡量避免使用模糊匹配。第三，注意合并子查詢。合并子查詢是指將某些特定子查詢重寫為等價(jià)多個(gè)表連接操作。合并子查詢的目的是為了減少查詢語句層次，提高查詢效率。最后，合理使用臨時(shí)表來優(yōu)化查詢。在涉及到有關(guān)查詢的特定情境下，可以通過構(gòu)造臨時(shí)關(guān)系來提高查詢效率。

三、大型數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)配置

（一）硬件系統(tǒng)的配置

數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器中比較重要的配置參數(shù)包括內(nèi)存、網(wǎng)卡以及CPU。這當(dāng)中影響較大的是內(nèi)存，應(yīng)該將數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中，比臨時(shí)從硬盤中調(diào)數(shù)據(jù)要快很多。如果因?yàn)閮?nèi)存過小，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)在內(nèi)存和硬盤問不斷調(diào)動(dòng)，當(dāng)其占用率超過一半時(shí)，應(yīng)該做好擴(kuò)大準(zhǔn)備。

（二）功能模塊的配置

數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的處理時(shí)間通常有三個(gè)部分：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的處理時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)間、客戶端的信息處理時(shí)間。而解決系統(tǒng)性能關(guān)鍵點(diǎn)是盡量將三個(gè)時(shí)間總和降到最少。在大型數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置與性能通常最高。但其工作量也最大、最繁重，需要同時(shí)滿足多個(gè)用戶的操作請求。除此之外，可以發(fā)現(xiàn)有部分系統(tǒng)工作還可以放在客戶端來進(jìn)行處理，也可以由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器處理，但要根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的各組成部分性能，進(jìn)行科學(xué)合理安排。

四、數(shù)據(jù)庫的性能測試

現(xiàn)下國內(nèi)常用來檢測數(shù)據(jù)庫性能的工具是TPC-C。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能出現(xiàn)下降，應(yīng)該及時(shí)分析下降狀況以及產(chǎn)生這個(gè)狀況的原因。通常性能下降有以下幾種情況：第一，系統(tǒng)漸漸變慢；第二，有部分系統(tǒng)客戶端較慢；第三，系統(tǒng)工作高峰時(shí)較慢；第四，之前工作正常，突然變慢。應(yīng)該運(yùn)用計(jì)算機(jī)性能的檢測工具觀察計(jì)算機(jī)的性能，像是內(nèi)存、CPU的使用率，分析研究后確定是硬件原因還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問題，從而對癥下藥，找到科學(xué)的解決措施。

目前國內(nèi)已經(jīng)有很多領(lǐng)域需要使用到大型數(shù)據(jù)庫，像是超市、圖書館、學(xué)校資料室等等。只有通過不斷優(yōu)化完善設(shè)計(jì)，來提高數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率，從而提高工作效率，達(dá)到大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)用的功效。