于麗麗/哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化策略分析

于麗麗/哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

從范式優(yōu)化、索引優(yōu)化和查詢(xún)優(yōu)化三個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析探討。在邏輯設(shè)計(jì)階段，要按照范式優(yōu)化的具體要求來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)，比較其優(yōu)劣從而選擇更好的方案；在數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段，在有關(guān)屬性或?qū)傩缘慕M合上建立索引時(shí)要根據(jù)索引優(yōu)化中的具體要求來(lái)進(jìn)行，使數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化；在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)階段，優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)句，以提高SQL語(yǔ)句的執(zhí)行效率。

數(shù)據(jù)庫(kù)；范式優(yōu)化；索引優(yōu)化；查詢(xún)優(yōu)化

一、引言

隨著數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算機(jī)化數(shù)據(jù)的需求性越來(lái)起強(qiáng)。不完善的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)人們?nèi)粘５纳钣绊懺絹?lái)越大，這樣就照成人們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)日益關(guān)注起來(lái)。本文針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中遇到幾種問(wèn)題采取合適的方法進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使其更加適用于們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用需求。

二、基于范式（NF）優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系模式規(guī)范化的基本思想是消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴(lài)中的不合適的部分，解決數(shù)據(jù)插入、刪除進(jìn)發(fā)生的異?，F(xiàn)象。這就要求關(guān)系模式要滿(mǎn)足一定的條件。我們把關(guān)系模式規(guī)范化過(guò)程中不同程序的規(guī)范化要求設(shè)立的不同標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為范式。

需要符合第三范式，其原理是所有的非主屬性都不函數(shù)傳遞于主屬性。第三范式的運(yùn)用，不僅避免了由于頻繁的數(shù)據(jù)備份給相關(guān)操作帶來(lái)的不利影響，而且很好的保護(hù)了數(shù)據(jù)庫(kù)的各方面性能不受到損害，使其能夠正常的運(yùn)行。

運(yùn)用第三范式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，往往力求改變數(shù)據(jù)庫(kù)的各方面性能。但是不是分解得越多越好，因?yàn)樵诓樵?xún)上，時(shí)間上要浪費(fèi)得更多。因此，對(duì)于時(shí)常要使用的表或者相關(guān)數(shù)據(jù)，要對(duì)其結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行全面優(yōu)化和調(diào)整。

三、基于索引優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)

索引應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)的主要目的是為了提高數(shù)據(jù)查詢(xún)的效率，而數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化查詢(xún)的重要方法之一是建立索引。建立合適的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)索引，就可以避免全表掃描，并減少由于連接查詢(xún)而造成的各種多余的開(kāi)銷(xiāo)，有效提高數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)速度，優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫(kù)性能。然而在創(chuàng)建索引時(shí)也不由地增加了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的時(shí)間和空間的開(kāi)銷(xiāo)。所以在創(chuàng)建索引時(shí)應(yīng)注意與實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)需求相結(jié)合，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)基于索引的優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.索引基本概念。索引是一個(gè)單獨(dú)的、物理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是某個(gè)表中一列或若干列值的集合和相應(yīng)的指向表中物理標(biāo)識(shí)這些值的數(shù)據(jù)頁(yè)的邏輯指針清單。

索引提供指向存儲(chǔ)在表的指定列中的數(shù)據(jù)值的指針，然后根據(jù)您指定的排序順序?qū)@些指針排序。數(shù)據(jù)庫(kù)使用索引的方式與您使用書(shū)籍中的索引的方式很相似：它搜索索引以找到特定值，然后順指針找到包含該值的行。

2.創(chuàng)建合適并且高效的索引。創(chuàng)建合適的索引即是對(duì)所要?jiǎng)?chuàng)建的索引進(jìn)行有效的邏輯判斷，使所創(chuàng)建的索引對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的工作效率的提高有所幫助。為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建合適的索引，我們得考慮以下幾點(diǎn)要求：在編寫(xiě)SQL程序時(shí)，多注釋那些常用且對(duì)性能有影響的SQL語(yǔ)句，以便后來(lái)人能更好的理解并利用它，然后再判斷數(shù)據(jù)庫(kù)中哪些表中的字段要建立索引；第二，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用次數(shù)較多的表，數(shù)據(jù)量較大的表，較經(jīng)常和其他表進(jìn)行連接操作的表等，都要進(jìn)行特別的關(guān)注，因?yàn)檫@些表上的索引將對(duì)我們所編寫(xiě)的SQL語(yǔ)句的性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

四、基于查詢(xún)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)

查詢(xún)優(yōu)化是為了查詢(xún)選擇最有效的查詢(xún)計(jì)劃的過(guò)程。查詢(xún)優(yōu)化一方面在關(guān)系代數(shù)級(jí)進(jìn)行優(yōu)化，力圖找出與給定表達(dá)式等價(jià)，但執(zhí)行效率更高的一個(gè)表達(dá)式。查詢(xún)優(yōu)化的另一方面涉及查詢(xún)語(yǔ)句處理策略的選擇，例如SQL語(yǔ)句的合理編寫(xiě)。

1.關(guān)系代數(shù)表達(dá)式中的查詢(xún)優(yōu)化。關(guān)系系統(tǒng)的查詢(xún)優(yōu)化是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，又是關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椋脩?hù)只要提出“干什么”，不必指出“怎么干”。在關(guān)系代數(shù)表達(dá)式中，需要指出若干個(gè)關(guān)系的操作步驟。問(wèn)題是怎樣做才能保證省時(shí)、省空間以及效率高，這就是查詢(xún)優(yōu)化的問(wèn)題。需要注意的是，在關(guān)系代數(shù)運(yùn)算中，笛卡爾積、連接運(yùn)算最費(fèi)時(shí)間和空間，空間應(yīng)采用什么樣的策略，能夠節(jié)省時(shí)間空間，這就是優(yōu)化的準(zhǔn)則。具體地講：

（1）提早執(zhí)行選取運(yùn)算；

（2）合并乘積與其后的選擇運(yùn)算為連接運(yùn)算；

（3）將投影運(yùn)算和其前后的其他運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行，以避免重復(fù)掃描關(guān)系；

（4）將投影運(yùn)算和其前后的二目運(yùn)算結(jié)合起來(lái)，便得沒(méi)有必要為去掉某些字段再掃描一遍關(guān)系；

（5）在執(zhí)行連接前對(duì)關(guān)系做適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，就能快速地找到要連接的元組。

2.查詢(xún)優(yōu)化涉及查詢(xún)語(yǔ)句（SQL）的處理策略。

（1）應(yīng)盡可能不在where子句中使用“?。健边@種不等于的操作符，因?yàn)檫@樣會(huì)促使引擎進(jìn)行全表掃描，優(yōu)化器將無(wú)法通過(guò)合理的索引方式來(lái)確定將要查詢(xún)表的行數(shù)，這將非常浪費(fèi)查詢(xún)的時(shí)間和空間。

（2）應(yīng)盡可能不在where子句中使用“or”操作符，這樣也會(huì)導(dǎo)致全表掃描而導(dǎo)致效率差；

（3）應(yīng)盡量避免使用通配符“%”開(kāi)頭的模糊查詢(xún)。

（4）應(yīng)盡可能不在where子句中對(duì)字段進(jìn)行表達(dá)式運(yùn)算操作（如加減乘除），這也將導(dǎo)致引擎放棄使用索引而進(jìn)行全表掃描從而降低了查詢(xún)效率。

（5）應(yīng)盡可能不在where子句中對(duì)字段進(jìn)行函數(shù)操作，這將導(dǎo)致引擎放棄使用索引而進(jìn)行全表掃描從而降低了查詢(xún)效率。

（6）查詢(xún)語(yǔ)句中使用exists是一個(gè)比較好的編寫(xiě)習(xí)慣。

（7）應(yīng)盡量避免過(guò)于頻繁創(chuàng)建和刪除臨時(shí)表，這樣可以減少系統(tǒng)表資源的消耗，從而為別的基本表騰出更多的空間來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)與運(yùn)算。

五、結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)是影響現(xiàn)代應(yīng)用程序性能和可伸縮性的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。雖然框架支持構(gòu)建數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)邏輯，仍然需要對(duì)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)邏輯投入相當(dāng)?shù)木?，以避免種種陷阱和問(wèn)題。問(wèn)題之關(guān)鍵是要理解應(yīng)用程序數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層的動(dòng)態(tài)和特性的一切細(xì)節(jié)。優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可用性和效率，具有非常重要的意義，特別是在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)研發(fā)階段，對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)建一個(gè)規(guī)則布局合理的數(shù)據(jù)庫(kù)，能獲得最小的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，能從根本上大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能，對(duì)于以后的數(shù)據(jù)庫(kù)性能調(diào)整和利用都有非常大的益處。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化，關(guān)系著我們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用是否高效。本文在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化策略分析的基礎(chǔ)上提出了部分見(jiàn)解，有效的提高數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。

［1］微軟公司著.SQLServer 2005數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn).高等教育出版社，2007年9月.

［2］陳志泊.數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用教程.人民郵電出版社，2008年3月.［3］吳碌莉.數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法初探［J］.廣西科學(xué)院學(xué)報(bào)，2005年2月.

［4］蔣文沛.SQLServer 2005實(shí)用教程。人民郵電出版社，2009年6月.