天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 馬汝超

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Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化技術(shù)方案

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 馬汝超

【摘要】本文主要探討了提高SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能用到的一些數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化技術(shù)，其中包括物理布局、處理器關(guān)聯(lián)、內(nèi)存匹配、表和索引分區(qū)和數(shù)據(jù)壓縮等。

【關(guān)鍵詞】SQL Server；性能；優(yōu)化

0　引言

隨著全球信息體系和網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展，信息資源日益成為重要的生產(chǎn)要素，而快速處理這些日益遞增的龐大數(shù)據(jù)，必然要充分運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。SQL Server作為企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。但數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)速度在其使用過(guò)程中影響著整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)乃至其上層應(yīng)用系統(tǒng)的性能，這對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有了更高的性能要求。因此如何運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化技術(shù)來(lái)提高其性能是一個(gè)重要的課題。

1　物理布局

數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理布局直接影響到數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的I/O性能。在數(shù)據(jù)庫(kù)使用過(guò)程中，往往遇到計(jì)算機(jī)CPU占用率低但數(shù)據(jù)庫(kù)性能差的情況發(fā)生，此問(wèn)題主要原因往往來(lái)源于磁盤I/O瓶頸。因?yàn)镃PU處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁盤I/O的速度，當(dāng)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)查詢等操作時(shí)，處理器要從負(fù)載過(guò)重的物理磁盤中讀取數(shù)據(jù)，此時(shí)要排隊(duì)等待磁盤子系統(tǒng)中未決數(shù)據(jù)請(qǐng)求響應(yīng)，從而引起上述低性能情況的發(fā)生。因此合理安排數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理布局至關(guān)重要。

Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)由主數(shù)據(jù)文件（.mdf）、輔助文件（.ndf）以及事務(wù)日志文件（.ldf）組成，并存儲(chǔ)在物理磁盤或磁盤陣列邏輯單元（LUN）中。為了使系統(tǒng)能更快的運(yùn)行，應(yīng)將數(shù)據(jù)文件和日志文件放到單獨(dú)或?qū)Ｓ玫奈锢鞮UN上，將很少使用的數(shù)據(jù)保存在較慢的物理LUN上。另外Tempdb作為速度最快的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)將其主數(shù)據(jù)文件和日志文件放置在專用或快速I/O子系統(tǒng)中以得到好的性能。

2　處理器關(guān)聯(lián)

處理器關(guān)聯(lián)將數(shù)據(jù)庫(kù)線程運(yùn)行在指定的處理器上，通過(guò)消除重新加載不同處理器之間的線程遷移活動(dòng)，來(lái)提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能。關(guān)于處理器關(guān)聯(lián)Sql Server提供了關(guān)聯(lián)掩碼和關(guān)聯(lián)I/O掩碼兩種配置選項(xiàng)，其主要目的是為了將數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例限制在處理器子集上運(yùn)行。關(guān)聯(lián)掩碼選項(xiàng)用于動(dòng)態(tài)控制CPU關(guān)聯(lián)，可以按需啟動(dòng)和關(guān)閉用于在數(shù)據(jù)庫(kù)中綁定進(jìn)程線程的CPU計(jì)劃程序。但當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行條件改變時(shí)，可能需要重新調(diào)整關(guān)聯(lián)掩碼配置。關(guān)聯(lián)I/O掩碼選項(xiàng)將數(shù)據(jù)庫(kù)磁盤 I/O與指定的CPU子集綁定。在高端數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理環(huán)境中，此擴(kuò)展可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)線程執(zhí)行I/O的性能。如果數(shù)據(jù)庫(kù)在專用服務(wù)器上運(yùn)行，建議允許數(shù)據(jù)庫(kù)使用所有處理器以確保獲得最佳性能。

3　內(nèi)存匹配

由于訪問(wèn)內(nèi)存數(shù)據(jù)的速度比磁盤I/O子系統(tǒng)的速度快很多，高效使用內(nèi)存資源將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能產(chǎn)生很大影響。由于系統(tǒng)內(nèi)存資源有限，過(guò)高占用內(nèi)存必然會(huì)導(dǎo)致操作系統(tǒng)和其他關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)內(nèi)存不足的現(xiàn)象發(fā)生。過(guò)少占用內(nèi)存，將導(dǎo)致操作系統(tǒng)開始將頁(yè)面錯(cuò)誤移動(dòng)到物理磁盤，從而增加磁盤I/O以及CPU資源的開銷。

SQL Server提供了最小服務(wù)器內(nèi)存和最大服務(wù)器內(nèi)存選項(xiàng)來(lái)控制數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存使用許可。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)進(jìn)程從啟動(dòng)開始其運(yùn)行內(nèi)存根據(jù)需要逐步增長(zhǎng)，一旦內(nèi)存使用量超過(guò)最小內(nèi)存設(shè)定值，數(shù)據(jù)庫(kù)將不會(huì)釋放任何低于該量的內(nèi)存。最大服務(wù)器內(nèi)存則設(shè)置內(nèi)存上限，它會(huì)阻止數(shù)據(jù)庫(kù)占用過(guò)多內(nèi)存。數(shù)據(jù)庫(kù)用戶在配置相關(guān)內(nèi)存時(shí)，需要考慮操作系統(tǒng)和其他關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)要有足夠的內(nèi)存。在滿足這一前提下，讓數(shù)據(jù)庫(kù)使用盡可能多的內(nèi)存，并保證內(nèi)存使用數(shù)量的穩(wěn)定性。

4　表和索引分區(qū)

通常我們建立數(shù)據(jù)庫(kù)表時(shí)，往往將表數(shù)據(jù)存放在一個(gè)文件里。但當(dāng)這些表或數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，就難以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、備份還原等操作。為了解決超大表的使用與維護(hù)問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)引入了分區(qū)技術(shù)。分區(qū)是一種物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)，主要是將大型的對(duì)象分成更小的塊，其主要目的是為了在特定的SQL操作中減少數(shù)據(jù)讀寫的總量以縮減響應(yīng)時(shí)間。

分區(qū)的基本單位是行，但必須在單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行操作。使用分區(qū)時(shí)，一張表的數(shù)據(jù)會(huì)被拆分成多個(gè)小文件，并按照指定的規(guī)則分放到不同的文件組單元中，還可以把這些小文件放在不同的磁盤中供多個(gè)處理器并行處理。當(dāng)對(duì)分區(qū)表數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢等操作時(shí)，分區(qū)表將被視為單個(gè)邏輯實(shí)體，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶來(lái)講和訪問(wèn)普通表沒什么差別。

5　數(shù)據(jù)壓縮

Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)提供了數(shù)據(jù)壓縮功能，并且啟用數(shù)據(jù)壓縮時(shí)無(wú)須修改應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)壓縮可有效減少數(shù)據(jù)的占用空間和讀寫相同數(shù)據(jù)花費(fèi)的I/O等，以有效緩解I/O壓力。但由于數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)需要壓縮和解壓縮，因此會(huì)消耗一定的CPU資源，但不代表在相同負(fù)載下，啟用數(shù)據(jù)壓縮會(huì)導(dǎo)致CPU使用率變高，某些操作會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)頁(yè)數(shù)量的減少而降低CPU的消耗。

Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)可壓縮對(duì)象有：存儲(chǔ)為堆的整個(gè)表、存儲(chǔ)為聚集索引的整個(gè)表、整個(gè)非聚集索引、整個(gè)索引視圖、已分區(qū)表和已分區(qū)索引等。對(duì)于已分區(qū)表或索引，可為每個(gè)分區(qū)配置壓縮選項(xiàng)。

6　結(jié)語(yǔ)

提高SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能，需要考慮多種因素。合理安排數(shù)據(jù)庫(kù)文件物理布局，可以有效減輕磁盤I/O子系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，建議將數(shù)據(jù)庫(kù)主數(shù)據(jù)文件放在由快速磁盤構(gòu)成的物理LUN上，Tempdb文件放在快速I/O子系統(tǒng)中。合理設(shè)置或調(diào)整處理器關(guān)聯(lián)以及內(nèi)存匹配，但要避免產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中大型對(duì)象應(yīng)創(chuàng)建分區(qū)，有助于數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)以及實(shí)現(xiàn)多處理器并行處理。數(shù)據(jù)壓縮可以用來(lái)提高I/O性能，但不要過(guò)度的增加處理器負(fù)擔(dān)。

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馬汝超（1985-），男，河南商丘人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)，軟件工程師，現(xiàn)供職于天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，研究方向：從事軟件開發(fā)應(yīng)用工作。

作者簡(jiǎn)介：