Оптимизация обработки запросов

Реализация оптимизатора SQLBase

На примере оптимизатора СУБД SQLBase рассмотрим основные принципы реализации оптимизаторов обработки запросов, основанных на вычислении стоимости, и покажем, как использовать эти принципы в случае ручной настройки запросов.

Статистика базы данных

Когда оптимизатор запросов SQLBase осуществляет выбор пути доступа, он использует статистику базы данных для оценки стоимости, связанной с каждым вариантом пути доступа, т.е. планом выполнения. Эта статистика, которая сохраняется в системном каталоге SQLBase, связана с различными таблицами и индексами, содержащимися в базе данных. Часть статистических данных поддерживается динамически, т.е. сервер SQLBase сам поддерживает ее обновление во время обычных операций сервера. Однако большая часть статистической информации поддерживается статически, т.е. она вычисляется и сохраняется, когда происходят определенные события.

Событие, которое обычно приводит к обновлению статистики базы данных, есть выполнение команды SQL UPDATE STATISTIC. Эта команда проверяет таблицы и индексы базы данных, вычисляет требуемые статистические показатели и затем сохраняет их в соответствующих таблицах системного каталога. Статистика также создается для индексов или таблиц при их первоначальном создании. Если никаких строк не вставляется в таблицы и индексы до момента обновления статистики по команде SQL UPDATE STATISTIC, то статистические показатели устанавливаются к значениям по умолчанию.

Как правило, статистика базы данных может быть обновлена администратором базы данных. После выполнения обновления пути доступа выбираются оптимизатором на основе вычисления стоимости по статистике, сохраненной в системном каталоге. В этом случае системный администратор может влиять на выбор путей доступа оптимизатором, исходя не из текущего содержания базы данных, а из ее предполагаемого содержания в будущем. Для того, чтобы точно вычислить и сохранить эту статистику, системный администратор должен знать, что эта статистика означает.

Статистика базы данных, которая поддерживается динамически, используется оптимизатором независимо от того, было ли сделано обновление статистики в системном каталоге. Она основывается на сборе статистики в результате действий пользователей над таблицами и индексами. Однако если статистика была обновлена в системном каталоге, то при выборе решений оптимизатор будет отдавать предпочтение обновленным статистическим показателям.

Статистика таблиц

Статистика, связанная с таблицами базы данных, поддерживается в двух различных таблицах системного каталога, каждая из которых описывается ниже. Все колонки, не указанные специально как динамически поддерживаемые, являются статическими и заполняются при выполнении команд UPDATE STATISTIC или CREATE.

В таблице системного каталога SYSADM.SYSTABLES для сохранения статистики используются следующие колонки:

• ROWCOUNT. Значение этой колонки есть число строк в таблице. Этот статистический показатель поддерживается динамически в странице управления таблицей (table's control page), и принимает конкретное значение при выполнении команды UPDATE STATISTIC.
• PAGECOUNT. Значением этой колонки является общее число страниц данных в таблице. Этот статистический показатель также поддерживается динамически, но принимает конкретное значение только когда команда UPDATE STATISTIC выполняется. Когда эта колонка поддерживается системой, она всегда будет суммой двух нижеследующих колонок ROWPAGECOUNT и LONGPAGECOUNT. Если DBA устанавливает этот статистический показатель явно, то указанное соотношение может не выполняться.
• ROWPAGECOUNT. Эта колонка содержит число основных станиц строк, занятых под таблицу, плюс число всех страниц расширения, которые могут быть распределены для таблицы. Этот динамический статистический показатель генерируется только по команде.
• LONGPAGECOUNT. Эта колонка содержит число страниц, распределенных таблице для колонок типа LONG VARCHAR. Этот динамический статистический показатель генерируется только по команде.
• EVENT_PAGECOUNT. Эта колонка содержит среднюю долю данных, сохраненных в основных станицах строк и страницах расширения. Это число не включает страницы для длинных строк.
• AVRROWLEN. Эта колонка содержит действительную среднюю длину строк в таблице. Это значение может значительно отличаться от заданной длины строки, так как СУБД SQLBase сохраняет все колонки как данные переменной длины, независимо от типа данных, используемого в определении колонок. Заметим, что эта длина строки является только длиной строки, сохраняемой в основной странице и странице расширения, и, следовательно, исключает все колонки типа LONG VARCHAR.
• AVRROWLONGLEN. Эта колонка содержит действительную среднюю длину всех колонок типа LONG VARCHAR, хранимых в таблице. Она будет содержать нуль, если переменных такого типа в таблице нет.

В таблице системного каталога SYSADM.SYSCOLUMNS поддерживается следующая статистическая информация:

• AVRCOLLEN. Эта колонка содержит действительную среднюю длину данной колонки для всех строк таблицы. Это значение может значительно отличаться от заданной при определении длины колонки, так как СУБД SQLBase сохраняет все колонки как данные переменной длины. Основная страница строки хранит описание длины данных для каждой непустой колонки.
• AVRCOLLONGLEN. Эта колонка содержит действительную длину колонки типа LONG VARCHAR для всех строк в таблице. Это значение равно нулю, если такие колонки отсутствуют в таблице.