數(shù)據(jù)庫優(yōu)化策略分析

于麗麗/哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司

數(shù)據(jù)庫優(yōu)化策略分析

于麗麗/哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司

從范式優(yōu)化、索引優(yōu)化和查詢優(yōu)化三個方面對數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計方法進行分析探討。在邏輯設(shè)計階段，要按照范式優(yōu)化的具體要求來設(shè)計數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，比較其優(yōu)劣從而選擇更好的方案；在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段，在有關(guān)屬性或?qū)傩缘慕M合上建立索引時要根據(jù)索引優(yōu)化中的具體要求來進行，使數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化；在數(shù)據(jù)庫查詢階段，優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢語句，以提高SQL語句的執(zhí)行效率。

數(shù)據(jù)庫；范式優(yōu)化；索引優(yōu)化；查詢優(yōu)化

一、引言

隨著數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對計算機化數(shù)據(jù)的需求性越來起強。不完善的數(shù)據(jù)庫對人們?nèi)粘５纳钣绊懺絹碓酱?，這樣就照成人們對數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計日益關(guān)注起來。本文針對數(shù)據(jù)庫開發(fā)應(yīng)用中遇到幾種問題采取合適的方法進行調(diào)整和優(yōu)化，使其更加適用于們對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用需求。

二、基于范式（NF）優(yōu)化數(shù)據(jù)庫

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)依賴中的不合適的部分，解決數(shù)據(jù)插入、刪除進發(fā)生的異?，F(xiàn)象。這就要求關(guān)系模式要滿足一定的條件。我們把關(guān)系模式規(guī)范化過程中不同程序的規(guī)范化要求設(shè)立的不同標準稱為范式。

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)操作帶來的不利影響，而且很好的保護了數(shù)據(jù)庫的各方面性能不受到損害，使其能夠正常的運行。

運用第三范式設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，往往力求改變數(shù)據(jù)庫的各方面性能。但是不是分解得越多越好，因為在查詢上，時間上要浪費得更多。因此，對于時常要使用的表或者相關(guān)數(shù)據(jù)，要對其結(jié)構(gòu)及性能進行全面優(yōu)化和調(diào)整。

三、基于索引優(yōu)化數(shù)據(jù)庫

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

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

索引提供指向存儲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)庫使用索引的方式與您使用書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所要創(chuàng)建的索引進行有效的邏輯判斷，使所創(chuàng)建的索引對數(shù)據(jù)庫的工作效率的提高有所幫助。為了實現(xiàn)創(chuàng)建合適的索引，我們得考慮以下幾點要求：在編寫SQL程序時，多注釋那些常用且對性能有影響的SQL語句，以便后來人能更好的理解并利用它，然后再判斷數(shù)據(jù)庫中哪些表中的字段要建立索引；第二，對數(shù)據(jù)庫中使用次數(shù)較多的表，數(shù)據(jù)量較大的表，較經(jīng)常和其他表進行連接操作的表等，都要進行特別的關(guān)注，因為這些表上的索引將對我們所編寫的SQL語句的性能產(chǎn)生深遠的影響。

四、基于查詢優(yōu)化數(shù)據(jù)庫

查詢優(yōu)化是為了查詢選擇最有效的查詢計劃的過程。查詢優(yōu)化一方面在關(guān)系代數(shù)級進行優(yōu)化，力圖找出與給定表達式等價，但執(zhí)行效率更高的一個表達式。查詢優(yōu)化的另一方面涉及查詢語句處理策略的選擇，例如SQL語句的合理編寫。

1.關(guān)系代數(shù)表達式中的查詢優(yōu)化。關(guān)系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化是關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，又是關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)點。因為，用戶只要提出“干什么”，不必指出“怎么干”。在關(guān)系代數(shù)表達式中，需要指出若干個關(guān)系的操作步驟。問題是怎樣做才能保證省時、省空間以及效率高，這就是查詢優(yōu)化的問題。需要注意的是，在關(guān)系代數(shù)運算中，笛卡爾積、連接運算最費時間和空間，空間應(yīng)采用什么樣的策略，能夠節(jié)省時間空間，這就是優(yōu)化的準則。具體地講：

（1）提早執(zhí)行選取運算；

（2）合并乘積與其后的選擇運算為連接運算；

（3）將投影運算和其前后的其他運算同時進行，以避免重復(fù)掃描關(guān)系；

（4）將投影運算和其前后的二目運算結(jié)合起來，便得沒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.查詢優(yōu)化涉及查詢語句（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，因為這樣會促使引擎進行全表掃描，優(yōu)化器將無法通過合理的索引方式來確定將要查詢表的行數(shù)，這將非常浪費查詢的時間和空間。

（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“%”開頭的模糊查詢。

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

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

（6）查詢語句中使用exists是一個比較好的編寫習(xí)慣。

（7）應(yīng)盡量避免過于頻繁創(chuàng)建和刪除臨時表，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進行存儲與運算。

五、結(jié)語

數(shù)據(jù)庫訪問是影響現(xiàn)代應(yīng)用程序性能和可伸縮性的一個關(guān)鍵點。雖然框架支持構(gòu)建數(shù)據(jù)訪問邏輯，仍然需要對數(shù)據(jù)訪問邏輯投入相當(dāng)?shù)木Γ员苊夥N種陷阱和問題。問題之關(guān)鍵是要理解應(yīng)用程序數(shù)據(jù)訪問層的動態(tài)和特性的一切細節(jié)。優(yōu)化數(shù)據(jù)庫對提高計算機系統(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)庫設(shè)計研發(fā)階段，對邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進行有效的優(yōu)化設(shè)計，創(chuàng)建一個規(guī)則布局合理的數(shù)據(jù)庫，能獲得最小的系統(tǒng)開銷，能從根本上大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能，對于以后的數(shù)據(jù)庫性能調(diào)整和利用都有非常大的益處。對數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化，關(guān)系著我們對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用是否高效。本文在對數(shù)據(jù)庫優(yōu)化策略分析的基礎(chǔ)上提出了部分見解，有效的提高數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。

［1］微軟公司著.SQLServer 2005數(shù)據(jù)庫開發(fā)與實現(xiàn).高等教育出版社，2007年9月.

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

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