SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與優(yōu)化

布合力其木·艾爾

摘要：當(dāng)前，企事業(yè)單位日常工作越來越離不開各種信息管理系統(tǒng)的支持，而數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化問題則長期得不到良好解決。該文針對(duì)信息管理系統(tǒng)運(yùn)行中SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫瓶頸問題進(jìn)行分析研究，提出數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化和性能調(diào)整方案，對(duì)促進(jìn)信息管理系統(tǒng)的高效應(yīng)用有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫優(yōu)化；性能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）06-0003-03

SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫性能對(duì)其可用性和可靠性有著重要影響，大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)在長期運(yùn)行的環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生性能問題，這些性能問題包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、內(nèi)存、硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)等多個(gè)方面。由此，對(duì)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化和調(diào)整，對(duì)于促進(jìn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高效運(yùn)行有著重要左右。SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)化與調(diào)整設(shè)計(jì)多個(gè)層次和不同方面，必須進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，再根據(jù)系統(tǒng)分析做出適當(dāng)調(diào)著，這樣能夠有效提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性，徹底解決性能瓶頸問題，從根本上節(jié)約系統(tǒng)開銷。

1 SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫優(yōu)化的目標(biāo)

1.1 提高吞吐量

SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)吞吐量指的是規(guī)定時(shí)間內(nèi)服務(wù)器能夠處理的數(shù)據(jù)總數(shù)，即每個(gè)單元時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的工作量，單元時(shí)間以秒計(jì)算，該值越高代表吞吐量越高。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)吞吐量的提高主要包括兩種方法：一是在相同的數(shù)據(jù)資源環(huán)境下產(chǎn)生更多工作量；二是降低總體反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)完成工作量速度的提高，此時(shí)可以增加用戶等待的資源，例如增加CPU數(shù)量等。在同一個(gè)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，提高吞吐量和縮短反應(yīng)時(shí)間相互對(duì)立。如果延長反應(yīng)時(shí)間，則吞吐量高；如果縮短反應(yīng)時(shí)間，則吞吐量低。多個(gè)用戶在相同時(shí)間內(nèi)使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個(gè)用戶的吞吐事務(wù)量量會(huì)更大，但要等待的時(shí)間卻需要延長。相反，如果減少在相同時(shí)間內(nèi)使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用戶數(shù)量，每個(gè)用戶的反應(yīng)時(shí)間會(huì)縮短，但吞吐事務(wù)量的總數(shù)也將降低。

1.2 縮短響應(yīng)時(shí)間

SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間指的當(dāng)用戶完成最后一個(gè)提交指令動(dòng)作后，全部數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在顯示器上的所需時(shí)間。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間通常以秒計(jì)算，數(shù)值越低越好。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間本質(zhì)是用戶等待終端后臺(tái)處理事務(wù)量耗費(fèi)的時(shí)間，也是用戶當(dāng)用戶出現(xiàn)被處理事務(wù)直觀反應(yīng)時(shí)的時(shí)間量。SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間包括服務(wù)時(shí)間和等待時(shí)間，系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間與用戶等待時(shí)間的總和作為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。由此可見，縮短數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間主要包括兩種方法：一是提高數(shù)據(jù)庫的吞吐量，降低系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間；減少同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)量，降低用戶等段時(shí)間。

1.3 支持更多用戶

在對(duì)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整配置時(shí)，必須考慮到該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其他系統(tǒng)、客戶端的連通能力。對(duì)于為了提高與大量客戶連通能力而調(diào)整數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的操作來說，終端內(nèi)存也是不可忽視的重點(diǎn)因素。管理員需要明確了解用戶對(duì)終端內(nèi)存的使用需求，保證在高峰時(shí)期內(nèi)用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的操作不會(huì)溢出。此時(shí)，系統(tǒng)管理員可以增加一些內(nèi)存配置，以滿足用戶的訪問需求，但需要實(shí)時(shí)監(jiān)控操作系統(tǒng)資源變化情況。同時(shí)，系統(tǒng)管理員也可以根據(jù)自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)用戶所需系統(tǒng)資源進(jìn)行判斷，盡量控制用戶對(duì)系統(tǒng)資源的需求量，時(shí)刻監(jiān)控資源使用情況。隨著用戶數(shù)量的不斷增加，系統(tǒng)管理員要重新調(diào)整資源分配量，確保做到心中有數(shù)。

1.4 提高容錯(cuò)能力

對(duì)于SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說，容錯(cuò)能力是體現(xiàn)系統(tǒng)性能的重點(diǎn)。對(duì)于中大型企業(yè)來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的停止運(yùn)行在任何情況下都是災(zāi)難性的。因此，系統(tǒng)管理員需要做到定期檢查和備份數(shù)據(jù)庫，以此來提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。當(dāng)對(duì)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容錯(cuò)能力要求較高時(shí)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整必須注意以下兩點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的配置應(yīng)該選擇RAID磁盤陣列，減少磁盤陣列發(fā)生故障的次數(shù)；二是應(yīng)該配置ECC內(nèi)存來確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容錯(cuò)性。對(duì)于要求SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫7*24小時(shí)不間斷運(yùn)行的企業(yè)來說，系統(tǒng)管理員要及時(shí)配置冗余備份系統(tǒng)，確保當(dāng)主機(jī)停機(jī)時(shí)備用系統(tǒng)能夠立刻啟動(dòng)。

1.5 縮短加載時(shí)間

很多SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行有著以下需求：白天數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正常運(yùn)行，夜間某個(gè)時(shí)段將部分?jǐn)?shù)據(jù)量上載到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能在第二天對(duì)其進(jìn)行處理。通常情況下，數(shù)據(jù)上載時(shí)間是有限且固定的，在這段時(shí)間內(nèi)必須完成。如果要確保系統(tǒng)上載數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間控制的要求，系統(tǒng)管理員需要額外配置硬件設(shè)備，導(dǎo)致整體成本的提高。因此，系統(tǒng)管理員需要對(duì)I/O子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而縮短數(shù)據(jù)加載耗費(fèi)的時(shí)間。但是，I/O子系統(tǒng)的調(diào)整也可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)其他方面帶來影響，在縮短數(shù)據(jù)加載的同時(shí)，及時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行性能，其影響程度可降至最低。

2 SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫常見的瓶頸問題

2.1 CPU問題

CPU是支持終端運(yùn)行的重要設(shè)備，如果CPU運(yùn)行長期處于極限狀態(tài)，那么CPU就成為了整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸問題，尤其是同一時(shí)間內(nèi)用戶對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行訪問時(shí)，CPU的計(jì)算處理能力至關(guān)重要。一般情況下，雖然由操作系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)分配CPU資源給SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用，但當(dāng)進(jìn)程較多時(shí)，很容易帶來CPU“卡死”的問題。

2.2 內(nèi)存問題

當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，請(qǐng)求數(shù)據(jù)和等待數(shù)據(jù)全都暫時(shí)存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)存中。如果系統(tǒng)內(nèi)存不足，很容易造成高速緩沖區(qū)命中率低，用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)不再緩沖區(qū)中，使計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)頻繁換頁，進(jìn)一步增加了I/O子系統(tǒng)的開銷，最終出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)瓶頸問題。

2.3 存儲(chǔ)設(shè)備問題

存儲(chǔ)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的設(shè)備包括CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器等。系統(tǒng)在單元時(shí)間內(nèi)處理I/O數(shù)量是固定不變的，當(dāng)CPU運(yùn)行中要求I/O速率超過系統(tǒng)速率時(shí)，就會(huì)帶來存儲(chǔ)設(shè)備瓶頸問題的發(fā)生。

2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸問題

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量過大，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度無法達(dá)到網(wǎng)絡(luò)部件提出的需求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題就會(huì)出現(xiàn)。只有降低SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的吞吐量，延長響應(yīng)時(shí)間，才能解決該問題。

3 SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫數(shù)性能優(yōu)化的實(shí)施

3.1 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最佳性能，關(guān)鍵在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)要有一個(gè)完善的設(shè)計(jì)方案。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案要先于信息管理系統(tǒng)開發(fā)之前完成。雖然SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身已經(jīng)針對(duì)自身進(jìn)行了性能調(diào)節(jié)，但如果數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)存在結(jié)構(gòu)問題，后期無論如何對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化和調(diào)整都無法取得良好效果。因此，只有確保數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)功能完善，結(jié)構(gòu)合理，才能真正提高SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能。

3.2 優(yōu)化應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)

在信息管理系統(tǒng)開發(fā)之前，要根據(jù)用戶實(shí)際需求設(shè)計(jì)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)模式適用于用戶數(shù)量少、開發(fā)規(guī)模小、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境安全的單一數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；如果用戶數(shù)量較多，系統(tǒng)資源有限，不能時(shí)刻確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境安全，在高峰時(shí)期會(huì)出現(xiàn)大量客戶提出訪問請(qǐng)求的情況下，可以采用多體系B/S架構(gòu)模式完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

3.3 優(yōu)化應(yīng)用程序

據(jù)調(diào)查研究顯示，對(duì)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)參數(shù)的優(yōu)化獲得的性能提升只占總體性能提升的40%左右，剩余60%左右的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能提升全部來源于對(duì)應(yīng)用程序的優(yōu)化和調(diào)整。應(yīng)用程序的性能優(yōu)化包括兩個(gè)方面：SQL語句和源代碼。SQL語句占用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源的80%左右，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的請(qǐng)求的實(shí)質(zhì)是SQL語句對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的請(qǐng)求，SQL語句的處理效率直接對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。因此，對(duì)不合理的SQL語句進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整能夠切實(shí)提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)存命中率，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬占用比，從而進(jìn)一步顯著改善數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能。

3.4 調(diào)整內(nèi)存分配

SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)存包括可共享內(nèi)存、運(yùn)行時(shí)內(nèi)存和永久性內(nèi)存，這三種內(nèi)存的合理分配使用才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能。通常情況下包括兩條調(diào)整原則：一是使分配的內(nèi)存獲得最大收益，致力于解決利益最大化的問題；二是使分配的內(nèi)存之間競(jìng)爭最小化，數(shù)據(jù)庫瓶頸問題主要是延遲等待，應(yīng)該盡可能解決這個(gè)問題。

3.5 優(yōu)化操作系統(tǒng)性能

SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能與操作系統(tǒng)實(shí)際性能有著直接聯(lián)系。因此，針對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的目的是為了減少內(nèi)存交換和分頁。如果必須以增加內(nèi)存交換和分頁來達(dá)到獲取更多內(nèi)存的目的，不但無法產(chǎn)生良好效果，甚至?xí)M(jìn)一步降低數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能。由此可見，對(duì)操作系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整包括以下幾個(gè)方面：首先，為SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫規(guī)劃資源；其次，更換調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)存配置；最后，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中設(shè)置進(jìn)程優(yōu)先級(jí)別。

4 產(chǎn)品訂單信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

4.1 系統(tǒng)開發(fā)模式

本文以某企業(yè)產(chǎn)品訂單信息管理系統(tǒng)為例，分析了在系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中如何做到優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能。

目前，在信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中普遍采用的開發(fā)模式包括C/S模式和B/S模式兩種，分別是客戶機(jī)/服務(wù)器和瀏覽器/服務(wù)器模式。C/S開發(fā)模式能夠?qū)⑷蝿?wù)進(jìn)行合理分配，在分別給客戶機(jī)端和服務(wù)器端，這種方式充分利用了兩端硬件設(shè)備資源，同時(shí)降低了系統(tǒng)資源開銷，早期開發(fā)的信息管理系統(tǒng)大多采用C/S開發(fā)模式。B/S開發(fā)模式是針對(duì)C/S模式的改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)通過瀏覽器呈現(xiàn)用戶界面，部分事務(wù)邏輯能夠在瀏覽器前端實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器后端實(shí)現(xiàn)，以此形成了三層體系架構(gòu)方式。因此，產(chǎn)品訂單信息管理系統(tǒng)應(yīng)該采用B/S開發(fā)模式，確保系統(tǒng)界面友好，可靠性強(qiáng)，易于維護(hù)。

4.2 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

1）服務(wù)器端

操作系統(tǒng)：Windows 7

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：SQL Server 2008

2）客戶端

操作系統(tǒng)：Windows 7

開發(fā)語言：SQL Server 2008

4.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

企業(yè)產(chǎn)品訂單信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是否完善對(duì)系統(tǒng)性能有著重大影響。由此，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該借鑒大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)原則和流程。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中，設(shè)計(jì)最初時(shí)期要爭取實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的效益最大化，因此，企業(yè)產(chǎn)品訂單信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫模式采用3NF標(biāo)準(zhǔn)，允許出現(xiàn)部分冗余數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)中包括用戶基本信息表、用戶詳細(xì)信息表、產(chǎn)品基本信息表、產(chǎn)品詳細(xì)信息表、訂單基本信息表和訂單詳細(xì)信息表，這6張數(shù)據(jù)庫表共占1M存儲(chǔ)空間。

用戶基本信息表：主鍵是用戶編號(hào)。表中包括了在該企業(yè)訂購過產(chǎn)品的用戶信息。

用戶詳細(xì)信息表：主鍵和外鍵都是用戶編號(hào)。該表存儲(chǔ)在企業(yè)訂購過產(chǎn)品的用戶的個(gè)人信息，包括姓名、性別、手機(jī)號(hào)碼、收貨地址和郵箱等。

產(chǎn)品基本信息表：主鍵是產(chǎn)品編號(hào)。表中包括各種產(chǎn)品的采購時(shí)間、采購數(shù)量、庫存數(shù)量、采購人員信息。

產(chǎn)品詳細(xì)信息表：主鍵和外鍵都是產(chǎn)品編號(hào)。該表用于存儲(chǔ)產(chǎn)品詳細(xì)信息，包括產(chǎn)品名稱、所屬類別、保質(zhì)時(shí)間、價(jià)格變動(dòng)等。

訂單基本信息表：主鍵是訂單編號(hào)，外鍵是用戶編號(hào)。該表用于存儲(chǔ)每個(gè)訂單產(chǎn)生的精確時(shí)間、用戶編號(hào)、訂單受理人員等信息。

訂單詳細(xì)信息表：主鍵和外鍵都是訂單編號(hào)和產(chǎn)品編號(hào)。該表用于存儲(chǔ)每一筆訂單生成時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)品編號(hào)、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品訂購數(shù)量等信息。

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