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資料庫物理優化方法有哪些方法有哪些方法

發布時間: 2023-06-07 13:12:21

⑴ oracle資料庫優化有哪些方法

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1、調整資料庫伺服器的性能
Oracle資料庫伺服器是整個系統的核心,它的性能高低直接影響整個系統的性能,為了調整Oracle資料庫伺服器的性能,主要從以下幾個方面考慮:
1.1、調整操作系統以適合Oracle資料庫伺服器運行
Oracle資料庫伺服器很大程度上依賴於運行伺服器的操作系統,如果操作系統不能提供最好性能,那麼無論如何調整,Oracle資料庫伺服器也無法發揮其應有的性能。
1.1.1、為Oracle資料庫伺服器規劃系統資源
據已有計算機可用資源, 規劃分配給Oracle伺服器資源原則是:盡可能使Oracle伺服器使用資源最大化,特別在Client/Server中盡量讓伺服器上所有資源都來運行Oracle服務。
1.1.2、調整計算機系統中的內存配置
多數操作系統都用虛存來模擬計算機上更大的內存,它實際上是硬碟上的一定的磁碟空間。當實際的內存空間不能滿足應用軟體的要求時,操作系統就將用這部分的磁碟空間對內存中的信息進行頁面替換,這將引起大量的磁碟I/O操作,使整個伺服器的性能下降。為了避免過多地使用虛存,應加大計算機的內存。
1.1.3、為Oracle資料庫伺服器設置操作系統進程優先順序
不要在操作系統中調整Oracle進程的優先順序,因為在Oracle資料庫系統中,所有的後台和前台資料庫伺服器進程執行的是同等重要的工作,需要同等的優先順序。所以在安裝時,讓所有的資料庫伺服器進程都使用預設的優先順序運行。
1.2、調整內存分配
Oracle資料庫伺服器保留3個基本的內存高速緩存,分別對應3種不同類型的數據:庫高速緩存,字典高速緩存和緩沖區高速緩存。庫高速緩存和字典高速緩存一起構成共享池,共享池再加上緩沖區高速緩存便構成了系統全程區(SGA)。SGA是對資料庫數據進行快速訪問的一個系統全程區,若SGA本身需要頻繁地進行釋放、分配,則不能達到快速訪問數據的目的,因此應把SGA放在主存中,不要放在虛擬內存中。內存的調整主要是指調整組成SGA的內存結構的大小來提高系統性能,由於Oracle資料庫伺服器的內存結構需求與應用密切相關,所以內存結構的調整應在磁碟I/O調整之前進行。
1.2.1、庫緩沖區的調整
庫緩沖區中包含私用和共享SQL和PL/SQL區,通過比較庫緩沖區的命中率決定它的大小。要調整庫緩沖區,必須首先了解該庫緩沖區的活動情況,庫緩沖區的活動統計信息保留在動態性能表v$librarycache數據字典中,可通過查詢該表來了解其活動情況,以決定如何調整。

Select sum(pins),sum(reloads) from v$librarycache;

Pins列給出SQL語句,PL/SQL塊及被訪問對象定義的總次數;Reloads列給出SQL 和PL/SQL塊的隱式分析或對象定義重裝載時在庫程序緩沖區中發生的錯誤。如果sum(pins)/sum(reloads) ≈0,則庫緩沖區的命中率合適;若sum(pins)/sum(reloads)>1, 則需調整初始化參數 shared_pool_size來重新調整分配給共享池的內存量。
1.2.2、數據字典緩沖區的調整
數據字典緩沖區包含了有關資料庫的結構、用戶、實體信息。數據字典的命中率,對系統性能影響極大。數據字典緩沖區的使用情況記錄在動態性能表v$librarycache中,可通過查詢該表來了解其活動情況,以決定如何調整。

Select sum(gets),sum(getmisses) from v$rowcache;

Gets列是對相應項請求次數的統計;Getmisses 列是引起緩沖區出錯的數據的請求次數。對於頻繁訪問的數據字典緩沖區,sum(getmisses)/sum(gets)<10%~15%。若大於此百分數,則應考慮增加數據字典緩沖區的容量,即需調整初始化參數shared_pool_size來重新調整分配給共享池的內存量。
1.2.3、緩沖區高速緩存的調整
用戶進程所存取的所有數據都是經過緩沖區高速緩存來存取,所以該部分的命中率,對性能至關重要。緩沖區高速緩存的使用情況記錄在動態性能表v$sysstat中,可通過查詢該表來了解其活動情況,以決定如何調整。

Select name,value from v$sysstat where name in ('dbblock gets','consistent gets','physical reads');

dbblock gets和consistent gets的值是請求數據緩沖區中讀的總次數。physical reads的值是請求數據時引起從盤中讀文件的次數。從緩沖區高速緩存中讀的可能性的高低稱為緩沖區的命中率,計算公式:

Hit Ratio=1-(physical reds/(dbblock gets+consistent gets))

如果Hit Ratio<60%~70%,則應增大db_block_buffers的參數值。db_block_buffers可以調整分配給緩沖區高速緩存的內存量,即db_block_buffers可設置分配緩沖區高速緩存的數據塊的個數。緩沖區高速緩存的總位元組數=db_block_buffers的值*db_block_size的值。db_block_size 的值表示數據塊大小的位元組數,可查詢 v$parameter 表:

select name,value from v$parameter where name='db_block_size';

在修改了上述資料庫的初始化參數以後,必須先關閉資料庫,在重新啟動資料庫後才能使新的設置起作用。

⑵ 有哪些常見的資料庫優化方法(資料庫如何優化)

資料庫優化的指導思路是首先寫出的SQL是優化器喜歡的,然後在排除爛的SQL的情況下就是,找瓶頸,資料庫吞吐量上不去或者查詢慢都是因為某一瓶頸的存在,從非常大的粒度來看,瓶頸可以分為五類:io內滑嘩存CPU網路鎖。

當卡在某一瓶頸時,其他的薯森資源就會被閑置,解決瓶頸或者用非瓶頸的資源做tradeoff達到總和的最大才是優化的正解,比如建索引就是以空間換時間的做法。

由於資料庫相對比較復雜,上下文有區別優化思路也會不一樣,所以離開上下文談具體的優化手段就是坑。

大部分開發人員會犯的錯誤是所數讓畝謂的「錘子人」,也就是自己是錘子看什麼都像釘子,比如覺得慢就說要分區,覺得某種語句的寫法一定比另一種快而不考慮場景。

⑶ 14.數據倉庫常見的存儲優化方法有哪些

存儲優化管理的方式包括數據壓縮、數據重分布、存儲治理項優化、生命周期管理等方法。

  1. 數據壓縮
    在分布式文件系統中,會將數據存儲3份,這意味著存儲1TB的邏輯數據,實際上會佔用3TB的物理空間。使用盤古RAIDfile格式的文件,將存儲比從1:3提高至1:1.5。這樣做的缺點是數據塊損壞時的修復時間比原來更長,讀的性能也有損失。

  2. 數據重分布
    由於每個表的數據分布不同,插入順序不同,導致壓縮效果有很大的差異,通過修改表的數據重分布(distributeby,sortby欄位)進行數據重分布,能夠對表進行優化處理。

  3. 存儲治理項優化:
    存儲治理項優化是指在元數據的基礎上,診斷、加工成多個存儲治理優化項。目前已有的存儲治理優化項有未管理表、空表、最近62天未訪問表、數據無更新無任務表等。

  4. 生命周期管理策略
    根本目的:用最少的存儲成本滿足最大的業務需求,使數據價值最大化。
    a)周期性刪除策略:針對無效的歷史數據進行定期清理。
    b)徹底刪除策略:無用表數據或者ETL過程產生的臨時數據,以及不需要保留的數據,可以進行及時刪除,包括刪除元數據。
    c)永久保留策略:重要且不可恢復的底層數據和應用數據需要永久保留。
    d)極限存儲策略:超高壓縮重復鏡像數據。
    e)冷數據管理策略:永久保留策略的擴展。永久保留的數據需要遷移到冷數據中心進行永久保存。一般將重要且不可恢復的、佔用存儲空間大於100TB,且訪問頻次較低的數據進行冷備,例如3年以上的日誌數據。

⑷ 有哪些常見的資料庫優化方法

調整數據結構的設計。調整應用程序結構設計。

數據是指對客觀事件進行記錄並可以鑒別的符號,是對客觀事物的性質、狀態以及相互關系等進行記載的物理符號或這些物理符號的組合。它是可識別的、抽象的符號。

它不僅指狹義上的數字,還可以是具有一定意義的文字、字母、數字元號的組合、圖形、圖像、視頻、音頻等,也是客觀事物的屬性、數量、位置及其相互關系的抽象表示。例如,「0、1、2…」、「陰、雨、下降、氣溫」、「學生的檔案記錄、貨物的運輸情況」等都是數據。數據經過加工後就成為信息。


在計算機科學中,數據是所有能輸入計算機並被計算機程序處理的符號的介質的總稱,是用於輸入電子計算機進行處理,具有一定意義的數字、字母、符號和模擬量等的通稱。計算機存儲和處理的對象十分廣泛,表示這些對象的數據也隨之變得越來越復雜。

⑸ 資料庫性能優化有哪些措施

1、調整數據結構的設計

這一部分在開發信息系統之前完成,程序員需要考慮是否使用ORACLE資料庫的分區功能,對於經常訪問的資料庫表是否需要建立索引等。

2、調整應用程序結構設計

這一部分也是在開發信息系統之前完成,程序員在這一步需要考慮應用程序使用什麼樣的體系結構,是使用傳統的Client/Server兩層體系結構,還是使用Browser/Web/Database的三層體系結構。不同的應用程序體系結構要求的資料庫資源是不同的。

3、調整資料庫SQL語句

應用程序的執行最終將歸結為資料庫中的SQL語句執行,因此SQL語句的執行效率最終決定了ORACLE資料庫的性能。ORACLE公司推薦使用ORACLE語句優化器(OracleOptimizer)和行鎖管理器(row-levelmanager)來調整優化SQL語句。

4、調整伺服器內存分配

內存分配是在信息系統運行過程中優化配置的,資料庫管理員可以根據資料庫運行狀況調整資料庫系統全局區(SGA區)的數據緩沖區、日誌緩沖區和共享池的大小;還可以調整程序全局區(PGA區)的大小。需要注意的是,SGA區不是越大越好,SGA區過大會佔用操作系統使用的內存而引起虛擬內存的頁面交換,這樣反而會降低系統。

5、調整硬碟I/O

這一步是在信息系統開發之前完成的。資料庫管理員可以將組成同一個表空間的數據文件放在不同的硬碟上,做到硬碟之間I/O負載均衡。

6、調整操作系統參數

例如:運行在UNIX操作系統上的ORACLE資料庫,可以調整UNIX數據緩沖池的大小,每個進程所能使用的內存大小等參數。

實際上,上述資料庫優化措施之間是相互聯系的。ORACLE資料庫性能惡化表現基本上都是用戶響應時間比較長,需要用戶長時間的等待。但性能惡化的原因卻是多種多樣的,有時是多個因素共同造成了性能惡化的結果,這就需要資料庫管理員有比較全面的計算機知識,能夠敏感地察覺到影響資料庫性能的主要原因所在。另外,良好的資料庫管理工具對於優化資料庫性能也是很重要的。

一、ORACLE資料庫性能優化工具

常用的資料庫性能優化工具有:

ORACLE資料庫在線數據字典,ORACLE在線數據字典能夠反映出ORACLE動態運行情況,對於調整資料庫性能是很有幫助的。

操作系統工具,例如UNIX操作系統的vmstat,iostat等命令可以查看到系統系統級內存和硬碟I/O的使用情況,這些工具對於管理員弄清出系統瓶頸出現在什麼地方有時候很有用。

SQL語言跟蹤工具(SQLTRACEFACILITY),SQL語言跟蹤工具可以記錄SQL語句的執行情況,管理員可以使用虛擬表來調整實例,使用SQL語句跟蹤文件調整應用程序性能。SQL語言跟蹤工具將結果輸出成一個操作系統的文件,管理員可以使用TKPROF工具查看這些文件。

ORACLEEnterpriseManager(OEM),這是一個圖形的用戶管理界面,用戶可以使用它方便地進行資料庫管理而不必記住復雜的ORACLE資料庫管理的命令。

EXPLAINPLAN——SQL語言優化命令,使用這個命令可以幫助程序員寫出高效的SQL語言。

二、ORACLE資料庫的系統性能評估

信息系統的類型不同,需要關注的資料庫參數也是不同的。資料庫管理員需要根據自己的信息系統的類型著重考慮不同的資料庫參數。

1、在線事務處理信息系統(OLTP),這種類型的信息系統一般需要有大量的Insert、Update操作,典型的系統包括民航機票發售系統、銀行儲蓄系統等。OLTP系統需要保證資料庫的並發性、可靠性和最終用戶的速度,這類系統使用的ORACLE資料庫需要主要考慮下述參數:

資料庫回滾段是否足夠?

是否需要建立ORACLE資料庫索引、聚集、散列?

系統全局區(SGA)大小是否足夠?

SQL語句是否高效?

2、數據倉庫系統(DataWarehousing),這種信息系統的主要任務是從ORACLE的海量數據中進行查詢,得到數據之間的某些規律。資料庫管理員需要為這種類型的ORACLE資料庫著重考慮下述參數:

是否採用B*-索引或者bitmap索引?

是否採用並行SQL查詢以提高查詢效率?

是否採用PL/SQL函數編寫存儲過程?

有必要的話,需要建立並行資料庫提高資料庫的查詢效率

三、SQL語句的調整原則

SQL語言是一種靈活的語言,相同的功能可以使用不同的語句來實現,但是語句的執行效率是很不相同的。程序員可以使用EXPLAINPLAN語句來比較各種實現方案,並選出最優的實現方案。總得來講,程序員寫SQL語句需要滿足考慮如下規則:

1、盡量使用索引。試比較下面兩條SQL語句:

語句A:SELECTdname,

(SELECTdeptnoFROMemp);

語句B:SELECTdname,deptnoFROMdeptWHERENOTEXISTS

(SELECTdeptnoFROMempWHEREdept.deptno=emp.deptno);

這兩條查詢語句實現的結果是相同的,但是執行語句A的時候,ORACLE會對整個emp表進行掃描,沒有使用建立在emp表上的deptno索引,執行語句B的時候,由於在子查詢中使用了聯合查詢,ORACLE只是對emp表進行的部分數據掃描,並利用了deptno列的索引,所以語句B的效率要比語句A的效率高一些。

2、選擇聯合查詢的聯合次序。考慮下面的例子:

SELECTstuffFROMtabaa,tabbb,tabcc

WHEREa.acolbetween:alowand:ahigh

ANDb.bcolbetween:blowand:bhigh

ANDc.ccolbetween:clowand:chigh

ANDa.key1=b.key1

AMDa.key2=c.key2;

這個SQL例子中,程序員首先需要選擇要查詢的主表,因為主表要進行整個表數據的掃描,所以主表應該數據量最小,所以例子中表A的acol列的范圍應該比表B和表C相應列的范圍小。

3、在子查詢中慎重使用IN或者NOTIN語句,使用where(NOT)exists的效果要好的多。

4、慎重使用視圖的聯合查詢,尤其是比較復雜的視圖之間的聯合查詢。一般對視圖的查詢最好都分解為對數據表的直接查詢效果要好一些。

5、可以在參數文件中設置SHARED_POOL_RESERVED_SIZE參數,這個參數在SGA共享池中保留一個連續的內存空間,連續的內存空間有益於存放大的SQL程序包。

6、ORACLE公司提供的DBMS_SHARED_POOL程序可以幫助程序員將某些經常使用的存儲過程「釘」在SQL區中而不被換出內存,程序員對於經常使用並且佔用內存很多的存儲過程「釘」到內存中有利於提高最終用戶的響應時間。

四、CPU參數的調整

CPU是伺服器的一項重要資源,伺服器良好的工作狀態是在工作高峰時CPU的使用率在90%以上。如果空閑時間CPU使用率就在90%以上,說明伺服器缺乏CPU資源,如果工作高峰時CPU使用率仍然很低,說明伺服器CPU資源還比較富餘。

使用操作相同命令可以看到CPU的使用情況,一般UNIX操作系統的伺服器,可以使用sar_u命令查看CPU的使用率,NT操作系統的伺服器,可以使用NT的性能管理器來查看CPU的使用率。

資料庫管理員可以通過查看v$sysstat數據字典中「CPUusedbythissession」統計項得知ORACLE資料庫使用的CPU時間,查看「OSUserlevelCPUtime」統計項得知操作系統用戶態下的CPU時間,查看「OSSystemcallCPUtime」統計項得知操作系統系統態下的CPU時間,操作系統總的CPU時間就是用戶態和系統態時間之和,如果ORACLE資料庫使用的CPU時間占操作系統總的CPU時間90%以上,說明伺服器CPU基本上被ORACLE資料庫使用著,這是合理,反之,說明伺服器CPU被其它程序佔用過多,ORACLE資料庫無法得到更多的CPU時間。

資料庫管理員還可以通過查看v$sesstat數據字典來獲得當前連接ORACLE資料庫各個會話佔用的CPU時間,從而得知什麼會話耗用伺服器CPU比較多。

出現CPU資源不足的情況是很多的:SQL語句的重解析、低效率的SQL語句、鎖沖突都會引起CPU資源不足。

1、資料庫管理員可以執行下述語句來查看SQL語句的解析情況:

SELECT*FROMV$SYSSTATWHERENAMEIN

('parsetimecpu','parsetimeelapsed','parsecount(hard)');

這里parsetimecpu是系統服務時間,parsetimeelapsed是響應時間,用戶等待時間,waitetime=parsetimeelapsed_parsetimecpu

由此可以得到用戶SQL語句平均解析等待時間=waitetime/parsecount。這個平均等待時間應該接近於0,如果平均解析等待時間過長,資料庫管理員可以通過下述語句

SELECTSQL_TEXT,PARSE_CALLS,EXECUTIONSFROMV$SQLAREA

ORDERBYPARSE_CALLS;

來發現是什麼SQL語句解析效率比較低。程序員可以優化這些語句,或者增加ORACLE參數SESSION_CACHED_CURSORS的值。

2、資料庫管理員還可以通過下述語句:

SELECTBUFFER_GETS,EXECUTIONS,SQL_TEXTFROMV$SQLAREA;

查看低效率的SQL語句,優化這些語句也有助於提高CPU的利用率。

3、資料庫管理員可以通過v$system_event數據字典中的「latchfree」統計項查看ORACLE資料庫的沖突情況,如果沒有沖突的話,latchfree查詢出來沒有結果。如果沖突太大的話,資料庫管理員可以降低spin_count參數值,來消除高的CPU使用率。

五、內存參數的調整

內存參數的調整主要是指ORACLE資料庫的系統全局區(SGA)的調整。SGA主要由三部分構成:共享池、數據緩沖區、日誌緩沖區。

1、共享池由兩部分構成:共享SQL區和數據字典緩沖區,共享SQL區是存放用戶SQL命令的區域,數據字典緩沖區存放資料庫運行的動態信息。資料庫管理員通過執行下述語句:

select(sum(pins-reloads))/sum(pins)"LibCache"fromv$librarycache;

來查看共享SQL區的使用率。這個使用率應該在90%以上,否則需要增加共享池的大小。資料庫管理員還可以執行下述語句:

select(sum(gets-getmisses-usage-fixed))/sum(gets)"RowCache"fromv$rowcache;

查看數據字典緩沖區的使用率,這個使用率也應該在90%以上,否則需要增加共享池的大小。

2、數據緩沖區。資料庫管理員可以通過下述語句:

SELECTname,valueFROMv$sysstatWHEREnameIN('dbblockgets','consistentgets','physicalreads');

來查看資料庫數據緩沖區的使用情況。查詢出來的結果可以計算出來數據緩沖區的使用命中率=1-(physicalreads/(dbblockgets+consistentgets))。

這個命中率應該在90%以上,否則需要增加數據緩沖區的大小。

3、日誌緩沖區。資料庫管理員可以通過執行下述語句:

selectname,valuefromv$sysstatwherenamein('redoentries','redologspacerequests');

查看日誌緩沖區的使用情況。查詢出的結果可以計算出日誌緩沖區的申請失敗率:

申請失敗率=requests/entries,申請失敗率應該接近於0,否則說明日誌緩沖區開設太小,需要增加ORACLE資料庫的日誌緩沖區。

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⑹ 誰知道資料庫優化設計方案有哪些

本文首先討論了基於第三範式的資料庫表的基本設計,著重論述了建立主鍵和索引的策略和方案,然後從資料庫表的擴展設計和庫表對象的放置等角度概述了資料庫管理系統的優化方案。
關鍵詞: 優化(Optimizing) 第三範式(3NF) 冗餘數據(Rendant Data) 索引(Index) 數據分割(Data Partitioning) 對象放置(Object Placement)
1 引言
資料庫優化的目標無非是避免磁碟I/O瓶頸、減少CPU利用率和減少資源競爭。為了便於讀者閱讀和理解,筆者參閱了Sybase、Informix和Oracle等大型資料庫系統參考資料,基於多年的工程實踐經驗,從基本表設計、擴展設計和資料庫表對象放置等角度進行討論,著重討論了如何避免磁碟I/O瓶頸和減少資源競爭,相信讀者會一目瞭然。
2 基於第三範式的基本表設計
在基於表驅動的信息管理系統(MIS)中,基本表的設計規范是第三範式(3NF)。第三範式的基本特徵是非主鍵屬性只依賴於主鍵屬性。基於第三範式的資料庫表設計具有很多優點:一是消除了冗餘數據,節省了磁碟存儲空間;二是有良好的數據完整性限制,即基於主外鍵的參照完整限制和基於主鍵的實體完整性限制,這使得數據容易維護,也容易移植和更新;三是數據的可逆性好,在做連接(Join)查詢或者合並表時不遺漏、也不重復;四是因消除了冗餘數據(冗餘列),在查詢(Select)時每個數據頁存的數據行就多,這樣就有效地減少了邏輯I/O,每個Cash存的頁面就多,也減少物理I/O;五是對大多數事務(Transaction)而言,運行性能好;六是物理設計(Physical Design)的機動性較大,能滿足日益增長的用戶需求。
在基本表設計中,表的主鍵、外鍵、索引設計佔有非常重要的地位,但系統設計人員往往只注重於滿足用戶要求,而沒有從系統優化的高度來認識和重視它們。實際上,它們與系統的運行性能密切相關。現在從系統資料庫優化角度討論這些基本概念及其重要意義:
(1)主鍵(Primary Key):主鍵被用於復雜的SQL語句時,頻繁地在數據訪問中被用到。一個表只有一個主鍵。主鍵應該有固定值(不能為Null或預設值,要有相對穩定性),不含代碼信息,易訪問。把常用(眾所周知)的列作為主鍵才有意義。短主鍵最佳(小於25bytes),主鍵的長短影響索引的大小,索引的大小影響索引頁的大小,從而影響磁碟I/O。主鍵分為自然主鍵和人為主鍵。自然主鍵由實體的屬性構成,自然主鍵可以是復合性的,在形成復合主鍵時,主鍵列不能太多,復合主鍵使得Join*作復雜化、也增加了外鍵表的大小。人為主鍵是,在沒有合適的自然屬性鍵、或自然屬性復雜或靈敏度高時,人為形成的。人為主鍵一般是整型值(滿足最小化要求),沒有實際意義,也略微增加了表的大小;但減少了把它作為外鍵的表的大小。
(2)外鍵(Foreign Key):外鍵的作用是建立關系型資料庫中表之間的關系(參照完整性),主鍵只能從獨立的實體遷移到非獨立的實體,成為後者的一個屬性,被稱為外鍵。
(3)索引(Index):利用索引優化系統性能是顯而易見的,對所有常用於查詢中的Where子句的列和所有用於排序的列創建索引,可以避免整表掃描或訪問,在不改變表的物理結構的情況下,直接訪問特定的數據列,這樣減少數據存取時間;利用索引可以優化或排除耗時的分類*作;把數據分散到不同的頁面上,就分散了插入的數據;主鍵自動建立了唯一索引,因此唯一索引也能確保數據的唯一性(即實體完整性);索引碼越小,定位就越直接;新建的索引效能最好,因此定期更新索引非常必要。索引也有代價:有空間開銷,建立它也要花費時間,在進行Insert、Delete和Update*作時,也有維護代價。索引有兩種:聚族索引和非聚族索引。一個表只能有一個聚族索引,可有多個非聚族索引。使用聚族索引查詢數據要比使用非聚族索引快。在建索引前,應利用資料庫系統函數估算索引的大小。
① 聚族索引(Clustered Index):聚族索引的數據頁按物理有序儲存,佔用空間小。選擇策略是,被用於Where子句的列:包括范圍查詢、模糊查詢或高度重復的列(連續磁碟掃描);被用於連接Join*作的列;被用於Order by和Group by子句的列。聚族索引不利於插入*作,另外沒有必要用主鍵建聚族索引。
② 非聚族索引(Nonclustered Index):與聚族索引相比,佔用空間大,而且效率低。選擇策略是,被用於Where子句的列:包括范圍查詢、模糊查詢(在沒有聚族索引時)、主鍵或外鍵列、點(指針類)或小范圍(返回的結果域小於整表數據的20%)查詢;被用於連接Join*作的列、主鍵列(范圍查詢);被用於Order by和Group by子句的列;需要被覆蓋的列。對只讀表建多個非聚族索引有利。索引也有其弊端,一是創建索引要耗費時間,二是索引要佔有大量磁碟空間,三是增加了維護代價(在修改帶索引的數據列時索引會減緩修改速度)。那麼,在哪種情況下不建索引呢?對於小表(數據小於5頁)、小到中表(不直接訪問單行數據或結果集不用排序)、單值域(返回值密集)、索引列值太長(大於20bitys)、容易變化的列、高度重復的列、Null值列,對沒有被用於Where子語句和Join查詢的列都不能建索引。另外,對主要用於數據錄入的,盡可能少建索引。當然,也要防止建立無效索引,當Where語句中多於5個條件時,維護索引的開銷大於索引的效益,這時,建立臨時表存儲有關數據更有效。
批量導入數據時的注意事項:在實際應用中,大批量的計算(如電信話單計費)用C語言程序做,這種基於主外鍵關系數據計算而得的批量數據(文本文件),可利用系統的自身功能函數(如Sybase的BCP命令)快速批量導入,在導入資料庫表時,可先刪除相應庫表的索引,這有利於加快導入速度,減少導入時間。在導入後再重建索引以便優化查詢。
(4)鎖:鎖是並行處理的重要機制,能保持數據並發的一致性,即按事務進行處理;系統利用鎖,保證數據完整性。因此,我們避免不了死鎖,但在設計時可以充分考慮如何避免長事務,減少排它鎖時間,減少在事務中與用戶的交互,杜絕讓用戶控制事務的長短;要避免批量數據同時執行,尤其是耗時並用到相同的數據表。鎖的徵用:一個表同時只能有一個排它鎖,一個用戶用時,其它用戶在等待。若用戶數增加,則Server的性能下降,出現「假死」現象。如何避免死鎖呢?從頁級鎖到行級鎖,減少了鎖徵用;給小表增加無效記錄,從頁級鎖到行級鎖沒有影響,若在同一頁內競爭有影響,可選擇合適的聚族索引把數據分配到不同的頁面;創建冗餘表;保持事務簡短;同一批處理應該沒有網路交互。
(5)查詢優化規則:在訪問資料庫表的數據(Access Data)時,要盡可能避免排序(Sort)、連接(Join)和相關子查詢*作。經驗告訴我們,在優化查詢時,必須做到:
① 盡可能少的行;
② 避免排序或為盡可能少的行排序,若要做大量數據排序,最好將相關數據放在臨時表中*作;用簡單的鍵(列)排序,如整型或短字元串排序;
③ 避免表內的相關子查詢;
④ 避免在Where子句中使用復雜的表達式或非起始的子字元串、用長字元串連接;
⑤ 在Where子句中多使用「與」(And)連接,少使用「或」(Or)連接;
⑥ 利用臨時資料庫。在查詢多表、有多個連接、查詢復雜、數據要過濾時,可以建臨時表(索引)以減少I/O。但缺點是增加了空間開銷。
除非每個列都有索引支持,否則在有連接的查詢時分別找出兩個動態索引,放在工作表中重新排序。
3 基本表擴展設計
基於第三範式設計的庫表雖然有其優越性(見本文第一部分),然而在實際應用中有時不利於系統運行性能的優化:如需要部分數據時而要掃描整表,許多過程同時競爭同一數據,反復用相同行計算相同的結果,過程從多表獲取數據時引發大量的連接*作,當數據來源於多表時的連接*作;這都消耗了磁碟I/O和CPU時間。
尤其在遇到下列情形時,我們要對基本表進行擴展設計:許多過程要頻繁訪問一個表、子集數據訪問、重復計算和冗餘數據,有時用戶要求一些過程優先或低的響應時間。
如何避免這些不利因素呢?根據訪問的頻繁程度對相關表進行分割處理、存儲冗餘數據、存儲衍生列、合並相關表處理,這些都是克服這些不利因素和優化系統運行的有效途徑。
3.1 分割表或儲存冗餘數據
分割表分為水平分割表和垂直分割表兩種。分割表增加了維護數據完整性的代價。
水平分割表:一種是當多個過程頻繁訪問數據表的不同行時,水平分割表,並消除新表中的冗餘數據列;若個別過程要訪問整個數據,則要用連接*作,這也無妨分割表;典型案例是電信話單按月分割存放。另一種是當主要過程要重復訪問部分行時,最好將被重復訪問的這些行單獨形成子集表(冗餘儲存),這在不考慮磁碟空間開銷時顯得十分重要;但在分割表以後,增加了維護難度,要用觸發器立即更新、或存儲過程或應用代碼批量更新,這也會增加額外的磁碟I/O開銷。
垂直分割表(不破壞第三範式),一種是當多個過程頻繁訪問表的不同列時,可將表垂直分成幾個表,減少磁碟I/O(每行的數據列少,每頁存的數據行就多,相應佔用的頁就少),更新時不必考慮鎖,沒有冗餘數據。缺點是要在插入或刪除數據時要考慮數據的完整性,用存儲過程維護。另一種是當主要過程反復訪問部分列時,最好將這部分被頻繁訪問的列數據單獨存為一個子集表(冗餘儲存),這在不考慮磁碟空間開銷時顯得十分重要;但這增加了重疊列的維護難度,要用觸發器立即更新、或存儲過程或應用代碼批量更新,這也會增加額外的磁碟I/O開銷。垂直分割表可以達到最大化利用Cache的目的。
總之,為主要過程分割表的方法適用於:各個過程需要表的不聯結的子集,各個過程需要表的子集,訪問頻率高的主要過程不需要整表。在主要的、頻繁訪問的主表需要表的子集而其它主要頻繁訪問的過程需要整表時則產生冗餘子集表。
注意,在分割表以後,要考慮重新建立索引。
3.2 存儲衍生數據
對一些要做大量重復性計算的過程而言,若重復計算過程得到的結果相同(源列數據穩定,因此計算結果也不變),或計算牽扯多行數據需額外的磁碟I/O開銷,或計算復雜需要大量的CPU時間,就考慮存儲計算結果(冗餘儲存)。現予以分類說明:
若在一行內重復計算,就在表內增加列存儲結果。但若參與計算的列被更新時,必須要用觸發器更新這個新列。
若對表按類進行重復計算,就增加新表(一般而言,存放類和結果兩列就可以了)存儲相關結果。但若參與計算的列被更新時,就必須要用觸發器立即更新、或存儲過程或應用代碼批量更新這個新表。
若對多行進行重復性計算(如排名次),就在表內增加列存儲結果。但若參與計算的列被更新時,必須要用觸發器或存儲過程更新這個新列。
總之,存儲冗餘數據有利於加快訪問速度;但違反了第三範式,這會增加維護數據完整性的代價,必須用觸發器立即更新、或存儲過程或應用代碼批量更新,以維護數據的完整性。
3.3 消除昂貴結合
對於頻繁同時訪問多表的一些主要過程,考慮在主表內存儲冗餘數據,即存儲冗餘列或衍生列(它不依賴於主鍵),但破壞了第三範式,也增加了維護難度。在源表的相關列發生變化時,必須要用觸發器或存儲過程更新這個冗餘列。當主要過程總同時訪問兩個表時可以合並表,這樣可以減少磁碟I/O*作,但破壞了第三範式,也增加了維護難度。對父子表和1:1關系表合並方法不同:合並父子表後,產生冗餘表;合並1:1關系表後,在表內產生冗餘數據。
4 資料庫對象的放置策略
資料庫對象的放置策略是均勻地把數據分布在系統的磁碟中,平衡I/O訪問,避免I/O瓶頸。
⑴ 訪問分散到不同的磁碟,即使用戶數據盡可能跨越多個設備,多個I/O運轉,避免I/O競爭,克服訪問瓶頸;分別放置隨機訪問和連續訪問數據。
⑵ 分離系統資料庫I/O和應用資料庫I/O。把系統審計表和臨時庫表放在不忙的磁碟上。
⑶ 把事務日誌放在單獨的磁碟上,減少磁碟I/O開銷,這還有利於在障礙後恢復,提高了系統的安全性。
⑷ 把頻繁訪問的「活性」表放在不同的磁碟上;把頻繁用的表、頻繁做Join*作的表分別放在單獨的磁碟上,甚至把把頻繁訪問的表的欄位放在不同的磁碟上,把訪問分散到不同的磁碟上,避免I/O爭奪;
⑸ 利用段分離頻繁訪問的表及其索引(非聚族的)、分離文本和圖像數據。段的目的是平衡I/O,避免瓶頸,增加吞吐量,實現並行掃描,提高並發度,最大化磁碟的吞吐量。利用邏輯段功能,分別放置「活性」表及其非聚族索引以平衡I/O。當然最好利用系統的默認段。另外,利用段可以使備份和恢復數據更加靈活,使系統授權更加靈活。