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sql优化器探讨

时间:2007-12-23 来源:不详作者:迈克DB

多年以来，商业数据库生产商一直致力于提高数据库的查询性能。尽管他们持续地付出努力和辛勤地工作，我们还是无法看到关系型数据库系统（rdbms）在性能上有显著的提高。用户继续忍受性能低下的sql语句，数据库专家们继续在sql语句优化的泥潭中痛苦挣扎。

　　本文将介绍数据库查询优化器是如何工作的、为什么问题持续存在，并深入探讨数据库查询优化器将来的发展方向。

　　数据库查询优化器

　　数据库查询优化器是rdbms服务器的一个组成部分。对于基于成本的优化，数据库查询优化器的任务是，通过产生可供选择的执行计划，找到最低估算成本的执行计划，来优化一条sql语句。它在sql语句性能表现上扮演了至关重要的角色。

　　当一条sql语句被送入rdbms服务器，它将会被解析并提交给数据库查询优化器。查询优化器将会进行查询重写和表达式评估，以产生可供选择的执行计划。产生可供选择的执行计划的数量，取决于在rdbms中定义的计划空间（planspace）大小。对于每个待选的执行计划，成本估计将被计算，带有最小成本的执行计划将被选取用来执行sql语句。这种方法存在着两个无法解决的问题：无法产生全部可能的可选执行计划和成本估计的不准确。

　　新的sql优化概念——外部sql重写器 dedecms.com

　　一个有经验的程序员，把有问题的sql语句的速度提高数千倍是很常见的。凭着对具体数据库特征的了解，对sql语句进行语法的重新构造。一个开发人员能够帮助查询优化器获得更好的执行计划，而这执行计划是查询优化器无法靠自身独立工作产生的。这给予我们一个启示，我们是否能通过计算机模拟人的行为，来实现同样的目的呢？

显示了外部sql重写器（externalsqlrewriter--esr）的概念，它能够基于现有数据库的特性，产生语义相等但语法不同的sql语句。重写产生的sql语句，将取代程序源代码中的源sql语句。这样，当程序运行时（使用新的sql语句），查询优化器将会被影响，而产生性能更好的执行计划。事实上，有经验的程序员和数据库治理员，一直在期盼着这个概念的出现。这个概念的新奇之处在于，将人类的知识和智能合并到一个计算机算法中，它能够打破计划空间（planspace）限制的障碍，避免在寻找最佳sql语句时不准确的成本估算。

　　esr的优点是，它的优化并非一个基于实时，可用于重写和优化sql语句的时间，在理论上是无限的。它可以比数据库的查询优化器尝试更多的待选sql语句。用户花费多达一天的时间来处理要害sql语句的性能问题，而esr可以彻底寻找可能的待选执行计划。esr的另外一个优点是，能够达到sql性能提高的目的，而无需进行额外的统计，使数据库查询优化器的负载过重。因此，esr使得提升整个数据库性能变得简单且安全。最后，esr相对于数据库内部的查询优化器更加灵活：sql重写的知识库可以很轻易扩展，搜索空间可以通过硬件的升级来扩展，而毫无限制和缺点。

　　esr是如何工作的？

　　为了让esr能够优化sql语句，必须避免数据库内部查询优化器限制所产生的障碍。另外，esr必须拥有重写sql语句的智能，并知道你数据库的特性，来提供待选的sql语句。尽管达到上面的要求是困难的，但是开发一个这样的算法也不是不可能的。国内市场上已经由盈动华建公司代理推出了一个相当成熟的产品——leccotechnology的leccosqlexpert。

　　sql语句可以被直接输入，或通过检查源代码来捕捉有问题的sql语句。当esr收到sql语句，一个递归的转换算法被应用来重写源sql语句，产生每一个可能的语义等价的待选sql语句。递归的sql转换引擎，拥有内建的人工智能和sql转换规则，它依照具体数据库的特性来重新构造sql语句。

　　可扩展的计划空间

　　用户可自定义的限额让用户能够控制搜索空间。假如用户对在定义的限额内产生的结果不满足，或无法找到性能更好的待选sql语句，用户可以提高限额来增加搜索空间，直到更多的待选sql语句被找到。因此，esr的计划空间的扩展，要比数据库查询优化器有弹性得多。另一个考虑周到的特性是，esr可以在内部把具有重复执行计划的sql语句给排除掉。这样不仅减少了人工反复尝试的成本，还保证了重写产生的每条sql语句，都具有不同的执行计划和性能。