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SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化技術(shù)第1/2頁(yè)

設(shè)計(jì)1個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)似乎并不難，但是要想使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化的性能并不是一件容易的事。在開(kāi)發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、應(yīng)
用程序的結(jié)構(gòu)、查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)、接口選擇等方面有多種選擇，這取決于特定的應(yīng)用需求以及開(kāi)發(fā)隊(duì)伍的技能。本文以SQL
Server為例，從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的角度討論應(yīng)用程序性能優(yōu)化技巧，并且給出了一些有益的建議。

1　數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
　　要在良好的SQL Server方案中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能，最關(guān)鍵的是要有1個(gè)很好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案。在實(shí)際工作中，許多SQL
Server方案往往是由于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)得不好導(dǎo)致性能很差。所以，要實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)就必須考慮這些問(wèn)題。
1.1　邏輯庫(kù)規(guī)范化問(wèn)題
　　一般來(lái)說(shuō)，邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)會(huì)滿(mǎn)足規(guī)范化的前3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：
　　1.第1規(guī)范：沒(méi)有重復(fù)的組或多值的列。
　　2.第2規(guī)范：每個(gè)非關(guān)鍵字段必須依賴(lài)于主關(guān)鍵字，不能依賴(lài)于1個(gè)組合式主關(guān)鍵字的某些組成部分。
　　3.第3規(guī)范：1個(gè)非關(guān)鍵字段不能依賴(lài)于另1個(gè)非關(guān)鍵字段。
　　遵守這些規(guī)則的設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生較少的列和更多的表，因而也就減少了數(shù)據(jù)冗余，也減少了用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的頁(yè)。但表關(guān)系
也許需要通過(guò)復(fù)雜的合并來(lái)處理，這樣會(huì)降低系統(tǒng)的性能。某種程度上的非規(guī)范化可以改善系統(tǒng)的性能，非規(guī)范化過(guò)程可
以根據(jù)性能方面不同的考慮用多種不同的方法進(jìn)行，但以下方法經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證往往能提高性能。
　　1.如果規(guī)范化設(shè)計(jì)產(chǎn)生了許多4路或更多路合并關(guān)系，就可以考慮在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體(表)中加入重復(fù)屬性(列)。
　　2.常用的計(jì)算字段(如總計(jì)、最大值等)可以考慮存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體中。
　　比如某一個(gè)項(xiàng)目的計(jì)劃管理系統(tǒng)中有計(jì)劃表，其字段為：項(xiàng)目編號(hào)、年初計(jì)劃、二次計(jì)劃、調(diào)整計(jì)劃、補(bǔ)列計(jì)劃…，
而計(jì)劃總數(shù)(年初計(jì)劃+二次計(jì)劃+調(diào)整計(jì)劃+補(bǔ)列計(jì)劃)是用戶(hù)經(jīng)常需要在查詢(xún)和報(bào)表中用到的，在表的記錄量很大時(shí)，有必
要把計(jì)劃總數(shù)作為1個(gè)獨(dú)立的字段加入到表中。這里可以采用觸發(fā)器以在客戶(hù)端保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。
　　3.重新定義實(shí)體以減少外部屬性數(shù)據(jù)或行數(shù)據(jù)的開(kāi)支。相應(yīng)的非規(guī)范化類(lèi)型是：
　　(1)把1個(gè)實(shí)體(表)分割成2個(gè)表(把所有的屬性分成2組)。這樣就把頻繁被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)同較少被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)分開(kāi)了。這
種方法要求在每個(gè)表中復(fù)制首要關(guān)鍵字。這樣產(chǎn)生的設(shè)計(jì)有利于并行處理，并將產(chǎn)生列數(shù)較少的表。
　　(2)把1個(gè)實(shí)體(表)分割成2個(gè)表(把所有的行分成2組)。這種方法適用于那些將包含大量數(shù)據(jù)的實(shí)體(表)。在應(yīng)用中常
要保留歷史記錄，但是歷史記錄很少用到。因此可以把頻繁被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)同較少被訪問(wèn)的歷史數(shù)據(jù)分開(kāi)。而且如果數(shù)據(jù)行
是作為子集被邏輯工作組(部門(mén)、銷(xiāo)售分區(qū)、地理區(qū)域等)訪問(wèn)的，那么這種方法也是很有好處的。
1.2　生成物理數(shù)據(jù)庫(kù)
　　要想正確選擇基本物理實(shí)現(xiàn)策略，必須懂得數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)格式和硬件資源的操作特點(diǎn)，主要是內(nèi)存和磁盤(pán)子系統(tǒng)I/O。這
是一個(gè)范圍廣泛的話(huà)題，但以下的準(zhǔn)則可能會(huì)有所幫助。
　　1.與每個(gè)表列相關(guān)的數(shù)據(jù)類(lèi)型應(yīng)該反映數(shù)據(jù)所需的最小存儲(chǔ)空間，特別是對(duì)于被索引的列更是如此。比如能使用
smallint類(lèi)型就不要用integer類(lèi)型，這樣索引字段可以被更快地讀取，而且可以在1個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)上放置更多的數(shù)據(jù)行，因而
也就減少了I/O操作。
　　2.把1個(gè)表放在某個(gè)物理設(shè)備上，再通過(guò)SQL Server段把它的不分簇索引放在1個(gè)不同的物理設(shè)備上，這樣能提高性
能。尤其是系統(tǒng)采用了多個(gè)智能型磁盤(pán)控制器和數(shù)據(jù)分離技術(shù)的情況下，這樣做的好處更加明顯。
　　3.用SQL Server段把一個(gè)頻繁使用的大表分割開(kāi)，并放在2個(gè)單獨(dú)的智能型磁盤(pán)控制器的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)備上，這樣也可以提
高性能。因?yàn)橛卸鄠€(gè)磁頭在查找，所以數(shù)據(jù)分離也能提高性能。
　　4.用SQL Server段把文本或圖像列的數(shù)據(jù)存放在1個(gè)單獨(dú)的物理設(shè)備上可以提高性能。1個(gè)專(zhuān)用的智能型的控制器能進(jìn)
一步提高性能。

2　與SQL Server相關(guān)的硬件系統(tǒng)
　　與SQL Server有關(guān)的硬件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)處理器、內(nèi)存、磁盤(pán)子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，這4個(gè)部分基本上構(gòu)成了硬件平臺(tái)，
Windows NT和SQL Server運(yùn)行于其上。
2.1　系統(tǒng)處理器(CPU)
　　根據(jù)自己的具體需要確定CPU結(jié)構(gòu)的過(guò)程就是估計(jì)在硬件平臺(tái)上占用CPU的工作量的過(guò)程。從以往的經(jīng)驗(yàn)看，CPU配置最
少應(yīng)是1個(gè)80586/100處理器。如果只有2～3個(gè)用戶(hù)，這就足夠了，但如果打算支持更多的用戶(hù)和關(guān)鍵應(yīng)用，推薦采用
Pentium Pro或PⅡ級(jí)CPU。

2.2　內(nèi)存(RAM)
　　為SQL Server方案確定合適的內(nèi)存設(shè)置對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的性能是至關(guān)重要的。SQL Server用內(nèi)存做過(guò)程緩存、數(shù)據(jù)和索
引項(xiàng)緩存、靜態(tài)服務(wù)器開(kāi)支和設(shè)置開(kāi)支。SQL Server最多能利用2GB虛擬內(nèi)存，這也是最大的設(shè)置值。還有一點(diǎn)必須考慮的
是Windows NT和它的所有相關(guān)的服務(wù)也要占用內(nèi)存。
　　Windows NT為每個(gè)WIN32應(yīng)用程序提供了4GB的虛擬地址空間。這個(gè)虛擬地址空間由Windows NT虛擬內(nèi)存管理器(VMM)映
射到物理內(nèi)存上，在某些硬件平臺(tái)上可以達(dá)到4GB。SQL Server應(yīng)用程序只知道虛擬地址，所以不能直接訪問(wèn)物理內(nèi)存，這
個(gè)訪問(wèn)是由VMM控制的。Windows NT允許產(chǎn)生超出可用的物理內(nèi)存的虛擬地址空間，這樣當(dāng)給SQL Server分配的虛擬內(nèi)存多
于可用的物理內(nèi)存時(shí)，會(huì)降低SQL Server的性能。
　　這些地址空間是專(zhuān)門(mén)為SQL Server系統(tǒng)設(shè)置的，所以如果在同一硬件平臺(tái)上還有其它軟件(如文件和打印共享，應(yīng)用程
序服務(wù)等)在運(yùn)行，那么應(yīng)該考慮到它們也占用一部分內(nèi)存。一般來(lái)說(shuō)硬件平臺(tái)至少要配置32MB的內(nèi)存，其中，Windows NT
至少要占用16MB。1個(gè)簡(jiǎn)單的法則是，給每一個(gè)并發(fā)的用戶(hù)增加100KB的內(nèi)存。例如，如果有100個(gè)并發(fā)的用戶(hù)，則至少需要
32MB+100用戶(hù)*100KB＝42MB內(nèi)存，實(shí)際的使用數(shù)量還需要根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況調(diào)整。可以說(shuō)，提高內(nèi)存是提高系統(tǒng)性能的
最經(jīng)濟(jì)的途徑。
2.3　磁盤(pán)子系統(tǒng)
　　設(shè)計(jì)1個(gè)好的磁盤(pán)I/O系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)良好的SQL Server方案的一個(gè)很重要的方面。這里討論的磁盤(pán)子系統(tǒng)至少有1個(gè)磁盤(pán)控
制設(shè)備和1個(gè)或多個(gè)硬盤(pán)單元，還有對(duì)磁盤(pán)設(shè)置和文件系統(tǒng)的考慮。智能型SCSI-2磁盤(pán)控制器或磁盤(pán)組控制器是不錯(cuò)的選
擇，其特點(diǎn)如下：
　　(1)控制器高速緩存。
　　(2)總線(xiàn)主板上有處理器，可以減少對(duì)系統(tǒng)CPU的中斷。
　　(3)異步讀寫(xiě)支持。
　　(4)32位RAID支持。
　　(5)快速SCSI—2驅(qū)動(dòng)。
　　(6)超前讀高速緩存(至少1個(gè)磁道)。
3　檢索策略
　　在精心選擇了硬件平臺(tái)，又實(shí)現(xiàn)了1個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)方案，并且具備了用戶(hù)需求和應(yīng)用方面的知識(shí)后，現(xiàn)在應(yīng)該設(shè)計(jì)查
詢(xún)和索引了。有2個(gè)方面對(duì)于在SQL Server上取得良好的查詢(xún)和索引性能是十分重要的，第1是根據(jù)SQL Server優(yōu)化器方面
的知識(shí)生成查詢(xún)和索引；第2是利用SQL Server的性能特點(diǎn)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)操作。
3.1　SQL Server優(yōu)化器
　　Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)核用1個(gè)基于費(fèi)用的查詢(xún)優(yōu)化器自動(dòng)優(yōu)化向SQL提交的數(shù)據(jù)查詢(xún)操作。數(shù)據(jù)操作查詢(xún)是
指支持SQL關(guān)鍵字WHERE或HAVING的查詢(xún)，如SELECT、DELETE和UPDATE?；谫M(fèi)用的查詢(xún)優(yōu)化器根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息產(chǎn)生子句的費(fèi)
用估算。
　　了解優(yōu)化器數(shù)據(jù)處理過(guò)程的簡(jiǎn)單方法是檢測(cè)SHOWPLAN命令的輸出結(jié)果。如果用基于字符的工具(例如isql)，可以通過(guò)
鍵入SHOW SHOWPLAN ON來(lái)得到SHOWPLAN命令的輸出。如果使用圖形化查詢(xún)，比如SQL Enterprise Manager中的查詢(xún)工具或
isql/w，可以設(shè)定配置選項(xiàng)來(lái)提供這一信息。
　　SQL Server的優(yōu)化通過(guò)3個(gè)階段完成：查詢(xún)分析、索引選擇、合并選擇。
　　1.查詢(xún)分析
　　在查詢(xún)分析階段，SQL Server優(yōu)化器查看每一個(gè)由正規(guī)查詢(xún)樹(shù)代表的子句，并判斷它是否能被優(yōu)化。SQL Server一般
會(huì)盡量?jī)?yōu)化那些限制掃描的子句。例如，搜索和/或合并子句。但是不是所有合法的SQL語(yǔ)法都可以分成可優(yōu)化的子句，如
含有SQL不等關(guān)系符“>”的子句。因?yàn)椤?gt;”是1個(gè)排斥性的操作符，而不是1個(gè)包括性的操作符，所在掃描整個(gè)表之前無(wú)
法確定子句的選擇范圍會(huì)有多大。當(dāng)1個(gè)關(guān)系型查詢(xún)中含有不可優(yōu)化的子句時(shí)，執(zhí)行計(jì)劃用表掃描來(lái)訪問(wèn)查詢(xún)的這個(gè)部分，
對(duì)于查詢(xún)樹(shù)中可優(yōu)化的SQL Server子句，則由優(yōu)化器執(zhí)行索引選擇。

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