第4章 關系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化.ppt

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1、第4章關系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化4.1關系系統(tǒng)4.2關系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化4.3查詢優(yōu)化的一班策略4.1關系系統(tǒng)一、關系系統(tǒng)的定義一個系統(tǒng)可定義為關系系統(tǒng)，當且僅當它支持：(1)關系數(shù)據(jù)庫(2)支持選擇、投影和(自然)連接運算，對這些運算不必要求定義任何物理存取路徑。二、關系系統(tǒng)的分類1、表式系統(tǒng)僅支持關系數(shù)據(jù)結構，不支持集合級的操作。(表式系統(tǒng)不能算關系系統(tǒng)。)2、(最小)關系系統(tǒng)僅支持關系數(shù)據(jù)結構和三種關系操作。(許多微機關系系統(tǒng)如FoxPro等就屬于這一類。)3、關系完備的系統(tǒng)支持關系數(shù)據(jù)結構和所有的關系代數(shù)操作。(目前，DB2，SOL/DS,ORACLE等許多系統(tǒng)就屬于這一類。)4、全關系系統(tǒng)

2、這類系統(tǒng)支持關系模型的所有特征。特別是：數(shù)據(jù)結構中域的概念，實體完整性和參照完整性。(目前，大多數(shù)關系系統(tǒng)已不同程度上接近了這個目標?！?.2關系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化查詢優(yōu)化在關系數(shù)據(jù)庫中有著非常重要的地位。關系查詢優(yōu)化是影響關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)性能的關鍵因素。關系系統(tǒng)為了達到用戶可接受的性能必須進行查詢優(yōu)化。而關系數(shù)據(jù)語言的級別很高，使關系系統(tǒng)可以從關系表達式中分析查詢予以，提供了執(zhí)行查詢優(yōu)化的可能性。查詢優(yōu)化的總目標：選擇有效的策略，求得給定的關系表達式的值。一、一個實例eg:求選修了課程C2的學生姓名。用SQL語言表達：SELECTS.SNFROMS,SCWHERES.S#=SC.S#ANDS

3、C.C#=‘C2’;假定學生－課程數(shù)據(jù)庫中有1000個學生記錄，10000個選課記錄，其中選修C2課程的選課記錄為50個。系統(tǒng)可用多種等價的關系代數(shù)表達式來完成這一查詢Q1=πSN(σS.S#=SC.S#∧SC.C#=‘C2’（S×SC）)Q2=πSN(σSC.C#=‘C2’（S∞SC）)Q3=πSN(S∞σSC.C#=‘C2’（SC）)分析以上幾種等價的關系代數(shù)表達式，可以看到由于查詢執(zhí)行的策略不同，查詢時間相差很大。（一）第一種情況1、計算廣義笛卡兒積設一個塊能裝10個S元組或100個SC元組，在內存中存放5塊S元組1塊SC元組，則讀取總塊數(shù)為：1000/10＋1000/(10×5)×1

4、0000/100＝2100塊其中讀S表100塊，讀SC表20遍，每遍100塊，若每秒讀20塊，則總計要花105秒。連接以后的元組數(shù)為103×104，設每塊能裝10個元組，則寫出這些塊要花106/20＝5×104秒。2、作選擇操作依次讀入連接后的元組，按照選擇條件選取滿足要求的記錄，假定內存處理時間忽略。這一步讀取中間文件花費的時間需5×104秒(同寫中間文件一樣)。滿足條件的元組假設僅50個，均可放在內存。3、作投影操作把第2步的結果在SN上作投影輸出，得到最終結果。執(zhí)行查詢的總時間為2×5×104＋105≈105秒（二）第二種情況1、計算自然連接讀取S和SC表的策略不變，總的讀取塊數(shù)仍為2

5、100塊花費105秒，但自然連接的結果比第一種情況大大減少，為104個，因此寫出這些元組時間104/10/20＝50秒。2、讀取中間文件塊，執(zhí)行選擇運算，花費時間也為50秒。3、把連接結果投影輸出。第二種情況總的執(zhí)行時間≈105＋50＋50≈205秒。（三）第三種情況1、先對SC表作選擇運算，只需讀一遍SC表，存取100塊，花費時間為5秒。因為滿足條件的元組僅50個，不必使用中間文件。2、讀取S表，把讀入的S元組和內存中的SC元組作連接，也只需讀一遍S表共100塊，花費時間為5秒。3、把連接結果投影輸出。第三種情況總的執(zhí)行時間≈5＋5≈10秒。這個簡單的例子才分說明了查詢優(yōu)化的必要性，同時也

6、給出一些查詢優(yōu)化方法的初步概念。如當有選擇和連接時，應當先做選擇，這樣參加連接的元組就可以大大減少?！?.3查詢優(yōu)化的一般策略1、選擇運算應盡可能先做。2、在執(zhí)行連接前對關系適當?shù)仡A處理。預處理方法主要有兩種，對關系排序和在連接屬性上建立索引。3、把投影運算和選擇運算同時進行。4、把投影同其前或其后的雙目運算結合起來，沒有必要為了去掉某些字段而掃描一遍關系。5、把某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡兒積結合起來成為一個連接運算。6、找出公共子表達式。