SQL語句性能優化--LECCO SQL Expert

SQL語句的優化是將性能低下的SQL語句轉換成目的相同的性能優異的SQL語句。

　　人工智能自動SQL優化就是使用人工智能技術，自動對SQL語句進行重寫，從而找到性能最好的等效SQL語句。

　　數據庫性能的優化

　　一個數據庫系統的生命週期能夠分紅：設計、開發和成品三個階段。在設計階段進行數據庫性能優化的成本最低，收益最大。在成品階段進行數據庫性能優化的成本最高，收益最小。

　　數據庫的優化一般能夠經過對網絡、硬件、操做系統、數據庫參數和應用程序的優化來進行。最多見的優化手段就是對硬件的升級。根據統計，對網絡、硬件、操做系統、數據庫參數進行優化所得到的性能提高，所有加起來只佔數據庫系統性能提高的40%左右，其他的60%系統性能提高來自對應用程序的優化。許多優化專家認爲，對應用程序的優化能夠獲得80%的系統性能的提高。

　　應用程序的優化

　　應用程序的優化一般可分爲兩個方面：源代碼和SQL語句。因爲涉及到對程序邏輯的改變，源代碼的優化在時間成本和風險上代價很高，而對數據庫系統性能的提高收效有限。

　　爲何要優化SQL語句

　　. SQL語句是對數據庫進行操做的唯一途徑，對數據庫系統的性能起着決定性的做用。

　　. SQL語句消耗了70%至90%的數據庫資源。

　　. SQL語句獨立於程序設計邏輯，對SQL語句進行優化不會影響程序邏輯。

　　. SQL語句有不一樣的寫法，在性能上的差別很是大。

　　. SQL語句易學，但難精通。

　　優化SQL語句的傳統方法是經過手工重寫來對SQL語句進行優化。DBA或資深程序員經過對SQL語句執行計劃的分析，依靠經驗，嘗試重寫SQL語句，而後對結果和性能進行比較，以試圖找到性能較佳的SQL語句。這種傳統上的做法沒法找出SQL語句的全部可能寫法，且依賴於人的經驗，很是耗費時間。

　　SQL優化技術的發展歷程

　　第一代SQL優化工具是執行計劃分析工具。這類工具針對輸入的SQL語句，從數據庫提取執行計劃，並解釋執行計劃中關鍵字的含義。

　　第二代SQL優化工具只能提供增長索引的建議，它經過對輸入的SQL語句的執行計劃的分析，來產生是否要增長索引的建議。

　　第三代SQL優化工具不只分析輸入SQL語句的執行計劃，還對輸入的SQL語句自己進行語法分析，通過分析產生寫法上的改進建議。

　　人工智能自動SQL優化

圖1 人工智能自動SQL優化示意圖

　　人工智能自動SQL優化出如今90年代末。目前在商用數據庫領域，LECCO Technology Limited(靈高科研有限公司)擁有該技術，並提供使用該技術的自動優化產品LECCO SQL Expert，它支持Oracle、Sybase、MS SQL Server和IBM DB2數據庫平臺。該產品針對數據庫應用的開發和維護階段提供的模塊有：SQL語法優化器、PL/SQL集成化開發調試環境(IDE)、掃描器、數據庫監視器等。其核心模塊SQL 語法優化器的工做原理爲：①輸入一條源SQL語句；②「人工智能反饋式搜索引擎」對輸入的SQL語句，結合檢測到的數據庫結構和索引進行重寫，產生N條等效的SQL語句輸出；③產生的N條等效SQL語句再送入「人工智能反饋式搜索引擎」進行重寫，直至沒法產生新的輸出或搜索限額滿；④對輸出的SQL語句進行過濾，選出具備不一樣執行計劃的SQL語句；⑤對獲得的SQL語句進行批量測試，找出性能最好的SQL語句。

　　LECCO SQL Expert自動優化實例

　　假設咱們從源代碼中抽取出這條SQL語句(也能夠經過內帶的掃描器或監視器得到SQL語句)：

　　SELECT COUNT(*)

　　 FROM EMPLOYEE

　　swheresEXISTS (SELECT 'X'

　　 FROM DEPARTMENT

　　swheresEMP_DEPT=DPT_ID

　　 AND DPT_NAME LIKE 'AC%')

　　AND EMP_ID IN (SELECT SAL_EMP_ID

　　 FROM EMP_SAL_HIST B

　　swheresSAL_SALARY ＞ 70000)

　　按下「優化」按鈕後，通過10幾秒，SQL Expert就完成了優化的過程，並在這10幾秒的時間裏重寫產生了2267 條等價的SQL語句，其中136條SQL語句有不一樣的執行計劃。

　　接下來，咱們能夠對自動重寫產生的136條SQL語句進行批運行測試，以選出性能最佳的等效SQL語句。按下「批運行」 按鈕，在「終止條件」 頁選擇「最佳運行時間SQL語句」，按「肯定」。

　　通過幾分鐘的測試運行後，咱們能夠發現SQL124的運行時間和反應時間最短。運行速度約有22.75倍的提高(源SQL語句運行時間爲2.73秒，SQL124運行時間爲0.12秒)。如今咱們就能夠把SQL124放入源代碼中，結束一條SQL語句的優化工做了。

　　「邊作邊學式訓練」提高SQL開發水平

　　LECCO SQL Expert不只可以找到最佳的SQL語句，它所提供的「邊作邊學式訓練」還可以教開發人員和數據庫管理員如何寫出性能最好的SQL語句。LECCO SQL Expert的「SQL比較器」能夠標明源SQL和待選SQL間的不一樣之處。

　　以上面優化的結果爲例，爲了查看源SQL語句和SQL124在寫法上有什麼不一樣，咱們能夠按下「比較器」 按鈕，對SQL124和源SQL語句進行比較。「SQL 比較器」將SQL124相對於源SQL語句的不一樣之處以藍顏色表示了出來。若是選擇「雙向比較」複選框，「SQL 比較器」能夠將兩條SQL語句的不一樣之處以藍色表示。固然，咱們也能夠從源語句和重寫後的SQL 語句中任選兩條進行比較。

　　從比較的結果能夠看到，重寫後的SQL124把第一個Exists改寫成了In；在字段DPT_ID上進行了合併空字符串的操做，以誘導數據庫先執行子查詢中的

　　(SELECT DPT_ID||''

　　FROM DEPARTMENT

　　WHERE DPT_NAME LIKE 'AC%')

　　在子查詢完成後，再與EMPLOYEE表進行嵌套循環鏈接(Nested Loop Join)。

　　若是以爲對寫法的改變難以理解，還能夠點中「執行計劃」複選框，經過比較兩條SQL語句的執行計劃的不一樣，來了解其中的差別。在查看執行計劃過程當中，若是有什麼不明白的地方，能夠點中「SQL信息按鈕」，再點擊執行計劃看不明白的地方，LECCO SQL Expert的上下文敏感幫助系統將提供執行計劃該處的解釋。

　　在「SQL比較器」中，選中「統計信息」複選框後，可獲得詳細的兩條SQL語句運行時的統計信息比較，這對於學習不一樣的SQL寫法對數據庫資源的消耗頗有幫助。

　　LECCO SQL Expert優化模塊的特色

　　LECCO SQL Expert優化模塊的特色主要表現爲：自動優化SQL語句；以獨家的人工智能知識庫「反饋式搜索引擎」來重寫性能優異的SQL語句；找出全部等效的SQL語句及可能的執行計劃；保證產生相同的結果；先進的SQL語法分析器能處理最複雜的SQL語句；能夠重寫SELECT、SELECT INTO、UPDATE、INSERT和DELETE語句；經過測試運行，爲應用程序和數據庫自動找到性能最好的SQL語句；提供微秒級的計時，可以優化Web應用程序和有大量用戶的在線事務處理中運行時間很短的SQL語句；爲開發人員提供「邊作邊學式訓練」，迅速提升開發人員的SQL編程技能；提供上下文敏感的執行計劃幫助系統和SQL運行狀態幫助；不是猜想或建議，而是獨一無二的SQL重寫解決方案。

　　寫出專家級的SQL語句

　　LECCO SQL Expert的出現，使SQL的優化變得極其簡單，只要可以寫出SQL語句，它就能幫用戶找到最好性能的寫法。LECCO SQL Expert不只能在很短的時間內找到全部可能的優化方案，並且可以經過實際測試，肯定最有效的優化方案。同以往的數據庫優化手段相比較，LECCO SQL Expert將數據庫優化技術帶到了一個嶄新的技術高度，依賴人的經驗、耗費大量時間、受人的思惟束縛的數據庫優化手段已經被高效、省時且準確的自動優化軟件所取代了。經過內建的「LECCO小助手」的幫助，即便是SQL的開發新手，也能快速且簡單地寫出專家級的SQL語句。

文章來源：SQL語句性能優化--LECCO SQL Expert