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SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化 時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)

　　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?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)就必須考慮這些問題。

　　1.1　邏輯庫(kù)規(guī)范化問題

　　一般來說，邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)會(huì)滿足規(guī)范化的前3級(jí)標(biāo)準(zhǔn):

　　1.第1規(guī)范:沒有重復(fù)的組或多值的列。

　　2.第2規(guī)范:每個(gè)非關(guān)鍵字段必須依賴于主關(guān)鍵字，不能依賴于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)系也許需要通過復(fù)雜的合并來處理，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)是用戶經(jīng)常需要在查詢和報(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)的開支。相應(yīng)的非規(guī)范化類型是:

　　(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的數(shù)據(jù)同較少被訪問的數(shù)據(jù)分開了。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的數(shù)據(jù)同較少被訪問的歷史數(shù)據(jù)分開。而且如果數(shù)據(jù)行是作為子集被邏輯工作組(部門、銷售分區(qū)、地理區(qū)域等)訪問的，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)訪問格式和硬件資源的操作特點(diǎn)，主要是內(nèi)存和磁盤子系統(tǒng)I/O。這是一個(gè)范圍廣泛的話題，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類型就不要用integer類型，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，并放在2個(gè)單獨(dú)的智能型磁盤控制器的數(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)的過程就是估計(jì)在硬件平臺(tái)上占用CPU的工作量的過程。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，這就足夠了，但如果打算支持更多的用戶和關(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)存做過程緩存、數(shù)據(jù)和索引項(xiàng)緩存、靜態(tài)服務(wù)器開支和設(shè)置開支。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，所以不能直接訪問物理內(nèi)存，這個(gè)訪問是由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。

　　這些地址空間是專門為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。一般來說硬件平臺(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)的用戶增加100KB的內(nèi)存。例如，如果有100個(gè)并發(fā)的用戶，則至少需要32MB+100用戶*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?？梢哉f，提高內(nèi)存是提高系統(tǒng)性能的最經(jīng)濟(jì)的途徑。

　　2.3　磁盤子系統(tǒng)

　　設(shè)計(jì)1個(gè)好的磁盤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。這里討論的磁盤子系統(tǒng)至少有1個(gè)磁盤控制設(shè)備和1個(gè)或多個(gè)硬盤單元，還有對(duì)磁盤設(shè)置和文件系統(tǒng)的考慮。智能型SCSI-2磁盤控制器或磁盤組控制器是不錯(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)查詢和索引了。有2個(gè)方面對(duì)于在SQL Server上取得良好的查詢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)用的查詢優(yōu)化器自動(dòng)優(yōu)化向SQL提交的數(shù)據(jù)查詢操作。數(shù)據(jù)操作查詢是指支持SQL關(guān)鍵字WHERE或HAVING的查詢，如SELECT、DELETE和UPDATE?；谫M(fèi)用的查詢優(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)，可以通過鍵入SHOW SHOWPLAN ON來得到SHOWPLAN命令的輸出。如果使用圖形化查詢，比如SQL Enterprise Manager中的查詢工具或isql/w，可以設(shè)定配置選項(xiàng)來提供這一信息。

　　SQL Server的優(yōu)化通過3個(gè)階段完成:查詢分析、索引選擇、合并選擇。

　　1.查詢分析

　　在查詢分析階段，SQL Server優(yōu)化器查看每一個(gè)由正規(guī)查詢樹代表的子句，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)?<>"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)系型查詢中含有不可優(yōu)化的子句時(shí)，執(zhí)行計(jì)劃用表掃描來訪問查詢的這個(gè)部分，對(duì)于查詢樹中可優(yōu)化的SQL Server子句，則由優(yōu)化器執(zhí)行索引選擇。

　　2.索引選擇

　　對(duì)于每個(gè)可優(yōu)化的子句，優(yōu)化器都查看數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)表，以確定是否有相關(guān)的索引能用于訪問數(shù)據(jù)。只有當(dāng)索引中的列的1個(gè)前綴與查詢子句中的列完全匹配時(shí)，這個(gè)索引才被認(rèn)為是有用的。因?yàn)樗饕歉鶕?jù)列的順序構(gòu)造的，所以要求匹配是精確的匹配。對(duì)于分簇索引，原來的數(shù)據(jù)也是根據(jù)索引列順序排序的。想用索引的次要列訪問數(shù)據(jù)，就像想在電話本中查找所有姓為某個(gè)姓氏的條目一樣，排序基本上沒有什么用，因?yàn)槟氵€是得查看每一行以確定它是否符合條件。如果1個(gè)子句有可用的索引，那么優(yōu)化器就會(huì)為它確定選擇性。

　　所以在設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)查詢?cè)O(shè)計(jì)準(zhǔn)則仔細(xì)檢查所有的查詢，以查詢的優(yōu)化特點(diǎn)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)索引。

　　(1)比較窄的索引具有比較高的效率。對(duì)于比較窄的索引來說，每頁(yè)上能存放較多的索引行，而且索引的級(jí)別也較少。所以，緩存中能放置更多的索引頁(yè)，這樣也減少了I/O操作。

　　(2)SQL Server優(yōu)化器能分析大量的索引和合并可能性。所以與較少的寬索引相比，較多的窄索引能向優(yōu)化器提供更多的選擇。但是不要保留不必要的索引，因?yàn)樗鼈儗⒃黾哟鎯?chǔ)和維護(hù)的開支。對(duì)于復(fù)合索引、組合索引或多列索引，SQL Server優(yōu)化器只保留最重要的列的分布統(tǒng)計(jì)信息，這樣，索引的第1列應(yīng)該有很大的選擇性。

　　(3)表上的索引過多會(huì)影響UPDATE、INSERT和DELETE的性能，因?yàn)樗械乃饕急仨氉鱿鄳?yīng)的調(diào)整。另外，所有的分頁(yè)操作都被記錄在日志中，這也會(huì)增加I/O操作。

　　(4)對(duì)1個(gè)經(jīng)常被更新的列建立索引，會(huì)嚴(yán)重影響性能。

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