«Оптимизация запросов в SQL»

Возникнув как фирменный стандарт, SQL по факту приобрел статус международного языка. Его первая полноценная версия известна как стандарт ANSI SQL-89. Этот стандарт оказался далек от совершенства, имел чрезвычайно общий характер и допускал очень широкое толкование. Опыт использования SQL позволил дополнить первый стандарт новыми возможностями, необходимыми для реализации языка в составе коммерческих СУБД. На этой основе был разработан стандарт ANSI SQL-92, который принято считать истинно реляционным. После его принятия стало возможным говорить про стандартную среду SQL-ориентированной СУБД. В настоящее время этот стандарт поддерживается практически всеми современными реляционными СУБД. Хотя конкретные реализации, диалекты SQL, поддерживая стандарт в главном, отличаются от него, как правило, в сторону расширения. Начинающему пользователю SQL полезно знать возможности стандарта.

SQL можно использовать для извлечения данных из любых баз данных. Чтобы получить один и тот же результат, можно написать различные SQL запросы. Для наилучшей производительности необходимо использовать лучшие, наиболее быстрее и эффективные запросы. Так что необходимо конфигурировать запросы на основании требований пользователей и решаемых задач. Эта статья раскрывает каким же образом SQL запросы могут быть оптимизированы для лучшей производительности. Оптимизация запросов тема очень глубокая, но мы будем стараться охватить наиболее важные моменты. В представленной работе будут представлены простые советы по настройке запросов и приемы, которые могут быть применены, чтобы получить немедленный выигрыш в производительности.

Лучший способ оптимизации производительности состоит в том, чтобы попытаться написать свои запросы используя различные способы и приемы, и сравнить их планы выполнения. Здесь представлены различные методы, которые можно использовать, чтобы попытаться оптимизировать запросы к базе данных. Оптимизация запросов является важным навыком для разработчиков SQL и администраторов баз данных. В целях повышения производительности запросов SQL, разработчики и администраторы баз данных должны понимать работу оптимизатора запросов и методы, которые он использует, чтобы выбрать путь доступа и подготовить план выполнения запроса. Настройка запросов включает в себя знание методов оптимизаторов основанных на подсчете затрат и эвристических методов, также необходимо знание инструментов SQL-платформы, обеспечивающих просмотр плана выполнения запроса.

Итак, цель настоящей работы – исследование особенностей и способов оптимизации запросов в SQL.

Достижение поставленной цели требует решения ряда задач:

1. Определить основные понятия языка SQL.

2. Провести обзор выполнения запросов с использованием статистики чтения/записи.

3. Рассмотреть особенности оптимизации запросов с учетом особенностей разных баз данных.

4. Привести практические рекомендации по оптимизации запросов.

Реальные языки запросов обычно обеспечивают не только реляционную полноту, но и другие возможности, выходящие за пределы SQL — язык структурированных запросов реляционной алгебры или реляционного исчисления. К числу таких возможностей обычно относятся следующие операции:

· добавление данных;

· модификация данных;

· удаление данных;

· арифметические вычисления и сравнения;

· присваивание и отображение;

· вычисление функций агрегации, выполняемые над однородными элементами данных (вычисление количества, суммы, среднего, минимального или максимального значения и других).

Наиболее распространенным языком запросов реляционной модели данных в настоящее время является язык структурированных запросов SQL (Structured Query Language).

SQL нельзя отнести к конкретному виду языков. Он содержит в себе возможности и языка реляционного исчисления (исчисления кортежей), и алгебраического языка и несомненно является реляционно полным.

В силу исторических причин SQL стал стандартным реляционным языком и в настоящее время поддерживается практически всеми системами баз данных. Поэтому каждый специалист по базам данных должен быть знаком с ним.

В чистом виде как язык, поддерживающий реляционную модель, наиболее популярен стандарт языка, известный как SQL/92 (International Standard Database Language SQL).

Ни один из коммерческих продуктов не поддерживает в полной мере стандарт SQL/92. Известные версии этого языка, по образному выражению Дейта [2], можно назвать «надмножествами подмножеств» языка SQL/92. Другими словами, любая коммерческая система, не поддерживая некоторые аспекты стандарта, в других отношениях, возможно, превосходит его. Это замечание справедливо и в отношении версии SQL Microsoft Jet, реализованной в популярной СУБД MS Access.

Язык SQL является языком декларативного типа. В нем отсутствуют какие-либо команды управления ходом вычислительного процесса типа IF-THEN-ELSE, SWITCH, WHILE, DO-WHILE, FOR, GO TO и др.

Управление ходом выполнения процесса обработки данных может выполняться интерактивно, в результате действий самого пользователя или при помощи процедурных языков программирования высокого уровня. В связи с этим различают две разновидности SQL — интерактивный и вложенный. По большей части обе формы работают одинаково, но используются различно.

Интерактивный SQL используется для функционирования непосредственно в базе данных и реализуется непосредственно при вводе пользователем отдельных команд. При такой форме SQL при вводе команды она сейчас же выполнится и вы сможете увидеть результат немедленно.

Вложенный SQL состоит из команд SQL внедренных внутрь программ, написанных на процедурных языках программирования высокого уровня, что делает программы более мощными и эффективными.

Однако при таком способе управления процессом обработки данных приходится иметь дело со структурой SQL и стилем управления, который требует некоторых расширений к интерактивному SQL. На практике существуют два основных способа использования SQL в программах:

· внедрение SQL-операторов в исходный текст программы с последующей ее компиляцией и компоновкой;

· использование интерфейса прикладного программирования, специализирующегося на работе с базами данных.

В учебном пособии, рассчитанном на неподготовленного пользователя SQL, ограничимся интерактивной формой языка. Это даст возможность обсуждать команды и результаты их выполнения, не заботясь о том, как они связаны с помощью интерфейса с другими языками. Интерактивный SQL — это наиболее полезная для непрограммистов форма. Все, что вы узнаете относительно интерактивного SQL, в основном применимо и к вложенной форме.

В соответствии со стандартом SQL выразительные возможности языка распределены по шести типам подмножеств команд:

· язык определения данных (Data Definition Language — DDL), представлен инструкциями CREATE, ALTER, DROP;

· язык манипулирования данными (Data Manipulation Language — DML), представлен инструкциями INSERT, UPDATE, DELETE;

· язык запросов данных (Data Query Language — DQL), представлен многофункциональной командой SELECT;

· язык управления данными (Data Control Language — DCL), представлен командами GRANT (предоставление привилегий) и REVOKE (отмена привилегий);

· язык обработки транзакций (Transaction Processing Language — TPL), включает команды BEGIN (начать транзакцию), COMMIT (завершить транзакцию), ROLLBACK (откатить транзакцию);

· язык управления курсором (Cursor Control Language — CCL) предназначен для выполнения операций с отдельными строками одной или нескольких таблиц, представлен командами DECLARE CURSOR, OPEN, CLOSE, FETCH INTO, DROP CURSOR.

К сожалению, эти подмножества не используются повсеместно во всех реализациях. Они подчеркиваются ANSI и полезны на концептуальном уровне. В частности, интерактивный Microsoft Jet SQL, реализованный в популярной СУБД MS Access, поддерживает только первые три подмножества.