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

設(shè)計1個應(yīng)用系統(tǒng)似乎并不難，但是要想使系統(tǒng)達到最優(yōu)化的性能并不是一件容易的事。在開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、應(yīng)
用程序的結(jié)構(gòu)、查詢設(shè)計、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)隊伍的技能。本文以SQL
Server為例，從后臺數(shù)據(jù)庫的角度討論應(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)庫設(shè)計
　　要在良好的SQL Server方案中實現(xiàn)最優(yōu)的性能，最關(guān)鍵的是要有1個很好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案。在實際工作中，許多SQL
Server方案往往是由于數(shù)據(jù)庫設(shè)計得不好導(dǎo)致性能很差。所以，要實現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計就必須考慮這些問題。
1.1　邏輯庫規(guī)范化問題
　　一般來說，邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計會滿足規(guī)范化的前3級標(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：每個非關(guān)鍵字段必須依賴于主關(guān)鍵字，不能依賴于1個組合式主關(guān)鍵字的某些組成部分。
　　3.第3規(guī)范：1個非關(guān)鍵字段不能依賴于另1個非關(guān)鍵字段。
　　遵守這些規(guī)則的設(shè)計會產(chǎn)生較少的列和更多的表，因而也就減少了數(shù)據(jù)冗余，也減少了用于存儲數(shù)據(jù)的頁。但表關(guān)系
也許需要通過復(fù)雜的合并來處理，這樣會降低系統(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行，但以下方法經(jīng)實踐驗證往往能提高性能。
　　1.如果規(guī)范化設(shè)計產(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)庫實體(表)中加入重復(fù)屬性(列)。
　　2.常用的計算字段(如總計、最大值等)可以考慮存儲到數(shù)據(jù)庫實體中。
　　比如某一個項目的計劃管理系統(tǒng)中有計劃表，其字段為：項目編號、年初計劃、二次計劃、調(diào)整計劃、補列計劃…，
而計劃總數(shù)(年初計劃+二次計劃+調(diào)整計劃+補列計劃)是用戶經(jīng)常需要在查詢和報表中用到的，在表的記錄量很大時，有必
要把計劃總數(shù)作為1個獨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個實體(表)分割成2個表(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
種方法要求在每個表中復(fù)制首要關(guān)鍵字。這樣產(chǎn)生的設(shè)計有利于并行處理，并將產(chǎn)生列數(shù)較少的表。
　　(2)把1個實體(表)分割成2個表(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
　　要想正確選擇基本物理實現(xiàn)策略，必須懂得數(shù)據(jù)庫訪問格式和硬件資源的操作特點，主要是內(nèi)存和磁盤子系統(tǒng)I/O。這
是一個范圍廣泛的話題，但以下的準(zhǔn)則可能會有所幫助。
　　1.與每個表列相關(guān)的數(shù)據(jù)類型應(yīng)該反映數(shù)據(jù)所需的最小存儲空間，特別是對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個數(shù)據(jù)頁上放置更多的數(shù)據(jù)行，因而
也就減少了I/O操作。
　　2.把1個表放在某個物理設(shè)備上，再通過SQL Server段把它的不分簇索引放在1個不同的物理設(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段把一個頻繁使用的大表分割開，并放在2個單獨的智能型磁盤控制器的數(shù)據(jù)庫設(shè)備上，這樣也可以提
高性能。因為有多個磁頭在查找，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個單獨的物理設(shè)備上可以提高性能。1個專用的智能型的控制器能進
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個部分基本上構(gòu)成了硬件平臺，
Windows NT和SQL Server運行于其上。
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)的過程就是估計在硬件平臺上占用CPU的工作量的過程。從以往的經(jīng)驗看，CPU配置最
少應(yīng)是1個80586/100處理器。如果只有2～3個用戶，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CPU。

2.2　內(nèi)存(RAM)
　　為SQL Server方案確定合適的內(nèi)存設(shè)置對于實現(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WIN32應(yīng)用程序提供了4GB的虛擬地址空間。這個虛擬地址空間由Windows NT虛擬內(nèi)存管理器(VMM)映
射到物理內(nèi)存上，在某些硬件平臺上可以達到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，會降低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。一般來說硬件平臺至少要配置32MB的內(nèi)存，其中，Windows NT
至少要占用16MB。1個簡單的法則是，給每一個并發(fā)的用戶增加100KB的內(nèi)存。例如，如果有100個并發(fā)的用戶，則至少需要
32MB+100用戶*100KB＝42MB內(nèi)存，實際的使用數(shù)量還需要根據(jù)運行的實際情況調(diào)整?？梢哉f，提高內(nèi)存是提高系統(tǒng)性能的
最經(jīng)濟的途徑。
2.3　磁盤子系統(tǒng)
　　設(shè)計1個好的磁盤I/O系統(tǒng)是實現(xiàn)良好的SQL Server方案的一個很重要的方面。這里討論的磁盤子系統(tǒng)至少有1個磁盤控
制設(shè)備和1個或多個硬盤單元，還有對磁盤設(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的選
擇，其特點如下：
　　(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。
　　(6)超前讀高速緩存(至少1個磁道)。
3　檢索策略
　　在精心選擇了硬件平臺，又實現(xiàn)了1個良好的數(shù)據(jù)庫方案，并且具備了用戶需求和應(yīng)用方面的知識后，現(xiàn)在應(yīng)該設(shè)計查
詢和索引了。有2個方面對于在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
的知識生成查詢和索引；第2是利用SQL Server的性能特點，加強數(shù)據(jù)訪問操作。
3.1　SQL Server優(yōu)化器
　　Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫內(nèi)核用1個基于費用的查詢優(yōu)化器自動優(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。基于費用的查詢優(yōu)化器根據(jù)統(tǒng)計信息產(chǎn)生子句的費
用估算。
　　了解優(yōu)化器數(shù)據(jù)處理過程的簡單方法是檢測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)定配置選項來提供這一信息。
　　SQL Server的優(yōu)化通過3個階段完成：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
會盡量優(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。因為“>”是1個排斥性的操作符，而不是1個包括性的操作符，所在掃描整個表之前無
法確定子句的選擇范圍會有多大。當(dāng)1個關(guān)系型查詢中含有不可優(yōu)化的子句時，執(zhí)行計劃用表掃描來訪問查詢的這個部分，
對于查詢樹中可優(yōu)化的SQL Server子句，則由優(yōu)化器執(zhí)行索引選擇。

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