关系查询处理及其查询优化.docVIP

第九章 关系查询处理及其查询优化 章 节 9.1 关系数据库系统的查询处理 9.2 关系数据库系统的查询优化 9.3 代数优化 9.4 物理优化 课型 新授课 课时 2节课 班级 2002级1、2班 教 学 目 标 重点掌握关系系统的查询优化。 教 学 重 点 难 点 1. 重点掌握关系系统的查询优化。 2. 画出查询的语法树和优化后的语法树。 3. 优化算法，包括代数优化算法和物理优化算法。 教学 关键 理解查询处理的过程 了解查询优化的方法 教学 方法 讲解和课件演示 教 具 计算机大屏幕投影 复 习 内 容 引 入 内 容 讲 解 内 容 9.1 关系数据库系统的查询处理 9.1.1 查询处理步骤 1．查询分析 2．查询检查 3．查询优化 4．查询执行 9.1.2 实现查询操作的算法示例 一、选择操作的实现 1．简单的全表扫描方法 2．索引（或散列）扫描方法 二、连接操作的实现 1．循环嵌套方法 2．排序-合并方法 3．索引连接方法 4．Hash 连接方法 9.2 关系数据库系统的查询优化 9.2.1 查询优化概述 系统选择不同的策略对查询时间影响很大。 因此有必要对查询优化 查询优化：为查询选择最有效的查询计划。 查询优化极大地影响RDBMS的性能。 查询优化的可能性 关系数据语言的级别很高，使DBMS 可以从关系表达式 中分析查询语义。 1.由DBMS进行查询优化的好处 用户不必考虑如何最好地表达查询以获得较好的效率 系统可以比用户程序的优化做得更好 (1) 优化器可以从数据字典中获取许多统计信息，而用户程序则难以获得这些信息 (2)如果数据库的物理统计信息改变了，系统可以自动对查询重新优化以选择相适应的执行计划。 在非关系系统中必须重写程序，而重写程序在实际应用中往往是不太可能的。 (3)优化器可以考虑数百种不同的执行计划，而程序员一般只能考虑有限的几种可能性。 (4)优化器中包括了很多复杂的优化技术 2.查询优化目标 查询优化的总目标 选择有效策略，求得给定关系表达式的值 3.实际系统的查询优化步骤 (1) 将查询转换成某种内部表示，通常是语法树 (2)根据一定的等价变换规则把语法树转换成标准（优化）形式 (3)选择低层的操作算法 对于语法树中的每一个操作 计算各种执行算法的执行代价 选择代价小的执行算法 (4)生成查询计划(查询执行方案) 查询计划是由一系列内部操作组成的。 9.代价模型 一般DBMS采用基于代价的优化算法： 集中式数据库 单用户系统 总代价 = I/O代价 + CPU代价 多用户系统 总代价 = I/O代价 + CPU代价 + 内存代价 分布式数据库 总代价 = I/O代价 + CPU代价[+ 内存代价] + 通信代价 9.2.2 一个实例 例：求选修了2号课程的学生姓名 ? SELECT Student.Sname FROM Student, SC WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno=2; Ｑ1＝ ПＳname(бStudent.Sno=SC.Sno ∧SC.Cno=2 (Student×SC))? Ｑ2＝ ПＳname(бSC.Cno= 2 (Student SC)) Ｑ3＝ ПSname(Student бSC.Cno=‘ 2’ (SC)) 三种不同的执行策略，查询时间差别很大。 假设1：外存： Student:1000条,SC:10000条, 选修2号课程:50条 假设2：一个内存块装元组:10个Student, 或100个SC, 内存中一次可以存放: 5块Student元组, 1块SC元组和若干块连接结果元组 假设3：读写速度：20块/秒 假设4：连接方法：基于数据块的嵌套循环法 。 执行策略1 Q1＝ Пｓname (бStudent.Sno=SC.Sno∧SC.Cno=2 (Student×SC))? ① 计算笛卡尔积Student×SC 读取总块数= 读Student表块数 + 读SC表遍数*每遍块数 ?=1000/10+(1000/(10×5)) ×(10000/100) =100+20×100=2100 读数据时间=2100/20=105秒 中间结果大小 = 1