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SQL Server數(shù)據(jù)庫性能的優(yōu)化

時間:2015/6/28來源:IT貓撲網(wǎng)作者:網(wǎng)管聯(lián)盟我要評論(0)

  編者按:數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)密切相關(guān),不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在具體操作上有很大不同。繼本報連續(xù)在2003年第48期、49期上刊登《Sybase數(shù)據(jù)庫性能調(diào)優(yōu)》和《oracle服務(wù)器性能調(diào)整攻略》,分別討論了Sybase和Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以后,本期我們將具體介紹sql server數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)化方法。 

  數(shù)據(jù)庫是企業(yè)信息的核心,其應(yīng)用水平的高低直接影響到企業(yè)管理水平。選擇了一個高性能的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品不等于就有一個好的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng),如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計不合理,不僅會增加客戶端和服務(wù)器端程序的編程和維護的難度,而且還會影響系統(tǒng)實際運行的性能。一般來講,在一個管理信息系統(tǒng)的分析、設(shè)計、測試和試運行階段,因為數(shù)據(jù)量較小,設(shè)計人員和測試人員往往只注意到功能的實現(xiàn),而很少會注意到性能的不足,等到系統(tǒng)投入實際運行一段時間后,才發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能在降低,這時再來考慮提高系統(tǒng)性能則要花費更多的人力、物力,而其最終結(jié)果就是給整個系統(tǒng)又打上了一個補丁,所以設(shè)計階段是優(yōu)化的重點。本文以SQL Server數(shù)據(jù)庫為例,從以下幾個方面討論如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能優(yōu)化。 

  數(shù)據(jù)庫設(shè)計 

  實現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化,首先要有一個好的數(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。實現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計必須考慮這些問題: 

  1. 邏輯數(shù)據(jù)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): 
  第1規(guī)范:沒有重復(fù)的組或多值的列; 
  第2規(guī)范: 每個非關(guān)鍵字段必須依賴于主關(guān)鍵字,不能依賴于一個組合式主關(guān)鍵字的某些組成部分; 
  第3規(guī)范: 一個非關(guān)鍵字段不能依賴于另一個非關(guān)鍵字段。 
  遵守這些規(guī)則的數(shù)據(jù)庫設(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。 

  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,必須了解和利用好數(shù)據(jù)庫訪問格式和硬件資源的操作特點,特別是內(nèi)存和磁盤子系統(tǒng)I/O。以下是一些常用技巧: 
  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,而且可以在一個數(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。 
  把一個表放在某個物理設(shè)備上,再通過SQL Server的段把它的不分簇索引放在一個不同的物理設(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。 
  用SQL Server段把一個頻繁使用的大表分割開,并放在多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。 
  用SQL Server段把文本或圖像列的數(shù)據(jù)存放在一個單獨的物理設(shè)備上可以提高性能。一個專用的智能型的控制器能進一步提高性能。 

  應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 
  在應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中,要著重考慮以下幾點: 
  1.合理使用索引 
  索引是數(shù)據(jù)庫中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它的根本目的就是提高查詢效率。索引的使用要恰到好處,其使用原則如下: 
  在經(jīng)常進行連接,但是沒有指定為外鍵的列上建立索引,而不經(jīng)常連接的字段則由優(yōu)化器自動生成索引;在頻繁進行排序或分組(即進行g(shù)roup by或order by操作)的列上建立索引;在條件表達式中經(jīng)常用到的不同值較多的列上建立索引,在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇員表的"性別"列上只有"男"與"女"兩個不同值,因此就無必要建立索引。如果建立索引不但不會提高查詢效率,反而會嚴重降低更新速度。 如果待排序的列有多個,可以在這些列上建立復(fù)合索引。 
  2. 避免或簡化排序 
  應(yīng)當(dāng)盡量簡化或避免對大型表進行重復(fù)的排序。當(dāng)能夠利用索引自動以適當(dāng)?shù)拇涡虍a(chǎn)生輸出時,優(yōu)化器就避免了排序這個步驟。為了避免不必要的排序,就要正確地增建索引,合理地合并數(shù)據(jù)庫表(盡管有時可能影響表的規(guī)范化,但相對于效率的提高是值得的)。如果排序不可避免,那么應(yīng)當(dāng)試圖簡化它,如縮小排序的列的范圍等。 
  3.消除對大型表行數(shù)據(jù)的順序存取 
  在嵌套查詢中,表的順序存取對查詢效率可能產(chǎn)生致命的影響。我們有時可以使用并集來避免順序存取。盡管也許在所有的檢查列上都有索引,但某些形式的where子句會強迫優(yōu)化器使用順序存取,這一點也應(yīng)注意。 
  4. 避免相關(guān)子查詢 
  如果一個列同時在主查詢和where子句中出現(xiàn),很可能當(dāng)主查詢中的列值改變之后,子查詢必須重新查詢一次。而且查詢嵌套層次越多,效率越低,因此應(yīng)當(dāng)盡量避免子查詢。如果子查詢不可避免,那么要在子查詢中過濾掉盡可能多的行。 
  5.避免困難的正規(guī)表達式 
  Mathes和Like關(guān)鍵字支持通配符匹配,但這種匹配特別耗時。例如:SELECT * FROM customer WHERE zipcode LIKE "98_ _ _",即使在zipcode字段上已建立了索引,在這種情況下也還是采用順序掃描的方式。如果把語句改為:SELECT * FROM customer WHERE zipcode >"98000",在執(zhí)行查詢時就會利用索引來查詢,顯然會大大提高速度。 
  6.使用臨時表加速查詢 
  把表的一個子集進行排序并創(chuàng)建臨時表,有時能加速查詢。它有助于避免多重排序操作,而且在其他方面還能簡化優(yōu)化器的工作。臨時表中的行要比主表中的行少,而且物理順序就是所要求的順序,減少了磁盤I/O,所以查詢工作量可以得到大幅減少。但要注意,臨時表創(chuàng)建后不會反映主表的修改。在主表中數(shù)據(jù)頻繁修改的情況下,注意不要丟失數(shù)據(jù)。 

  操作系統(tǒng)相關(guān)優(yōu)化 
  操作系統(tǒng)性能的好壞直接影響數(shù)據(jù)庫的使用性能,如果操作系統(tǒng)存在問題,如CPU過載、過度內(nèi)存交換、磁盤I/O瓶頸等,在這種情況下,單純進行數(shù)據(jù)庫內(nèi)部性能調(diào)整是不會改善系統(tǒng)性能的。我們可以通過Windows NT的系統(tǒng)監(jiān)視器(System Monitor)來監(jiān)控各種設(shè)備,發(fā)現(xiàn)性能瓶頸。 
  CPU 一種常見的性能問題就是缺乏處理能力。系統(tǒng)的處理能力是由系統(tǒng)的CPU數(shù)量、類型和速度決定的。如果系統(tǒng)沒有足夠的CPU處理能力,它就不能足夠快地處理事務(wù)以滿足需要。我們可以使用System Monitor確定CPU的使用率,如果以75%或更高的速率長時間運行,就可能碰到了CPU瓶頸問題,這時應(yīng)該升級CPU。但是升級前必須監(jiān)視系統(tǒng)的其他特性,如果是因為SQL語句效率非常低,優(yōu)化語句就有助于解決較低的CPU利用率。而當(dāng)確定需要更強的處理能力,可以添加CPU或者用更快的CPU 替換。 
  內(nèi)存 SQL Server可使用的內(nèi)存量是SQL Server性能最關(guān)鍵因素之一。而內(nèi)存同I/O子系統(tǒng)的關(guān)系也是一個非常重要的因素。例如,在I/O操作頻繁的系統(tǒng)中,SQL Server用來緩存數(shù)據(jù)的可用內(nèi)存越多,必須執(zhí)行的物理I/O也就越少。這是因為數(shù)據(jù)將從數(shù)據(jù)緩存中讀取而不是從磁盤讀取。同樣,內(nèi)存量的不足會引起明顯的磁盤讀寫瓶頸,因為系統(tǒng)緩存能力不足會引起更多的物理磁盤I/O。 
  可以利用System Monitor檢查SQL Server的Buffer Cache Hit Ratio計數(shù)器,如果命中率經(jīng)常低于90%,就應(yīng)該添加更多的內(nèi)存。 
  I/O子系統(tǒng) 由I/O子系統(tǒng)發(fā)生的瓶頸問題是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可能遇到的最常見的同硬件有關(guān)的問題。配置很差的I/O子系統(tǒng)引起性能問題的嚴重程度僅次于編寫很差的SQL語句。I/O子系統(tǒng)問題是這樣產(chǎn)生的,一個磁盤驅(qū)動器能夠執(zhí)行的I/O操作是有限的,一般一個普通的磁盤驅(qū)動器每秒只能處理85次I/O操作,如果磁盤驅(qū)動器超載,到這些磁盤驅(qū)動器的I/O操作就要排隊,SQL的I/O延遲將很長。這可能會使鎖持續(xù)的時間更長,或者使線程在等待資源的過程中保持空閑狀態(tài),其結(jié)果就是整個系統(tǒng)的性能受到影響。 
  解決I/O子系統(tǒng)有關(guān)的問題也許是最容易的,多數(shù)情況下,增加磁盤驅(qū)動器就可以解決這個性能問題。 
  當(dāng)然,影響性能的因素很多,而應(yīng)用又各不相同,找出一個通用的優(yōu)化方案是很困難的,只能是在系統(tǒng)開發(fā)和維護的過程中針對運行的具體情況,不斷加以調(diào)整。 

關(guān)鍵詞標(biāo)簽:優(yōu)化,性能,數(shù)據(jù)庫,系統(tǒng)

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