Синтаксическая оптимизация
Первый успех в оптимизации запросов состоял в нахождении способа переформулирования запроса таким образом, чтобы новое представление запроса обеспечивало тот же результат, но было более эффективно для обработки СУБД.
Пример. Рассмотрим следующий запрос, который делает выборку данных из таблиц PRODUCT (ПРОДУКЦИЯ) и VENDOR (ПРОИЗВОДИТЕЛЬ):
SELECT VENDOR_CODE, PRODUCT_CODE, PRODUCT_DESC FROM VENDOR, PRODUCT WHERE VENDOR.VENDOR_CODE = PRODUCT.VENDOR_CODE AND VENDOR.VENDOR_CODE = "100";
Наиболее очевидный путь обработки этого запроса состоит в следующем:
- Формируем декартово произведение таблиц PRODUCT и VENDOR.
- Ограничиваемся в результирующей таблице строками, которые удовлетворяют условию поиска в предложении WHERE.
- Выполняем проекцию результирующей таблицы на список колонок, указанный в предложении SELECT.
Оценим стоимость процесса обработки этого запроса в терминах операций ввода/вывода. Пусть для определенности таблица VENDOR содержит 50 строк, а таблица PRODUCT - 1000 строк. Тогда формирование декартова произведения потребует 50050 операций чтения и операций записи (в результирующую таблицу). Для ограничения результирующей таблицы потребуется более 50000 операций чтения и, если 20 строк удовлетворяют условиям поиска, то 20 операций записи. Выполнения операции проекции вызовет еще 20 операций чтения и 20 операций записи. Таким образом, обработка этого запроса обойдется системе в 100090 операций чтения и записи.
Основная идея синтаксической оптимизации лежит в использовании эквивалентных алгебраических преобразований. SQL является алгебраическим языком манипулирования множествами (представленными таблицами). Каждый оператор SELECT эквивалентен некоторой формуле этого языка. Существует набор алгебраических правил для тождественных преобразований формул над множествами. Для данного примера запроса можно использовать следующую эквивалентность:
(A JOIN B) WHERE restriction on A v (A WHERE restriction on A) JOIN B.
Это означает, что ограничение по условию поиска может быть выполнено как можно раньше для того, чтобы ограничить число строк, которые могут быть обработаны позже.
Применяя это правило к запросу, приведенному выше, получаем следующий процесс обработки запроса:
- Ограничение по условию поиска во второй таблице (VENDOR_CODE = "100") приведет к 1000 операций чтения и 20 операциям записи.
- Выполнение соединения полученной на 1-м шаге результирующей таблицы с таблицей VENDOR потребует 20 операций чтения результирующей таблицы, 100 операций чтения из таблицы VENDOR и 20 операций записи в новую результирующую таблицу.
Обработка запроса в этом случае потребует 1120 операций чтения и 40 операций записи для получения того же самого результата, что и в первом случае. Преобразование, описанное в данном примере, называется синтаксической оптимизацией (syntax optimization).
Существует много формул для выполнения таких преобразований, и все современные оптимизаторы запросов используют правила преобразований для представления запроса в более эффективной форме для обработки. С точки зрения реализации является очень важным, что эти автоматические преобразования освобождают программиста от поиска эквивалентной формы запроса, чтобы получить самую лучшую реализацию, поскольку оптимизатор обычно дает такую же окончательную форму, какую вы можете получить вручную.
