Оптимізація розподілених запитів

Лекція 10. Оптимізація розподілених запитів

Обробка розподілених запитів (Distributed Query -DQ) - задача, більш складна, ніж обробка локальних і вона потребує вирішення за допомогою особливого компонента - оптимізатора DQ. Оптимізатор DQ запитів повинен враховувати такі параметри, як, в першу чергу, розмір таблиць, статистику розподілу даних по вузлах, обсяг даних, переданих між вузлами, швидкість комунікаційних ліній, структури зберігання даних, співвідношення продуктивності процесорів на

різних вузлах і т.д. Від інтелекту оптимізатора DQ прямо залежить швидкість виконання розподілених запитів.

Проблема оптимізації запитів бази даних складається із трьох основних компонент:

1. Оптимізація запитів
2. Оптимізація структури
3. Оптимізація сервера

Завдання оптимізації запиту полягає в знаходженні оптимального способу його виконання. Вибір способу здійснюється на підставі набору альтернативних планів виконання, кожен з яких є варіантом перестановки таблиць, до яких відбувається звернення. Оптимізація запитів проводиться в двох

цілях: мінімізація часу і ресурсів, які потрібно затратити на виконання запиту і максимізація кількості обслуговуваних клієнтів. Завдання оптимізації запитів можна розділити на три підзадачі:

1. Логічна оптимізація - перетворення логічних елементів запиту до найбільш оптимального представлення.
2. Формування набору планів виконання запиту.
3. Оцінка сформованих планів і вибір найбільш оптимального з них. Набір ресурсів, який підлягає мінімізації, складається з таких компонентів:

1. Витрати на передачу даних між клієнтом і сервером. Вони лінійно залежать від обсягу переданих даних, а так само від якості і пропускної здатності каналу.
2. Час завантаження сторінок в пам'ять комп'ютера. Залежить від обсягу даних і швидкості пристроїв.
3. Завантаження процесора при виконанні обчислень.

Залежно від співвідношення цих компонентів потрібно вибрати спосіб оптимізації. Для баз даних, розподілених між декількома серверами, найбільш важливим ресурсом є витрати на комунікацію.

Зазвичай виділяють два методи оптимізації запитів:

1. Використання евристичних правил для передвпорядкування операцій запиту;
2. Порівняння різних стратегій на основі їх відносних оцінок і вибір стратегії із мінімальним використанням системних ресурсів.

Евристичні методи оптимізації запитів – передбачають використання правил трансформації для

перетворення виразу реляційної алгебри в деяку еквівалентну форму, обробка якої заздалегідь буде більш ефективною.

Правила перетворення операцій реляційної алгебри:

1. Операція вибірки з коньюктивним предикатом може бути перетворена у послідовність операцій вибірки по членам кон’юнкції (і навпаки)
2. Правило комутативності операції вибірки
3. В послідовності операцій проекції необхідна лише остання із цих операцій
4. Правило комутативності операцій вибірки і проекції
5. Правило комутативності операції тета-з’єднання (і декартового добутку)
6. Правило комутативності операцій вибірки і тета-з’єднання (або декартового добутку)
7. Правило комутативності операцій проекції і тета-з’єднання (або декартового добутку)
8. Правило комутативності операцій об’єднання і перетину (але не різниці множин)
9. Правило комутативності операції вибірки і операцій над множинами(об’єднання, перетин і різниця множин)
10. Правило комутативності операцій проекцій і об’єднання
11. Правило асоціативності операції тета-з’єднання (і декартового добутку)
12. Правило асоціативності операцій об’єднання і перетину (але не операції різниці множин)

Оптимізація запиту - це процедура вибору «найкращої» стратегії для реалізації запиту з множини альтернатив.