數據庫調優原理及方法

陳　華

[摘要]數據庫系統作為現在商業應用中極為廣泛的一種應用，其建立和使用過程中是否將有限的資源最優的利用，關系到用戶的滿意程度和企業的成本控制。數據庫調優可以使數據庫應用運行得更快，有更高得吞吐量和更短的響應時間。介紹數據庫優化的原理，接著討論幾種數據庫調優的方法。

[關鍵詞]數據庫性能優化

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610080-01

一、數據庫調優的基本原則

(一)如何分配服務器端與客戶端的合理需求。數據庫系統的數據非常密集，要從這樣的系統中獲得令人滿意的性能，不僅僅要對系統的數據庫管理部分進行調優，考慮如何在數據庫系統(服務器)和應用程序(客戶端)之間分配工作也是非常重要的。

首先是考慮客戶與服務器的相關計算資源是否充足。特別是在很多情況下，服務器都會過載，而其他部分都正常的工作，這時候部分的任務就應該遷移到客戶端去。其次是相關信息的獲取，當數據庫發生變化的時候系統應該有些響應。那么在應用程序中進行的輪詢就應該由內部的觸發器代替。因為輪詢的辦法會定期地查看表是不是有變化，而觸發器僅僅在發生變化時被激發，因此開銷就要小得多。而數據庫任務和其他任務是不是交互也很重要，如果存在交互，那么訪問屏幕的那部分應該放在事務之外執行，原因是屏幕交互會占用大量時間。如果某個事務持有時間片，那么它會阻止其他事務訪問它所持有的數據。

(二)減少啟動次數獲取性能優化。數據庫所耗費的大量資源是用來啟動的。比如，在磁盤上開始一個讀操作是很耗時的，但是一旦開始，磁盤就能告訴地傳輸數據。每當某個重要的查詢從包含成千上萬列的表中只查取少數幾列時，垂直劃分是個很好的策略。再比如，對查詢，即使是簡單查詢而言，解析、進行語義分析、選擇存取路徑的系統成本也是驚人的，一般都超過10000條指令，這就要求應該事先編譯經常執行的查詢。總之，要用盡可能少的啟動次數來獲取最好的性能。

(三)解決系統瓶頸問題。大多數情況下，系統運行緩慢不是由于所有部件都飽和引起的，而是由于系統中的某個部分限制了整體的性能，這些部分稱為瓶頸。解決的策略首先局部調整(例如采用增加索引或者重寫查詢的方法，以便更好地利用現有索引)，應該首先考慮。第二個策略是進行劃分。數據庫系統中的劃分將負載分散到更多的資源上執行，或者在時間上并行分配，從而減少某個部件上的負載量。在很多情況下劃分的確能解決瓶頸問題。事實上，劃分是在加速瓶頸所在部件無效的情況下才進行的。

二、數據庫的分類調優

(一)事務處理過程的調優。事務是數據庫應用程序便于處理的事件部分。一般來說，開發者將事務處理方式看做原子的沒一個事務都會本隔離的執行沒有任何并發動作。但遺憾的是，應用程序中的事物序列本質上是一個整體，上面提到的原子性保證是不存在的。和設計操作系統時常常遇到的問題一樣，在一個應用程序執行的兩個事務之間，可能會有另外一個應用程序的事務執行，而且后者很可能修改可前者兩個事務需要訪問的數據項。從這里可以看出，事務短一點會更容易避免這樣的情況。那么是不是就把事物切分成盡量小的粒度以提高執行效率呢?從上面來看是的，但遺憾的是，這樣做會破壞執行的正確性。這種性能和正確性之間的矛盾充斥著和并發控制有關的調優過程。在這種情況下，在考慮事務的性能的時候有幾點調優選項如下：

1、事務使用的鎖的個數和性能成反比；2、讀鎖是對性能最有利的鎖：3、事務持有鎖的時間越短，性能越好。

(二)索引調優泛談。索引是建立在表上的一種數據組織，它能提高訪問表中一條或者多條記錄的特定查詢效率。因此，適當的索引調優是很重要的，未經調優的索引可能導致很多不良后果，比如：建立一個索引卻從不使用，僅僅付出維護的代價；為了返回單一的記錄而掃描多個文件；由于存在錯誤的索引，導致多表的連接操作持續幾個小時的時間。

索引對數據庫的性能影響：1、表掃描需要訪問大量數據頁，而索引可以避免表掃描，從而使每次查詢只需訪問索引頁和少量的數據頁即可；2、對于某些查詢，數據可以從索引中獲得，而無需訪問數據庫(索引覆蓋)：3、由于聚簇索引的插入是在數據頁上分布進行的，因而避免了將表的最后一頁作為“熱點”進行大量的插入操作(Sybase)：4、如果索引的順序與order by子句的順序相同，則通過索引查詢可以避免排序的過程；5、索引(唯一索引)還可以使表中的數據唯一；6、索引在加快查詢數據速度的同時，因為在數據更新時還要更新索引，因而會減慢數據更新速度。

(三)關系系統調優。現在市面上的數據庫系統幾乎都是關系數據庫系統，由于關系系統所覆蓋的應用領域不同，如果想使關系系統高效執行，就必須具體仔細的分析特定的應用。

1、表的設計及其規范化。應用設計的開始步驟之一就是表的設計，表是數據存儲的載體，運行以后對表的修改牽涉很多，所以在設計之初就應該做好規范化工作。

一個關系模式結這分解可以得到不同關系模式集合，也就是說分解方法不是唯一的。最小冗余的要求必須以分解后的數據庫能夠表達原來數據庫所有信息為前提來實現。其根本目標是節省存儲空間，避免數據不一致性，提高對關系的操作效率，同時滿足應用需求。實際上，并不一定要求全部模式都達到BCNF不可。有時故意保留部分冗余可能更方便數據查詢。尤其對于那些更新頻度不高，查詢頻度極高的數據庫系統更是如此。

規范化固然重要，但是，雖然非規范化的關系存在很多的缺點，但是為了性能，有時卻不得不按照逆規范化的思想來設計關系模式。這主要出現在某些特定的查詢。一般來說，對于經常更新的關系，逆規范化會降低性能。但是在低更新率的情況下，逆規范化可能會提高性能。因此，一些應用采用逆規范化方法設計檔案數據的模式，而使用規范化方法設計在線數據的模式。

2、查詢調優。查詢是數據庫使用者進行的主要操作之一。在這方面，最初的調優方法是試用那些沒有壞的影響的方法。大部分的變化，比如增加索引、改變模式或者修改事務的長度都對全局有影響，有時是有害的負面影響。而重寫查詢使之以更高的速度運行則只有有利的影響。

三、結語

數據庫性能調優是知識密集型的學科，需要綜合考慮各種復雜的因素。性能是數據庫應用的永恒話題，也是衡量一個數據庫系統成功與否的重要指標。但是，想讓數據庫達到最優性能從來就不是一件簡單的任務，需要涉及很多方面的知識。如何讓數據庫性能更加優越，還有待我們在以后的應用中不斷完善。