關(guān)于處理數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)

付文哲 韓震 司玉杰

摘要：科技的發(fā)展使得互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息管理工作中的應(yīng)用逐漸廣泛，為了能夠使數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率大幅提升，減少系統(tǒng)運(yùn)行中所消耗的資源，就需要從多方面入手，針對性地對數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行給出優(yōu)化方案，綜合提升數(shù)據(jù)庫的性能。本文主要對處理數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫;優(yōu)化處理;性能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）32-0028-02

在數(shù)據(jù)庫建立完成后，隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)量會(huì)大幅度上升，數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率難免會(huì)出現(xiàn)下降的情況，為了保證數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)行，避免數(shù)據(jù)庫影響系統(tǒng)的正常使用，可以選擇增加內(nèi)存的方式，但該方法成本較高，故而一般會(huì)選擇優(yōu)化數(shù)據(jù)庫來提升系統(tǒng)性能。

1 影響數(shù)據(jù)庫運(yùn)行速率的主要原因

1） 暫時(shí)性數(shù)據(jù)處理任務(wù)量過大

在數(shù)據(jù)庫的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，備份、存儲(chǔ)、命令執(zhí)行、數(shù)據(jù)回遷、視圖同步等各項(xiàng)工作在進(jìn)行時(shí)，服務(wù)器的工作壓力較大，此時(shí)I/O出現(xiàn)沖突，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速率下降。

2） CPU占用過高

CPU是數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)重要部分，當(dāng)某一個(gè)應(yīng)用或某一工作指令占據(jù)了大量的CPU時(shí)，數(shù)據(jù)庫的其他工作指令會(huì)運(yùn)行緩慢，使得數(shù)據(jù)庫的性能下降。一般來說低效SQL語句、重解析SQL語句、鎖沖突這些情況都會(huì)使得CPU的資源占用過高，引起數(shù)據(jù)庫的性能下降。

3） 內(nèi)存分配不恰當(dāng)

如果系統(tǒng)的內(nèi)存分配不合理，則Oracle用于記錄最近歷史數(shù)據(jù)的緩沖控件會(huì)減少，在操作較為頻繁的情況下，不斷地更換頁面或交換存儲(chǔ)內(nèi)容，則系統(tǒng)的I/O工作壓力增大，此時(shí)數(shù)據(jù)庫的性能下降。

4） Oracle配置不合理

對Oracle來說，一套Oracle后臺(tái)進(jìn)程和系統(tǒng)的一個(gè)對應(yīng)內(nèi)存區(qū)域共同組成一個(gè)Oracle實(shí)例，如果Oracle的配置不合理，則系統(tǒng)的性能也會(huì)受到影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的性能下降。

5） 網(wǎng)速較慢

網(wǎng)速和系統(tǒng)的運(yùn)行速率有較大的關(guān)聯(lián)，如果網(wǎng)絡(luò)的帶寬較低，則整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能較差，如果網(wǎng)絡(luò)的帶寬非常低，還會(huì)對I/O負(fù)載量造成影響，網(wǎng)絡(luò)I/O的負(fù)載量也就相應(yīng)的增大，數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低，響應(yīng)時(shí)間增加。

2 通過SQL優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能

SQL優(yōu)化指的是通過對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位、執(zhí)行、檢查、分析、改寫、再執(zhí)行來達(dá)到減少系統(tǒng)的資源消耗，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)庫性能目的的一種手段。SQL語句的執(zhí)行情況直接決定了Oracle數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行性能，SQL語句幾乎占據(jù)了數(shù)據(jù)庫80%的資源，這也說明了SQL語句優(yōu)化的重要性，因此需要對SQL語句進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過提高SQL語句的執(zhí)行效率來提升數(shù)據(jù)庫的性能。在SQL優(yōu)化的過程中，需要對select語句進(jìn)行優(yōu)化，使select語句占用最少的硬件資源，同時(shí)通過最快的響應(yīng)速度來提升數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)時(shí)間。在SQL優(yōu)化的過程中，應(yīng)該注意要高效利用索引這一工具，不可直接對大數(shù)據(jù)進(jìn)行全盤掃描，同時(shí)也可以通過臨時(shí)表來提升優(yōu)化效果，此外，一句SQL語句并不一定是優(yōu)化的最佳方案，過于復(fù)雜的SQL語句反而有弊無利，應(yīng)該在不影響系統(tǒng)查找準(zhǔn)確性的前提下，提升系統(tǒng)的響應(yīng)效率。

以對SQL進(jìn)行優(yōu)化為例，第一種方法，可以將索引的組合順序與用戶所查詢的順序盡量向一致性進(jìn)行排序，以此來完成SQL優(yōu)化。第二種方法，在SQL查詢時(shí)，避免使用“*”號(hào)，盡可能地使用一些確定的列名，例如避免使用“Select*From table”，可以使用“Select col1，col2，col3 from table”，通過更加準(zhǔn)確的查詢，來更加直接快速地確定所需的數(shù)據(jù)。通常在數(shù)據(jù)庫中查詢數(shù)據(jù)時(shí)，確定的列名可以使索引快速地對數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確位置進(jìn)行掃描，相對于全盤掃描來說提升了反應(yīng)速度，如在查詢時(shí)使用“*”進(jìn)行搜索，則在搜索過程中會(huì)對無關(guān)緊要的數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行查詢，產(chǎn)生大量無用的數(shù)據(jù)傳輸，影響了網(wǎng)絡(luò)速度，降低了查詢效率。第三種方法，在查詢時(shí)應(yīng)該注意盡量減少復(fù)雜的連鎖查詢，復(fù)雜的連鎖查詢會(huì)使系統(tǒng)在查詢時(shí)難以高效率地完成真正所需要的查詢工作，影響數(shù)據(jù)庫的性能。如果在產(chǎn)品中有較多的“or”，則可以將查詢內(nèi)容分為數(shù)個(gè)更加簡單的單向查詢，將數(shù)個(gè)查詢內(nèi)容用“union”進(jìn)行連接，更有效地利用索引工具，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)速度。第四種方法，在查詢復(fù)雜的SQL時(shí)，可以在最外層放置分頁語句，以此來提升查詢速率。

3 通過索引優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能

索引相當(dāng)于是數(shù)據(jù)庫的目錄，通過索引能將查找數(shù)據(jù)的范圍縮小，進(jìn)而提升查找速率，因此數(shù)據(jù)庫的索引是否能夠被正確使用直接影響到數(shù)據(jù)庫的性能，故而在使用過程中需要不斷地定期對數(shù)據(jù)庫的索引進(jìn)行檢查，刪除不必要的索引，按需增加新的索引，或者對索引進(jìn)行重構(gòu)，以此來提升數(shù)據(jù)庫的性能。添加新的索引后，只需通過對索引進(jìn)行搜索就可以快速地獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，因此需要定期添加新的索引。在掃描數(shù)據(jù)庫時(shí)，為了提升掃描速率，應(yīng)該確定掃描數(shù)據(jù)的具體位置，不可對全盤進(jìn)行掃描，而這時(shí)就需要給大表添加新的索引，通過索引的位置記錄來獲得數(shù)據(jù)的位置記錄，從而快速訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)，一般來說，如果在查詢過程中只需要某一小段字符，則可以在對應(yīng)的字符上建立新的索引，在再次訪問時(shí)，只需查找索引記錄就可返回?cái)?shù)據(jù)內(nèi)容，訪問索引可以減少磁盤的讀寫次數(shù)，從而提升系統(tǒng)的反應(yīng)速率，降低響應(yīng)時(shí)間。而且這種方式還不需要對數(shù)據(jù)表進(jìn)行查詢，單單通過索引就可直接得到查詢結(jié)果，因此操作較為簡單。同樣，如果大表中的歷史記錄較多，但記錄所返回的次數(shù)較少，則這種情況下也可以通過索引來快速地完成查詢指令，一般來說是通過檢索條件來建立新的索引，在SQL查詢時(shí)，可以通過新的索引來得到歷史記錄的地址，而且由于返回的次數(shù)較少，這也意味著在使用該種方式時(shí)邏輯讀少，可以快速地完成數(shù)據(jù)訪問工作。當(dāng)然在添加索引后，應(yīng)該盡量選擇聯(lián)合索引，聯(lián)合索引比多個(gè)索引的效率更高。

以刪除不必要的索引和對索引進(jìn)行重構(gòu)來優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的性能為例，由于在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，一些索引所對應(yīng)的內(nèi)容可能已經(jīng)刪除，或有一些索引與對應(yīng)的數(shù)據(jù)并不符合，因此這些索引已經(jīng)沒有了對應(yīng)的存在價(jià)值，相反還會(huì)浪費(fèi)儲(chǔ)存空間，降低系統(tǒng)的運(yùn)行速率，甚至在某一些特定的環(huán)境下，這些沒有價(jià)值的索引還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的解析效率下降，影響數(shù)據(jù)庫的相關(guān)功能。因此可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行30天的數(shù)據(jù)監(jiān)控，在30天后根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果刪除系統(tǒng)中不必要的無用索引。目前數(shù)據(jù)庫的索引只可以進(jìn)行索引插入和索引刪除兩種操作，因此在內(nèi)容更新時(shí)，對索引進(jìn)行更新并不是傳統(tǒng)意義上的更新?lián)Q代，而是將對應(yīng)的舊記錄的位置標(biāo)記為刪除，在新的位置插入新的索引，這就意味著在索引更新的過程中，舊的索引并沒有被刪除，而是以另一種方式所存在，同時(shí)新的索引不斷增加，在不斷地更新?lián)Q代之后，系統(tǒng)中的索引關(guān)鍵字不斷增多，然而其中被標(biāo)記為刪除的無用索引并不存在相應(yīng)的價(jià)值，不僅占據(jù)了相應(yīng)的內(nèi)存，而且在對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集時(shí)，大量的索引反而需要數(shù)據(jù)庫對大量無用的索引進(jìn)行掃描，降低數(shù)據(jù)庫的處理效率。因此，如果系統(tǒng)的DML操作頻繁，則需要定期對索引進(jìn)行重構(gòu)。技術(shù)人員可以每年兩次對系統(tǒng)中的索引進(jìn)行整理，搜集出其中無用的索引刪除，如果有索引進(jìn)行過更新，則將舊的索引刪除，成立新的索引，以此來保證在降低內(nèi)存的條件下完成索引的真正更新?lián)Q代，釋放無效索引所占據(jù)的內(nèi)存，同時(shí)保持較少的索引量，提升數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理效率。

4 通過數(shù)據(jù)庫分區(qū)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能

數(shù)據(jù)庫分區(qū)指的是將表和索引劃分為不同的區(qū)域，在搜索的過程中，通過明確數(shù)據(jù)所在的區(qū)域來提升數(shù)據(jù)庫性能的一種方法。數(shù)據(jù)庫分區(qū)能夠?qū)⒋蟊砗退饕齽澐譃楦奖愎芾淼亩鄠€(gè)小區(qū)域，在數(shù)據(jù)處理的過程中，相對于整個(gè)大表和索引，小的區(qū)域能夠更快捷地完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析工作，提升了數(shù)據(jù)庫的性能。在將數(shù)據(jù)庫劃分成小的區(qū)域后，數(shù)據(jù)庫所需的管理時(shí)間大幅度降低，同時(shí)數(shù)據(jù)庫的處理能力也會(huì)有效提升，存在故障的數(shù)據(jù)區(qū)域會(huì)自動(dòng)被屏蔽，使得數(shù)據(jù)庫的性能有效提升。數(shù)據(jù)庫分區(qū)能夠增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的可用性，如果數(shù)據(jù)庫中的某一個(gè)表的分區(qū)出現(xiàn)了某種故障，在這種情況下該表的其他區(qū)域數(shù)據(jù)可以繼續(xù)使用，避免了某一種故障影響大量的數(shù)據(jù)，提升了數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用便捷性。同樣這也使得數(shù)據(jù)庫的維護(hù)更為方便，如果某一表中出現(xiàn)了故障，則這一故障只會(huì)使得這一分區(qū)的數(shù)據(jù)不可繼續(xù)使用，在維修時(shí)，只需對這一分區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行維修，降低了維修難度。數(shù)據(jù)庫分區(qū)可以通過分級儲(chǔ)存來提升數(shù)據(jù)庫的性能，不同數(shù)據(jù)的使用頻率不同，高頻率的使用數(shù)據(jù)放在I/O的高端存儲(chǔ)或閃存上，使得在需要時(shí)能夠快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，低頻率的使用數(shù)據(jù)放在I/O的低端存儲(chǔ)上，以此來高效地利用系統(tǒng)的I/O性能，提升數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)速度。此外，數(shù)據(jù)庫分區(qū)最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是在對分區(qū)對象進(jìn)行查詢時(shí)，只需搜索對應(yīng)的分區(qū)即可快速得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，有效提升了數(shù)據(jù)的檢索速度。常見的數(shù)據(jù)庫分區(qū)方式有列表分區(qū)和范圍分區(qū)兩種方式。

以對數(shù)據(jù)庫分區(qū)方式進(jìn)行研究來提升數(shù)據(jù)庫的性能為例，可以選擇Windows server2003 x64的操作系統(tǒng)，選擇8GB內(nèi)存、CPU為AMD? P8384 2.7GHz×2、Oracle 10.2.0.1的配置，在100M共享寬帶的環(huán)境下進(jìn)行測試，測試的數(shù)據(jù)庫為默認(rèn)配置，在測試之前沒有對數(shù)字庫進(jìn)行優(yōu)化，同樣在每一次測試之前都會(huì)將數(shù)據(jù)庫清空緩存并重啟，因此，測試結(jié)果不存在數(shù)據(jù)緩存所造成的影響，保證了數(shù)據(jù)的科學(xué)性。在測試中發(fā)現(xiàn)對于相同的數(shù)據(jù)量、相同分區(qū)個(gè)數(shù)、每一個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)量大致相同的情況下，未分區(qū)性能<范圍分區(qū)性能<列表分區(qū)性能，由此可見，數(shù)據(jù)庫分區(qū)尤其是列表分區(qū)，能夠大幅提升數(shù)據(jù)庫的處理速度;數(shù)據(jù)量越高，列表分區(qū)的優(yōu)勢越明顯。在測試過程中通過SQL分頁來對記錄進(jìn)行查詢，讀取到了15條記錄。分區(qū)字段上配備有全局索引，而其他字段上無相應(yīng)的索引。由測試可以得出結(jié)論，數(shù)據(jù)庫分區(qū)能夠有效提升數(shù)據(jù)庫的性能，而列表分區(qū)比范圍分區(qū)的效果更好，且待處理的數(shù)據(jù)量越多，則列表分區(qū)的效果越明顯。

5 總結(jié)

本文根據(jù)數(shù)據(jù)庫的常見運(yùn)行問題分析了影響數(shù)據(jù)庫運(yùn)行速率的主要原因，并根據(jù)這些原因給出了相關(guān)的解決措施，認(rèn)為可以通過SQL優(yōu)化、索引優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫分析來提升數(shù)據(jù)庫的性能，本文所提出的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化方法適用于大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫，因此希望能夠通過本文的相關(guān)內(nèi)容推進(jìn)我國數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】