分布式数据库中的查询处理和优化发布订阅系统

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1、第三章分布式数据库中的查询处理和优化发布/订阅系统王静张洪梅王蕾主要内容：3.1分布式查询优化概述3.2分布式查询优化中的基础知识3.3分布式查询的分类和层次结构3.4基于关系代数等价变换的查询优化处理3.5基于半连接算法的查询优化处理3.6基于直接连接算法的查询优化处理3.7直接连接操作的常用策略3.8小结3.1分布式查询优化概述分布式查询处理是用户与分布式数据库系统的接口，也是分布式数据库研究的主要问题之一。3.1.1分布式查询优化的目标——总代价最小集中式CPU,I/O代价分布式CPU,I/O通讯代价——时间代价响应时间3.1.2分布式查询优化的准则和代价估算1.查询优化的准则

2、分布式查询优化的准则是使通信费用最低和响应时间最短，即以最小的总代价，在最短的响应时间内获得需要的数据。2.查询代价分析（1）在远程通信网络中常常以减少传输的次数和数据量作为优化的重要目标。（2）在高速局域网中以响应时间作为优化目标在某些情况下，查询处理同时以减少通信费用和响应时间为优化目标。3.查询代价的估算方法设一个查询执行的预期代价为QC，则代价公式集中式:QC=I/O代价+CPU代价分布式：QC=I/O代价+CPU代价+通讯代价通信代价（粗略计算）TC(X)=传输延迟时间C0+(数据传输速率C1*传输数据量X)3.1.3分布式查询策略的重要性在分布式数据库系统中，查询优化包括两

3、个内容：查询策略优化和局部处理优化，而查询策略优化尤为重要。例3.1在教学数据库里，有S(S#,SNAME,AGE,SEX)有104个元组，在站点A存放C(C#,CNAME,TEACHER)有105个元组，在站点B存放SC(S#,C#，GRADE)有106个元组，在站点A存放假定：若每个元组的长度均为100b通信系统的传输速度为104b/s通信延迟时间为1s问题:要求查出所有选修‘MATHS’课的男同学的学号和姓名。解：SQL语句是：SELECTS#,SNAMEFROMS,C,SCWHERES.S#=SC.S#ANDC.C#=SC.C#(连接条件)ANDSEX=‘男’ANDCNAME=

4、‘MATHS’(选择条件)通讯代价的估算公式：T=传输延迟时间C0+(传输数据量X*数据传输速率C1)=(传输次数*1)+(传输的bit数/104)为了实现这一查询，可以有六种可能的查询策略，下面分别对六种策略进行代价估算。策略1：A传CB把关系C传输到A地，在A地处理查询T1=1+(105*100/104)S,SC通信1次C≈103秒≈16.7分钟策略2：A传S,SCB把关系S和SC传输到B地，在B地处理查询T2=2+(104+106)*100/104S,SC通信2次C≈10100秒≈2.8小时策略3：A问105B先在A地求出男学生的成绩元组有105，再根据C#的值询问B地，核答10

5、5实是否C=‘MATHS’,T3≈(2*105*1)S,SCC=2*105秒≈2.3天策略4：A问10B先在B地求出‘MATHS’的元组，有10个，再根据C#的值询问A地的S,SC答10的连接，核实是否为选修‘MATHS’的S,SCC男生,T4≈(2*10*1)=20秒策略5：A传输105B先在A地求出男生选课元组，有105个，再把结果传输到B地，在B地执S,SC通信1次C行查询，T5=1+(105*100)/104≈1000秒=16.7分钟策略6：A传输10B先在B地求出‘MATHS’的元组，有10个，再把结果传输到A地，在A地执行查S,SC通信1次C询，T6=1+(10*100)/

6、104≈1秒3.2分布式查询优化中的基础知识3.2.1用关系代数表达式和SQL语句表示一个查询例3.2三个全局关系：学生信息表：S(S#,SNAME,AGE,SEX)课程设置关系：C(C#,CNAME,TEACHER)选课关系：SC(S#,C#，GRADE)查询选修课程号为‘C03’的学生姓名。SQL语句与关系代数表达式的等价描述SELECTSNAMEFROMS,SCWHERES.S#=SC.S#ANDSC.C#=‘C03’;代数描述E1=sname(s.s#=sc.s#andsc.c#=‘C03’(S×SC))SELECTSNAMEFROMSWHERES.S#IN(SELECTS

7、C.S#FROMSCWHEREC#=‘C03’)代数描述E2=sname(s.s#=sc.s#(S×(sc.c#=‘c03’(SC))))SELECTSNAMEFROMS,(SELECTSC.S#FROMSCWHEREC#=‘C03’)SCWHERES.S#=SC.S#;代数描述E3=sname(S∞(sc.c#=‘c03’(SC)))E3的执行效率最好。3.2.2查询树对一个关系代数表达式表示查询，进行语法分析，可以得到一棵语法树。