【数据库课件】关系系统及其查询优化.ppt

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1、4.1关系系统关系系统的定义关系系统的分类全关系系统12条准则4.2关系系统的查询优化查询优化概述查询优化的一般准则关系代数等价变换规则关系代数表达式的优化算法优化的一般步骤第4章关系系统及其查询优化第4章4.1关系系统关系系统定义支持关系模型的关系数据库管理系统简称关系系统。1．下述关系的DBMS不能称为关系系统1）不支持关系数据结构的系统2）支持关系数据结构，但无δ、π、运算功能的系统3）支持关系数据结构，有δ、π、运算，但要求定义物理存取路径的系统可称为关系系统的DBMS，当且仅当1）支持关系数据结构（关系数据库）

2、2）支持δ、π、运算，且不要求用户定义任何物理存取路径4.1关系系统关系系统分类4．全关系系统：支持关系模型的所有特征。在关系完备系统的基础上，进一步支持实体完整性和参照完整性等。DBⅡ,ORACLE,SYBASE,…已接近这个目标。目前尚无全关系系统。1．表式系统：仅支持关系数据结构，不支持关系操作。2．（最小）关系系统：支持关系数据结构，支持δ、π、∞运算，且不定义物理路径。3．关系完备系统：支持关系数据结构和所有关系代数操作（或功能上与关系代数等价）。DBⅡ,ORACLE,SYBASE,…属于这一类4.1关系系统关

3、系系统分类数据结构数据操作完整性约束表式系统表××(最小)关系系统表选择、投影、连接×关系完备的系统表√×全关系系统√√√4.1关系系统全关系系统12条准则0.一个关系型的DBMS必须能完全通过它的关系能力来管理数据库准则1：信息准则。关系型DBMS的所有信息都应在逻辑一级上用一种方法即表中的值显式地表示准则2：保证访问准则。依表名、主码、列名的组合，保证能以逻辑方式访问关系数据库中的每个数据项。（独立于物理结构）准则3：空值的系统化处理。支持NULL的概念准则4：基于关系模型的动态的联机数据字典。（以关系的形式存储元数

4、据）准则5：统一的数据子语言准则。一体化的统一的数据子语言4.1关系系统全关系系统12条准则准则6：视图准则。所有理论上可更新的视图也应该允许由系统更新。准则7：高级的插入、修改、删除操作。以关系为对象进行操作准则8：数据物理独立性准则9：数据逻辑独立性准则10：数据完整性的独立性。用DDL定义并存储在数据字典中，独立于应用程序准则11：分布独立性准则12：无破坏准则4.2关系系统的查询优化查询优化概述●查询处理的过程查询语句查询输出关系代数表达式执行计划语法分析与翻译执行引擎优化器数据有关数据的统计信息4.2关系系统的

5、查询优化查询优化概述●实际系统的查询优化步骤1.将查询转换成某种内部表示，通常是语法树2.根据一定的等价变换规则把语法树转换成标准（优化）形式3.选择低层的操作算法对于语法树中的每一个操作根据存取路径、数据的尺寸、数据的存储分布、存储数据的聚簇等信息来计算各种执行算法的执行代价选择代价小的执行算法4.生成查询计划(查询执行方案)4.2关系系统的查询优化查询优化概述●常用查询优化技术用启发式规则来缩减查询计划的搜索空间利用统计信息估算执行代价基于代价●代价模型集中式数据库单用户系统：总代价=I/O代价+CPU代价多用户系统

6、：总代价=I/O代价+CPU代价+内存代价分布式数据库总代价=I/O代价+CPU代价[+内存代价]+通信代价4.2关系系统的查询优化查询优化概述●一个实例:求选C2课程的学生名SELECTSNAMEFROMStudent，SCWHEREStudent.Sno=SC.SnoANDCno=‘C2’；外存：Student:1000条,SC:10000条,选修2号课程:50条一个内存块装元组:10个Student,或100个SC,内存中一次可以存放:5块Student元组,1块SC元组和若干块连接结果元组读写速度：20块/秒连接

7、方法：基于数据块的嵌套循环法假设4.2关系系统的查询优化查询优化概述●一个实例1.Ｑ1＝ПSname(бStudent.Sno=SC.Sno∧SC.Cno=‘c2‘(Student×SC))①Student×SC读取总块数=读Student表块数+读SC表遍数*每遍块数=1000/10+(1000/(10×5))×(10000/100)=2100读数据时间=2100/20=105秒中间结果大小=1000*10000=107(1千万条元组)写中间结果时间=10000000/10/20=50000秒②б读数据时间=50000

8、秒③П总时间=105＋50000＋50000秒=100105秒=27.8小时4.2关系系统的查询优化查询优化概述2.Ｑ2＝ПＳname(бSC.Cno='2'(StudentSC))①读取总块数=2100块读数据时间=2100/20=105秒中间结果大小=10000（减少1000倍）写中间结果时间=10000/10/