SQL Server調優系列進階篇（查詢優化器的執行方式）

指尖流淌發表於2014-12-22
SQLServer優化

前言

前面我們的幾篇文章介紹了一系列關於運算子的基礎介紹，以及各個運算子的優化方式和技巧。其中涵蓋：檢視執行計劃的方式、幾種資料集常用的連線方式、聯合運算子方式、並行運算子等一系列的我們常見的運算子。有興趣的童鞋可以點選檢視。

本篇介紹在SQL Server中查詢優化器的工作方式，也就是一個好的執行計劃的形成，是如何評估出來的，作為該系列的進階篇。

廢話少說，開始本篇的正題。

技術準備

資料庫版本為SQL Server2008R2，利用微軟的一個更簡潔的案例庫（Northwind）進行分析。

正文內容

在我們將寫好的一個T-SQL語句拋給SQL Server準備執行的時候，首選要經歷的過程就是編譯過程，當然如果此語句以前在SQL Server中執行過，那麼將檢測是否存在已經快取的編譯過的執行計劃，用以重用。

但是，執行編譯的過程需要執行一系列的優化過程，關於優化過程大致分為兩個階段：

1、首先，SQL Server對我們寫的T-SQL語句先執行一些簡化，通常由查詢本身來尋找互動性及重新安排操作的順序。

在此過程中，SQL Server側重於語句寫法調整，而不過多的考慮成本或者分析索引可用性的等，最重要的目標就是產生一個有效的查詢。

然後，SQL Server才會載入後設資料，包括索引的統計資訊，進入第二個階段。

2、在這個階段才是SQL Server一個複雜的優化過程，這個階段SQL Server會根據上一階段形成的執行計劃運算子進行評估和嘗試，甚至於重組執行計劃，所以相對這個優化過程是一個耗時的過程。

通過如下流程圖，來理解該過程：

1

這個圖看上去有點複雜，我們來詳細分析下，其實就是將這個優化階段分為3個子階段

<1>這個階段僅考慮序列計劃，也就說單處理器執行，如果這個階段找到了一個好的序列計劃，優化器就不會進入下一階段。所以對於資料量少的情況，或者執行語句簡單的情況下，基本採用的都是序列計劃。

當然，如果這個階段開銷比較大，那麼會進入到第2個階段，再進行優化。

<2>這個階段首先對第1階段的序列計劃進行優化，然後如果環境支援並行化操作，則進行並行化操作，通過進行比較，然後進行優化後的成本如果比較低則輸出執行計劃，如果成本還是比較高，則進入第2階段，再繼續優化。

<3>其實到達這個階段就是優化的最後一個階段了，這個階段會對第2個階段中採用序列和並行的比較結果進行最後一步優化，如果序列執行好那就進一步優化，當然如果並行執行好的話，則再繼續並行優化。

其實第3階段是查詢優化器的無奈之舉，當到達第3階段了就是一個補救階段，只能最後做優化了，優化完好不好的就只能按照這個執行計劃執行了。

那麼上述過程中，各個階段的優化的原則有哪些：

關於這些優化器的最重要原則的就是：儘可能的減少掃描範圍，不管是表或者索引，當然走索引比表好，索引的量也是越少越好，最理想的情況是隻有一條或者幾條。

所以，SQL Server也尊重上述原則，一直圍繞著這個原則去優化。

一、篩選條件分析

所謂的篩選條件，其實就是我們所寫的T-SQL語句中的WHERE語句後面的條件，我們會通過這裡面的語句進行儘量縮小資料掃描範圍，SQL Server通過這些語句來優化。

一般格式如下：

column operator <constant or variable>

或者

<constant or variable> operator column

而這上面格式中operator包括：=、>、<、=>、<=、BETWEEN、LIKE

比如：name=’liudehua’、price>4000、4000<price、name like ‘liu%’、name=’liudehua’ AND price >1000

上面這些語句是我們寫的語句中最常用的方式，並且這種方式也將被SQL Server用來減少掃描，並且這些列被索引覆蓋，那將盡量採取索引進行獲取值，但是SQL Server也不是萬能的，有些寫法它也是不能識別的，也是我們寫語句要避免的：

a、where name like ‘%liu’這貨就不能被SQL Server優化器識別，所以它只能通過全表掃描或者索引掃描執行。

b、name=’liudehua’ OR price >1000，這個同樣也是失效的，因為它不能利用兩個的篩選條件進行逐步減少掃描。

c、price+4>100這個同樣不被識別

d、name not in (‘liudehua’、‘zhourunfa’)，當然還有類似的：NOT 、NOT LIKE

舉個例子：

SELECT CustomerID FROM Orders
WHERE CustomerID='Vinet'

SELECT CustomerID FROM Orders
WHERE UPPER(CustomerID)='VINET'

2

所以上述的方式寫語句的時候需要儘量避免，或者採取變通的方式實現。

二、索引優化

經過上面的篩選範圍的確定之後，SQL Server緊接著開始索引的選擇，首先要確定的第一件事就是篩選欄位是否存在索引項，也就是說是否被索引覆蓋。

當然，如果查詢項為索引覆蓋最好，如果不被索引覆蓋，那麼為了充分利用索引的特性，就引入了書籤查詢（bookmark）部分。

所以，鑑於此，我們在建立索引的時候，所參考的屬性值就為篩選條件的列了。

關於利用索引優化的選擇：

CREATE INDEX EmployeesName ON Employees(FirstName,LastName)
INCLUDE(HIREDATE) WITH(ONLINE=ON)
GO

SELECT FirstName,LastName,HireDate,EmployeeID 
FROM Employees
WHERE FirstName='Anne'

3

當然也不盡然只要查詢列存在索引覆蓋就執行索引查詢，這取決於掃描的內容的多少，所以對於索引的利用程度還取決獲取內容的多少

來舉個例子：

CREATE INDEX NameIndex  ON person.contact(FirstName,LastName)
GO

SELECT * FROM Person.Contact
WHERE FirstName LIKE 'K%'

SELECT * FROM Person.Contact
WHERE FirstName LIKE 'Y%'
GO

完全相同的查詢語句，來看執行計劃：

4

完全相同的查詢語句，產生的查詢計劃完全不同，一個是索引掃描，一個則是高效的索引查詢。

這裡我只告訴你：FirstName like ‘K%’的有1255行；而FirstName like ‘Y%’只有37行，其中

其實，關於這裡的原因就是統計資訊在作怪了。

所以，特定的T-SQL語句不一定生成特定的查詢計劃，同樣特定的查詢計劃不一定是最優的方式，影響的它的因素很多：關於索引、關於硬體、關於表內容、關於統計資訊等諸多因素影響。

關於統計資訊這塊是大篇幅內容，我們放在以後的篇幅中介紹，有興趣的可以提前關注。

有問題可以留言或者私信，隨時恭候有興趣的童鞋加入SQL SERVER的深入研究。共同學習，一起進步。

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