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DB2 優(yōu)化器中針對(duì) JOIN 語(yǔ)句的結(jié)果集估計(jì)

作者：佚名
數(shù)據(jù)庫(kù)
我們大家都知道DB2 優(yōu)化器在為 SQL 語(yǔ)句生成執(zhí)行計(jì)劃時(shí)，都會(huì)對(duì)每個(gè)步驟產(chǎn)生的結(jié)果集大小進(jìn)行估計(jì)，這就是優(yōu)化器的基估計(jì)。

在所有 SQL 語(yǔ)句基估計(jì)過(guò)程中，以 JOIN 語(yǔ)句的計(jì)算過(guò)程最復(fù)雜，而 JOIN 語(yǔ)句恰恰是進(jìn)行性能優(yōu)化的重點(diǎn)。本文主要關(guān)注的是 DB2 優(yōu)化器在進(jìn)行基估計(jì)時(shí)采用的相關(guān)計(jì)算方法、輸入等。

簡(jiǎn)介

優(yōu)化器是 DB2 的心臟和靈魂(可以把它類(lèi)比成寶馬 730 或波音 747 的發(fā)動(dòng)機(jī)引擎一樣)。它分析 SQL 語(yǔ)句并確定可以滿(mǎn)足每條語(yǔ)句的最有效的存取路徑。 DB2 SQL 優(yōu)化器可以估計(jì)每個(gè)備選訪問(wèn)計(jì)劃的執(zhí)行成本，并根據(jù)其估計(jì)結(jié)果選擇一個(gè)最佳訪問(wèn)計(jì)劃。

在優(yōu)化器在優(yōu)化一個(gè) SQL 語(yǔ)句的過(guò)程中使用到兩個(gè)非常重要的概念：selectivity 和 cardinality 。 selectivity 是指一個(gè) SQL 操作的得出結(jié)果集占原來(lái)結(jié)果集的百分比，而 cardinality 就是指一個(gè) SQL 操作的得出結(jié)果集的行數(shù)。

為正確地確定每種訪問(wèn)計(jì)劃的成本，DB2 優(yōu)化器都會(huì)對(duì)每個(gè)步驟產(chǎn)生的結(jié)果集大小即返回的行數(shù)進(jìn)行估計(jì)，這就是優(yōu)化器的基估計(jì)。 DB2 優(yōu)化器需要準(zhǔn)確的基數(shù)估計(jì)值?；鶖?shù)估計(jì)是這樣一種過(guò)程：在應(yīng)用了謂詞或執(zhí)行了聚集之后，優(yōu)化器使用統(tǒng)計(jì)信息確定部分查詢(xún)結(jié)果的大小。對(duì)于訪問(wèn)計(jì)劃的每個(gè)操作符，優(yōu)化器將估計(jì)該操作符的基數(shù)輸出。一個(gè)或更多謂詞的應(yīng)用可以減少輸出流基數(shù)。

JOIN 謂詞

當(dāng)我們?cè)?SQL 里面需要對(duì)多個(gè)表進(jìn)行 join 的時(shí)候，DB2 會(huì)首先選擇其中的 2 個(gè)表進(jìn)行 join，并獲取到一個(gè)中間的結(jié)果集，然后 DB2 可能會(huì)用這個(gè)中間的結(jié)果集和第三個(gè)表做 join，再次獲得中間的結(jié)果集(當(dāng)然也可能是把另外 2 個(gè)表做 join，然后把兩個(gè)中間的結(jié)果集進(jìn)行 join 操作)，不管是怎么操作，DB2 一次能夠 join 的表的個(gè)數(shù)肯定是兩個(gè)。因此當(dāng)優(yōu)化器在考慮 Join 如何處理的時(shí)候，join 的順序就是一個(gè)很重要的問(wèn)題，因?yàn)槲覀兛偸窍Ｍ軌蛟谧铋_(kāi)始就把結(jié)果集控制的盡量小。

一個(gè) JOIN 謂詞一般描述如下所示：

  1. T1.joincol=T2.joincol 

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，Where 子句中除 JOIN 謂詞外，一般都還有本地謂詞，形式如下：

  1. T1.joincol=T2.joincol and T1.filter=literal_1 and T2.filter=literal_2 

謂詞 T1.filter=literal_1 用于對(duì) T1 表進(jìn)行過(guò)來(lái)，T2.filter=literal_2 用于多 T2 表進(jìn)行過(guò)濾，然后兩個(gè)經(jīng)過(guò)過(guò)濾的表進(jìn)行 JOIN 操作。至于 JOIN 采用 hash join 還是 Merge Join 或者 NestLoop Join 取決于 DB2 的優(yōu)化級(jí)別、參數(shù)設(shè)置以及成本估計(jì)。

DB2 Join 謂詞選擇性計(jì)算公式如下：

  1. Selectivity (T1.y = T2.y)= 1/max(colcard(T1. joincol), colcard(T2. joincol)) 

其中，colcard(T1. joincol) 指 T1 表 joincol 列的不同值的個(gè)數(shù)，colcard(T2. joincol) 指 T2 表 joincol 列的不同值的個(gè)數(shù)，兩者取較大的一個(gè)作為 Join 謂詞計(jì)算依據(jù)。此公式存在兩個(gè)假設(shè)：

包含性，即 T2. joincol 的所有取值都在 T1 joincol 取值范圍內(nèi)，反之也行。

均衡性，即兩個(gè)連接列上的數(shù)據(jù)分布均勻。

DB2 優(yōu)化器中針對(duì) JOIN 語(yǔ)句的結(jié)果集估計(jì)

作者: 駱洪青, 　出處:IT專(zhuān)家網(wǎng)論壇,　責(zé)任編輯: 陳子琪,　2009-06-24 07:00

DB2 優(yōu)化器在為 SQL 語(yǔ)句生成執(zhí)行計(jì)劃時(shí)，都會(huì)對(duì)每個(gè)步驟產(chǎn)生的結(jié)果集大小進(jìn)行估計(jì)，這就是DB2 優(yōu)化器的基估計(jì)。在所有 SQL 語(yǔ)句基估計(jì)過(guò)程中，以 JOIN 語(yǔ)句的計(jì)算過(guò)程最復(fù)雜，而 JOIN 語(yǔ)句恰恰是進(jìn)行性能優(yōu)化的重點(diǎn)。

DB2 Join 謂詞基估計(jì)計(jì)算公式如下：

  1. Join Cardinality =Join Selectivity *   
  2. filtered cardinality(t1) *   
  3. filtered cardinality(t2)  

其中 filtered cardinality(t1) 是在 T1 表上應(yīng)用本地謂詞后獲得結(jié)果集，filtered cardinality(t2) 是在 T2 表上應(yīng)用本地謂詞后獲得結(jié)果集。

示例#p#

創(chuàng)建測(cè)試表

我們創(chuàng)建以下測(cè)試表：

T1 表?yè)碛?10000 行數(shù)據(jù)。參加進(jìn)行 JOIN 操作的列 join1 數(shù)據(jù)均勻分布，取值范圍在 0 ～ 29 之間，沒(méi)有空值。對(duì) T1 進(jìn)行過(guò)濾的列 filter1 數(shù)據(jù)也均勻分布，取值在在 0 ～ 24 之間。 V1 列從 0 自然增長(zhǎng)到 9999 。

T2 表?yè)碛?10000 行數(shù)據(jù)。參加進(jìn)行 JOIN 操作的列 join2 數(shù)據(jù)均勻分布，取值范圍在 0 ～ 29 之間，沒(méi)有空值。對(duì) T2 進(jìn)行過(guò)濾的列 filte2r 數(shù)據(jù)也均勻分布，取值在在 0 ～ 24 之間。 V2 列從 0 自然增長(zhǎng)到 9999 。

  1. drop table db2inst1.t1;   
  2. CREATE TABLE db2inst1.t1   
  3. ( Filter1 int, join1 int , v1 int, padding1 char(1)   
  4. )   
  5. NOT LOGGED INITIALLY   
  6. ;   
  7. INSERT INTO db2inst1.t1 (filter1, join1, v1,padding1)   
  8. WITH TEMP (COUNTER, filter1, join1, v1,padding1) AS   
  9. ( VALUES (0, MOD(INT(RAND() * 1000), 25),MOD(INT(RAND() * 1000), 30), 0, 'A')   
  10. UNION ALL SELECT (COUNTER + 1),MOD(INT(RAND() * 1000), 25),   
  11. MOD(INT(RAND() * 1000), 30), (COUNTER + 1), 'A' FROM TEMP WHERE (COUNTER + 1) < 10000   
  12. )   
  13. SELECT Filter1, join1, v1,padding1   
  14. FROM TEMP   
  15. ;   
  16. drop table db2inst1.t2;   
  17. CREATE TABLE db2inst1.t2   
  18. ( Filter2 int, Join2 int , V2 int, Padding2 char(1)   
  19. )   
  20. NOT LOGGED INITIALLY   
  21. ;   
  22. INSERT INTO db2inst1.t2 (filter2, join2, v2,padding2)   
  23. WITH TEMP (COUNTER, filter2, join2, v2,padding2) AS   
  24. ( VALUES (0, MOD(INT(RAND() * 1000), 50),MOD(INT(RAND() * 1000), 40), 0, 'A')   
  25. UNION ALL SELECT (COUNTER + 1),MOD(INT(RAND() * 1000), 50),MOD(INT(RAND() * 1000), 40),   
  26. (COUNTER + 1), 'A' FROM TEMP WHERE (COUNTER + 1) < 10000   
  27. )   
  28. SELECT Filter2, join2, v2,padding2   
  29. FROM TEMP   
  30. ;  

在表創(chuàng)建完成后，我們收集 T1 和 T2 的統(tǒng)計(jì)信息，在收集統(tǒng)計(jì)信息是只包括表的基本統(tǒng)計(jì)和列的統(tǒng)計(jì)信息，不包括列的分布信息。

  1. db2 "runstats on table db2inst1.t1 on all COLUMNS "   
  2. db2 "runstats on table db2inst1.t2 on all COLUMNS "  

使用 db2look 從系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)視圖中提取 T1、T2 的統(tǒng)計(jì)信息如下。

表 1. T1 統(tǒng)計(jì)信息

統(tǒng)計(jì)屬性 值 說(shuō)明

表 CARD 10000 表的行數(shù)

表 NPAGES 68 表占用的頁(yè)面數(shù)

列 FILTER1 的 COLCARD 25 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 FILTER1 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

列 JOIN1 的 COLCARD 30 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 JOIN1 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

表 2. T2 統(tǒng)計(jì)信息

統(tǒng)計(jì)屬性 值 說(shuō)明

表 CARD 10000 表的行數(shù)

表 NPAGES 68 表占用的頁(yè)面數(shù)

列 FILTER2 的 COLCARD 50 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 FILTER2 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

列 JOIN2 的 COLCARD 40 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 JOIN2 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

測(cè)試一

我們首先執(zhí)行以下查詢(xún)來(lái)驗(yàn)證公式。

  1. select count(*)   
  2. from (   
  3. select   
  4. t1.v1, t2.v1   
  5. from   
  6. t1,   
  7. t2   
  8. where   
  9. t1.filter = 1   
  10. and t2.join1 = t1.join1   
  11. and t2.filter = 1 )   
  12. as b;  

在表創(chuàng)建完成后，我們收集 T1 和 T2 的統(tǒng)計(jì)信息，在收集統(tǒng)計(jì)信息是只包括表的基本統(tǒng)計(jì)和列的統(tǒng)計(jì)信息，不包括列的分布信息。

  1. db2 "runstats on table db2inst1.t1 on all COLUMNS "   
  2. db2 "runstats on table db2inst1.t2 on all COLUMNS "  

使用 db2look 從系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)視圖中提取 T1、T2 的統(tǒng)計(jì)信息如下。

表 1. T1 統(tǒng)計(jì)信息

統(tǒng)計(jì)屬性 值 說(shuō)明

表 CARD 10000 表的行數(shù)

表 NPAGES 68 表占用的頁(yè)面數(shù)

列 FILTER1 的 COLCARD 25 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 FILTER1 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

列 JOIN1 的 COLCARD 30 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 JOIN1 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

表 2. T2 統(tǒng)計(jì)信息

統(tǒng)計(jì)屬性 值 說(shuō)明

表 CARD 10000 表的行數(shù)

表 NPAGES 68 表占用的頁(yè)面數(shù)

列 FILTER2 的 COLCARD 50 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 FILTER2 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

列 JOIN2 的 COLCARD 40 列的不同取值個(gè)數(shù)

列 JOIN2 的 NUMNULLS 0 列的空值行數(shù)

測(cè)試一

我們首先執(zhí)行以下查詢(xún)來(lái)驗(yàn)證公式。

  1. select count(*)   
  2. from (   
  3. select   
  4. t1.v1, t2.v1   
  5. from   
  6. t1,   
  7. t2   
  8. where   
  9. t1.filter = 1   
  10. and t2.join1 = t1.join1   
  11. and t2.filter = 1 )   
  12. as b;  

以上的相關(guān)內(nèi)容就是對(duì)DB2 優(yōu)化器中針對(duì) JOIN 語(yǔ)句的結(jié)果集估計(jì)的介紹，望你能有所收獲。

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責(zé)任編輯：佚名 來(lái)源： aa25.cn
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