目前，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)中的核心技術(shù)，同時也是信息化建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)經(jīng)過幾個階段的發(fā)展，已經(jīng)在商業(yè)領(lǐng)域得到了迅速和廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展和不斷進步提供了發(fā)展的原動力，如今的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)呈現(xiàn)出標準化、網(wǎng)絡(luò)化、大型化和智能化的趨勢。

　　【摘要】目前，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)中的核心技術(shù)，同時也是信息化建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的軟件。如今的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)呈現(xiàn)出標準化、網(wǎng)絡(luò)化、大型化和智能化的趨勢。國外數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由于研究的時間比較早，其技術(shù)比較先進。我國雖然也自主研發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但是和國外的產(chǎn)品相比還有一定的差距。本文以國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)OSCAR為例，重點闡述了查詢優(yōu)化的一些關(guān)鍵技術(shù)和具體實現(xiàn)方法。

　　【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),查詢優(yōu)化,選擇性因子,關(guān)鍵技術(shù)

　　1引言

　　我國從宏觀政策方面也給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一定的扶持，例如國家的863計劃就專門設(shè)立了“數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其應(yīng)用”。本文以國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)OSCAR為例，重點闡述了查詢優(yōu)化的一些關(guān)鍵技術(shù)和具體實現(xiàn)方法。

　　2查詢優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1查詢優(yōu)化的一般準則

　　查詢優(yōu)化的一般準則能改善一定程度的查詢效率，但是并不是改善程度最好，策略最好的。查詢優(yōu)化的一般準則如表1所示。

　　2.2查詢優(yōu)化的規(guī)則系統(tǒng)

　　神州OSCAR數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，應(yīng)用范圍廣泛，該數(shù)據(jù)庫主要基于Client/Server的結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)又分為物理結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、進程和內(nèi)存結(jié)構(gòu)四個方面。同時OSCAR數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有強大的規(guī)則系統(tǒng)，該規(guī)則系統(tǒng)可以實現(xiàn)不明確試圖和試圖的更新。例如位于分析器和優(yōu)化器之間的重寫系統(tǒng)，其作用是分析傳回的用戶查詢信息。當(dāng)重寫規(guī)則被定義之后，重寫系統(tǒng)將對傳回的用戶查詢進行內(nèi)部操作。

　　2.3查詢優(yōu)化預(yù)處理

　　查詢優(yōu)化預(yù)處理是在真正的優(yōu)化處理之前進行的操作，主要是為了進行更加高效地查詢規(guī)劃，查詢預(yù)處理包括對目標列的預(yù)處理、條件表達式的預(yù)處理和對集合操作的預(yù)處理。例如對目標列的預(yù)處理首先要補全目標列，然后需要確保表定義中的順序和查詢樹的順序一致。對條件的預(yù)處理需要把條件表達式需要把NOT下推或盡可能去掉NOT，或者把條件表達式轉(zhuǎn)換成析取范式或者合取范式。對集合的預(yù)處理操作又可分為Except、Union和Intersect等。

　　2.4查詢優(yōu)化的邏輯優(yōu)化

　　邏輯優(yōu)化的完成主要依靠索引來完成，主要是進行物理上的優(yōu)化過程，從而使用邏輯優(yōu)化來完成查詢的計算過程。邏輯優(yōu)化主要包括兩個方面。

　　“AND”的優(yōu)化過程。在進行優(yōu)化時第一步是要找出含有“AND”的邏輯表達式，然后查詢是否存在可以使用索引的子查詢表達式，如果不存在則采用掃描的方式進行邏輯運算。如果存在可以使用索引的子查詢表達式，就需要先計算中查詢表達式，最后利用查詢表達式的運算結(jié)果計算其余的查詢表達式。

　　“OR”的優(yōu)化過程。“OR”的優(yōu)化過程和“AND”的優(yōu)化過程基本思路一致，都需要在子查詢表達式中找出是否存在可以使用的索引。如果不存在可以使用的索引，當(dāng)子查詢表達式存在多個時，就要調(diào)整子查詢表達式的運算順序，從而得到中間結(jié)果，把中間結(jié)果最后進行“或”計算后得到最后的計算結(jié)果。如果存在可以使用的索引，就需要使用索引得到中間計算結(jié)果。

　　3實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢優(yōu)化的算法

　　算法是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢優(yōu)化的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，目前成熟的算法也很多，不同的算法查詢優(yōu)化的效果也更不相同，本文重點介紹兩種。3.1存取方法和存儲路徑分析

　　查詢優(yōu)化器的一個重要功能就是如果選擇檢索數(shù)據(jù)，然后構(gòu)造良好的執(zhí)行計劃。在OSCAR數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中主要采用下面三種存取方法和存儲路徑。

　　順序掃描。順序掃描需要讀取信息表中全部元組，檢查每一個元組是否滿足WHERE的條件，對于任意一個信息表，需要從頭到尾的按照順序掃描一遍，需要花費的時間相對較長。為了提高掃描效率，可以使用多塊讀取的方式。

　　索引掃描。利用建立的多列或單列索引，可以提高檢索的效率。當(dāng)語句訪問到的索引是唯一時，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將直接而非表中讀出索引列的數(shù)值。根據(jù)索引掃描方式的不同，又可分為唯一（Unique）和范圍（Range）兩種類型。

　　利用TID進行存取。利用TID進行掃描是查找單個記錄最快捷的方法，首先給數(shù)據(jù)庫中的每一個元組規(guī)定唯一的一個TID，每一個元組的TID包含兩個方面的信息，分別是元組在數(shù)據(jù)塊中的位置和數(shù)據(jù)文件，然后利用這個唯一的TID檢索表。

　　3.2SYSTEM-R代價估算算法分析

　　SYSTEM-R是代價估算算法的一種，該算法主要是從CPU和I/O的開銷上進行考慮的，SYSTEM-R代價估算法的數(shù)學(xué)計算公式如下：

　　Cost=P+W*T（公式1-1）

　　上述公式中，P主要代表I/O的開銷。T代表了CPU的開銷，其中W是一個權(quán)重，表示在一次查詢中更重視CPU的開銷還是I/O的開銷。

　　對于每一次查詢優(yōu)化時的索引，P和W的數(shù)值還要受到選擇性因子的限制，選擇性因子由于是函數(shù)，具有多種可能性，在SYSTEM-R是代價估算算法中，選擇性因子被固化在表2中。

　　4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中查詢優(yōu)化的實現(xiàn)

　　4.1性能設(shè)計

　　在進行查詢優(yōu)化時可以發(fā)現(xiàn)，一些語句僅僅是常數(shù)不同，它們具有相同的查詢語句。為了提高數(shù)據(jù)庫查詢的效率，當(dāng)把常數(shù)指定到一定范圍時，就可以把具有相同模式的查詢語句進行常數(shù)替換。從而實現(xiàn)相同模式的查詢語句僅僅做一次語法分析，從而節(jié)省了查詢時間，為了查詢優(yōu)化，首先需要對查詢語句進行緩沖，該部分內(nèi)容又可分為提取查詢計劃和保持新的查詢計劃兩個步驟進行。

　　4.2體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　SPC的信息流圖如圖1所示。

　　從圖1可以看出，各個模塊直接的信息交換是依靠參數(shù)實現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)通信庫相對與SPC查詢緩沖模塊而言是數(shù)據(jù)輸入模塊，當(dāng)SPC查詢緩沖模塊發(fā)出查詢計劃時，查詢執(zhí)行模塊就要進行查詢。

　　4.3關(guān)鍵算法

　　為了提高查詢效率，優(yōu)化查詢結(jié)果，本文采用hash函數(shù)保持語法數(shù)和查詢語句，如果hash函數(shù)設(shè)計不好，會造成一些沖突，從而降低hash表的效率。本文設(shè)計的一個經(jīng)驗字符串的hash函數(shù)如下：

　　unsignedinthash（char*str）

　　{

　　Registerunsignedinth；

　　Registerunsignedchar*p；

　　for（h=0，p=（Registerunsignedchar*）str；*p；p++）

　　h=*p-h+h<<5；

　　returnh；

　　}

　　實踐證明，使用該字符串hash函數(shù)效能較好，效率較高。

　　5結(jié)束語

　　為了適應(yīng)飛速發(fā)展的業(yè)務(wù)需求，未來的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)需要更強大的功能，更快的運行速度，為了使我國自主研發(fā)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有更好的性能，能夠縮短和外國主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫的差距，需要我們從核心技術(shù)出發(fā)，早日開發(fā)出國際一流的產(chǎn)品。

　　參考文獻

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　　[2]趙艷平.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成與發(fā)展[J].科技信息.2011（07）.

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