使用人工智能技術(shù)自動(dòng)對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行重寫

1、使用人工智能技術(shù)自動(dòng)對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行重寫SQL語(yǔ)句的優(yōu)化是將性能低下的SQL語(yǔ)句轉(zhuǎn)換成目的相同的性能優(yōu)異的SQL語(yǔ)句。人工智能自動(dòng)SQL優(yōu)化就是使用人工智能技術(shù)，自動(dòng)對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行重寫，從而找到 性能最好的等效SQL語(yǔ)句。數(shù)據(jù)庫(kù)性能的優(yōu)化一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的生命周期可以分成：設(shè)計(jì)、開發(fā)和成品三個(gè)階段。在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行數(shù) 據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化的成本最低，收益最大。在成品階段進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化的成本最高，收益最 小。數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化通?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)和應(yīng)用程序的優(yōu)化來(lái) 進(jìn)行。最常見的優(yōu)化手段就是對(duì)硬件的升級(jí)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù) 參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化所獲得的性能提升，全部加

2、起來(lái)只占數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能提升的40%左右，其余 的60%系統(tǒng)性能提升來(lái)自對(duì)應(yīng)用程序的優(yōu)化。許多優(yōu)化專家認(rèn)為，對(duì)應(yīng)用程序的優(yōu)化可以 得到80%的系統(tǒng)性能的提升。應(yīng)用程序的優(yōu)化應(yīng)用程序的優(yōu)化通?？煞譃閮蓚€(gè)方面：源代碼和SQL語(yǔ)句。由于涉及到對(duì)程序邏輯的 改變，源代碼的優(yōu)化在時(shí)間成本和風(fēng)險(xiǎn)上代價(jià)很高，而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能的提升收效有限。為什么要優(yōu)化SQL語(yǔ)句SQL語(yǔ)句是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作的惟一途徑，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能起著決定性的作用。SQL語(yǔ)句消耗了 70%至90%的數(shù)據(jù)庫(kù)資源。SQL語(yǔ)句獨(dú)立于程序設(shè)計(jì)邏輯，對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行優(yōu)化不會(huì)影響程序邏輯。SQL語(yǔ)句有不同的寫法，在性能上的差異非常大。SQL語(yǔ)句易學(xué)

3、，但難精通。優(yōu)化SQL語(yǔ)句的傳統(tǒng)方法是通過(guò)手工重寫來(lái)對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行優(yōu)化。DBA或資深程序 員通過(guò)對(duì)SQL語(yǔ)句執(zhí)行計(jì)劃的分析，依靠經(jīng)驗(yàn)，嘗試重寫SQL語(yǔ)句，然后對(duì)結(jié)果和性能進(jìn) 行比較，以試圖找到性能較佳的SQL語(yǔ)句。這種傳統(tǒng)上的作法無(wú)法找出SQL語(yǔ)句的所有可 能寫法，且依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，非常耗費(fèi)時(shí)間。SQL優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展歷程第一代SQL優(yōu)化工具是執(zhí)行計(jì)劃分析工具。這類工具針對(duì)輸入的SQL語(yǔ)句，從數(shù)據(jù)庫(kù) 提取執(zhí)行計(jì)劃，并解釋執(zhí)行計(jì)劃中關(guān)鍵字的含義。第二代SQL優(yōu)化工具只能提供增加索引的建議，它通過(guò)對(duì)輸入的SQL語(yǔ)句的執(zhí)行計(jì)劃 的分析，來(lái)產(chǎn)生是否要增加索引的建議。第三代SQL優(yōu)化工具不僅分析輸入SQ

4、L語(yǔ)句的執(zhí)行計(jì)劃，還對(duì)輸入的SQL語(yǔ)句本身 進(jìn)行語(yǔ)法分析，經(jīng)過(guò)分析產(chǎn)生寫法上的改進(jìn)建議。人工智能自動(dòng)SQL優(yōu)化人工智能自動(dòng)SQL優(yōu)化出現(xiàn)在90年代末。目前在商用數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，LECCO Technology Limited(靈高科研有限公司)擁有該技術(shù)，并提供使用該技術(shù)的自動(dòng)優(yōu)化產(chǎn)品LECCO SQL Expert，它支持Oracle、Sybase、MS SQL Server和IBM DB2數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。該產(chǎn)品針對(duì)數(shù)據(jù) 庫(kù)應(yīng)用的開發(fā)和維護(hù)階段提供的模塊有：SQL語(yǔ)法優(yōu)化器、PL/SQL集成化開發(fā)調(diào)試環(huán)境 (IDE)、掃描器、數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)視器等。其核心模塊SQL語(yǔ)法優(yōu)化器的工作原理為：輸入一條源SQL語(yǔ)

5、句；“人工智能反饋式搜索引擎”對(duì)輸入的SQL語(yǔ)句，結(jié)合檢測(cè)到的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和索引進(jìn)行重寫，產(chǎn)生N條等效的SQL語(yǔ)句輸出；產(chǎn)生的N條等效SQL語(yǔ)句再送入“人工智能反饋式搜索引擎”進(jìn)行重寫，直至無(wú)法產(chǎn)生新的輸出或搜索限額滿；對(duì)輸出的SQL語(yǔ)句進(jìn)行過(guò)濾，選出具有不同執(zhí)行計(jì)劃的SQL語(yǔ)句;對(duì)得到的SQL語(yǔ)句進(jìn)行批量測(cè)試，找出性能最好的SQL語(yǔ)句。LECCO SQL Expert自動(dòng)優(yōu)化實(shí)例假設(shè)我們從源代碼中抽取出這條SQL語(yǔ)句(也可以通過(guò)內(nèi)帶的掃描器或監(jiān)視器獲得SQL 語(yǔ)句)：SELECT COUNT(*) FROM EMPLOYEEswheresEXISTS (SELECT X FROM DEPART

6、MENT swheresEMP_DEPT=DPT_IDAND DPT_NAME LIKE AC%)AND EMP_ID IN (SELECT SAL_EMP_IDFROM EMP_SAL_HIST BswheresSAL_SALARY 70000)按下“優(yōu)化”按鈕后，經(jīng)過(guò)10幾秒，SQL Expert就完成了優(yōu)化的過(guò)程，并在這10幾秒 的時(shí)間里重寫產(chǎn)生了 2267條等價(jià)的SQL語(yǔ)句，其中136條SQL語(yǔ)句有不同的執(zhí)行計(jì)劃。接下來(lái)，我們可以對(duì)自動(dòng)重寫產(chǎn)生的136條SQL語(yǔ)句進(jìn)行批運(yùn)行測(cè)試，以選出性能最 佳的等效SQL語(yǔ)句。按下“批運(yùn)行”按鈕，在“終止條件”頁(yè)選擇“最佳運(yùn)行時(shí)間SQL 語(yǔ)句”，按“

7、確定”。經(jīng)過(guò)幾分鐘的測(cè)試運(yùn)行后，我們可以發(fā)現(xiàn)SQL124的運(yùn)行時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間最短。運(yùn)行速 度約有22.75倍的提升(源SQL語(yǔ)句運(yùn)行時(shí)間為2.73秒，SQL124運(yùn)行時(shí)間為0.12秒)?，F(xiàn)在 我們就可以把SQL124放入源代碼中，結(jié)束一條SQL語(yǔ)句的優(yōu)化工作了。“邊做邊學(xué)式訓(xùn)練”提升SQL開發(fā)水平LECCO SQL Expert不僅能夠找到最佳的SQL語(yǔ)句，它所提供的“邊做邊學(xué)式訓(xùn)練”還 能夠教開發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員如何寫出性能最好的SQL語(yǔ)句。LECCO SQL Expert 的SQL 比較器”可以標(biāo)明源SQL和待選SQL間的不同之處。以上面優(yōu)化的結(jié)果為例，為了查看源SQL語(yǔ)句和SQL124

8、在寫法上有什么不同，我們 可以按下“比較器”按鈕，對(duì)SQL124和源SQL語(yǔ)句進(jìn)行比較。“SQL比較器”將SQL124 相對(duì)于源SQL語(yǔ)句的不同之處以藍(lán)顏色表示了出來(lái)。如果選擇“雙向比較”復(fù)選框，“SQL 比較器”可以將兩條SQL語(yǔ)句的不同之處以藍(lán)色表示。當(dāng)然，我們也可以從源語(yǔ)句和重寫 后的SQL語(yǔ)句中任選兩條進(jìn)行比較。從比較的結(jié)果可以看到，重寫后的SQL124把第一個(gè)Exists改寫成了 In；在字段DPT_ID 上進(jìn)行了合并空字符串的操作，以誘導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)先執(zhí)行子查詢中的(SELECT DPT_ID|FROM DEPARTMENTWHERE DPT_NAME LIKE AC%)在子查詢完成后，

9、再與EMPLOYEE表進(jìn)行嵌套循環(huán)連接(Nested Loop Join)。如果覺(jué)得對(duì)寫法的改變難以理解，還可以點(diǎn)中“執(zhí)行計(jì)劃”復(fù)選框，通過(guò)比較兩條SQL 語(yǔ)句的執(zhí)行計(jì)劃的不同，來(lái)了解其中的差異。在查看執(zhí)行計(jì)劃過(guò)程中，如果有什么不明白的 地方，可以點(diǎn)中“SQL信息按鈕”，再點(diǎn)擊執(zhí)行計(jì)劃看不明白的地方，LECCO SQL Expert 的上下文敏感幫助系統(tǒng)將提供執(zhí)行計(jì)劃該處的解釋。在“SQL比較器”中，選中“統(tǒng)計(jì)信息”復(fù)選框后，可得到詳細(xì)的兩條SQL語(yǔ)句運(yùn)行 時(shí)的統(tǒng)計(jì)信息比較，這對(duì)于學(xué)習(xí)不同的SQL寫法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)資源的消耗很有幫助。LECCO SQL Exper t優(yōu)化模塊的特點(diǎn)LECCO SQL

10、 Expert優(yōu)化模塊的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：自動(dòng)優(yōu)化SQL語(yǔ)句；以獨(dú)家的人工智 能知識(shí)庫(kù)“反饋式搜索引擎”來(lái)重寫性能優(yōu)異的SQL語(yǔ)句；找出所有等效的SQL語(yǔ)句及可 能的執(zhí)行計(jì)劃；保證產(chǎn)生相同的結(jié)果；先進(jìn)的SQL語(yǔ)法分析器能處理最復(fù)雜的SQL語(yǔ)句； 可以重寫SELECT、SELECT INTO、UPDATE、INSERT和DELETE語(yǔ)句；通過(guò)測(cè)試運(yùn)行， 為應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)找到性能最好的SQL語(yǔ)句；提供微秒級(jí)的計(jì)時(shí)，能夠優(yōu)化Web應(yīng) 用程序和有大量用戶的在線事務(wù)處理中運(yùn)行時(shí)間很短的SQL語(yǔ)句；為開發(fā)人員提供“邊做 邊學(xué)式訓(xùn)練”，迅速提高開發(fā)人員的SQL編程技能；提供上下文敏感的執(zhí)行計(jì)劃幫助系統(tǒng)和 SQL運(yùn)行狀態(tài)幫助；不是猜測(cè)或建議，而是獨(dú)一無(wú)二的SQL重寫解決方案。寫出專家級(jí)的SQL語(yǔ)句LECCO SQL Expert的出現(xiàn)，使SQL的優(yōu)化變得極其簡(jiǎn)單，只要能夠?qū)懗鯯QL語(yǔ)句， 它就能幫用戶找到最好性能的寫法。LECCO SQL Expert不僅能在很短的時(shí)間內(nèi)找到所有可 能的優(yōu)化方案，而且能夠通過(guò)實(shí)際測(cè)試，確定最有