北大青鸟设计培训：大规模数据库的性能和伸缩性的优化

在需要支持移动/平板电脑应用及普通桌面浏览器访问的时代，网站的普及率和有效性很大程度上取决于其可用性和性能。

一个访问缓慢的网站会使得访问者或潜在的客户流失，并导致商业的失败。

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数据库结构的优化方面的论文，键盘论文网很多的哦，之前我也是找他们帮忙的，写作老师指导的很专业，呵呵

还有些资料，你看下

1）以往和现有的数据库加密方法基本上都是面向数据值的。如:基于文件的数据库加密方法、基于记录的数据库加密方法、基于字段的数据库加密方法、以及面向数值加密的各种改进和提高性能的加密方法等。

2）本文提出了一种结构化加密的概念、理论、方法与体系结构,这是不同于普通数据加密而是专门面向数据库结构化特点的全新理念。 首先,对传统的数据库数据加密进行了分析研究,对其进行归类和介绍,指出了数据加密应用于数据库数据的不足和局限性,分析了结构加密的意义。 其次,根据数据库系统中数据是结构化的这一特征,提出了结构加密的思想。

3）将经典数据库理论中的函数依赖定义进行广义延伸,提出了语义依赖的概念,并据此给出了关系模式内属性不相容、数据库模式内关系模式不相容、记录顺序不相容等结构加密所需的基本定义,在此基础上,提出了应用于结构加密的关系模式分解、合成基本原则。

4）用实例说明了结构加密的过程和结构加密定义的作用及涵义,对数据库结构加密方法的安全性和效率进行了评估。 再次,介绍了结构加密算法的数学模型和原理,面向数据库结构加密的数学建模和结构加密的具体方法和过程,给出结构加密的体系结构,结构加密需要解决的问题和对应策略及方法。

5）最后,用实验对结构加密方法进行了验证,通过全面的实验数据来对数据库结构加密和传统数据库数值加密从安全性和效率上进行全面比对分析,最终设计出结构加密原型系统。

还可以吧，主要是通过加密的方式改进数据库结构，如果还有不清楚的，可以参考下键盘论文哦

我们都知道，服务器数据库的开发一般都是通过java或者是PHP语言来编程实现的，而为了提高我们数据库的运行速度和效率，数据库优化也成为了我们每日的工作重点，今天，北京IT培训就一起来了解一下mysql服务器数据库的优化方法。

为什么要了解索引

真实案例

案例一：大学有段时间学习爬虫，爬取了知乎300w用户答题数据，存储到mysql数据中。那时不了解索引，一条简单的“根据用户名搜索全部回答的sql“需要执行半分钟左右，完全满足不了正常的使用。

案例二：近线上应用的数据库频频出现多条慢sql风险提示，而工作以来，对数据库优化方面所知甚少。例如一个用户数据页面需要执行很多次数据库查询，性能很慢，通过增加超时时间勉强可以访问，但是性能上需要优化。

索引的优点

合适的索引，可以大大减小mysql服务器扫描的数据量，避免内存排序和临时表，提高应用程序的查询性能。

索引的类型

mysql数据中有多种索引类型，primarykey，unique，normal，但底层存储的数据结构都是BTREE;有些存储引擎还提供hash索引，全文索引。

BTREE是常见的优化要面对的索引结构，都是基于BTREE的讨论。

B-TREE

查询数据简单暴力的方式是遍历所有记录;如果数据不重复，就可以通过组织成一颗排序二叉树，通过二分查找算法来查询，大大提高查询性能。而BTREE是一种更强大的排序树，支持多个分支，高度更低，数据的插入、删除、更新更快。

现代数据库的索引文件和文件系统的文件块都被组织成BTREE。

btree的每个节点都包含有key，data和只想子节点指针。

btree有度的概念d>=1。假设btree的度为d，则每个内部节点可以有n=[d+1，2d+1)个key，n+1个子节点指针。树的大高度为h=Logb[(N+1)/2]。

索引和文件系统中，B-TREE的节点常设计成接近一个内存页大小(也是磁盘扇区大小)，且树的度非常大。这样磁盘I/O的次数，就等于树的高度h。假设b=100，一百万个节点的树，h将只有3层。即，只有3次磁盘I/O就可以查找完毕，性能非常高。

索引查询

建立索引后，合适的查询语句才能大发挥索引的优势。

另外，由于查询优化器可以解析客户端的sql语句，会调整sql的查询语句的条件顺序去匹配合适的索引。

数据库优化，是根据一开始网站数据库设计而进行的优化。开始网站设计的时候，可能考虑的不是很全面。后期网站访问量增加，出现页面数据显示过慢，程序执行效果差等现象。优化数据库从而加速数据读取，页面访问速度加快。

常见的优化：

1增加索引

2sql语句优化

3程序优化

详细的可以百度一下。。。网上例子很多。。

在进行软件开发过程中，数据库的使用是非常重要的，但是数据库有很多种，不同数据库的使用方法是不同的。

进行软件开发过程中，至少需要掌握一种数据库的使用方法。

SQL数据库语法简单、 *** 作方便和高效，是很多人最优的选择，但是SQL语句会受到不同数据库功能的影响，在计算时间和语言的效率上面需要进行优化，根据实际情况进行调整。

下面电脑培训为大家介绍SQL数据库的优化方法。

一、适当的索引索引基本上是一种数据结构，有助于加速整个数据检索过程。

唯一索引是创建不重叠的数据列的索引。

正确的索引可以更快地访问数据库，但是索引太多或没有索引会导致错误的结果。

IT培训认为如果没有索引，处理速度会变得非常慢。

二、仅索引相关数据指定需要检索数据的精度。

使用命令和LIMIT代替SELECT。

调整数据库时，必须使用所需的数据集而不是整个数据集，尤其是当数据源非常大时，指定所需的数据集，能够节省大部分时间。

三、根据需求使用或避免临时表如果代码可以用简单的方式编写，那么永远不要使临时表变得复杂。

当然，如果数据具有需要多个查询的特定程序，北大青鸟建议在这种情况下，使用临时表。

临时表通常由子查询交替。

四、避免编码循环避免编码循环是非常重要的，因为它会减慢整个序列的速度。

通过使用具有单行的唯一UPDATE或INSERT命令来避免编码循环，并且济南北大青鸟发现WHERE命令能够确保存储的数据不被更新，这样能够方便在找到匹配和预先存在的数据时被找到。

1、主键就是聚集索引

2、只要建立索引就能显著提高查询速度

3、把所有需要提高查询速度的字段都加进聚集索引，以提高查询速度

　(四)其他书上没有的索引使用经验总结

1、用聚合索引比用不是聚合索引的主键速度快

2、用聚合索引比用一般的主键作order by时速度快，特别是在小数据量情况下

3、使用聚合索引内的时间段，搜索时间会按数据占整个数据表的百分比成比例减少，而无论聚合索引使用了多少个

4 、日期列不会因为有分秒的输入而减慢查询速度

(五)其他注意事项

1 不要索引常用的小型表

2 不要把社会保障号码(SSN)或身份z号码(ID)选作键

3 不要用用户的键

4 不要索引 memo/notes 字段和不要索引大型文本字段(许多字符)

5 使用系统生成的主键

　二、改善SQL语句

1、Like语句是否属于SARG取决于所使用的通配符的类型

2、or 会引起全表扫描

3、非 *** 作符、函数引起的不满足SARG形式的语句

4、IN 的作用相当与OR

5、尽量少用NOT

6、exists 和 in 的执行效率是一样的

7、用函数charindex()和前面加通配符%的LIKE执行效率一样

8、union并不绝对比or的执行效率高

9、字段提取要按照“需多少、提多少”的原则，避免“select ”

10、count()不比count(字段)慢

11、order by按聚集索引列排序效率最高

12、高效的TOP

实例讲解MYSQL数据库的查询优化技术

作者：佚名 文章来源：未知 点击数：2538 更新时间：2006-1-19

数据库系统是管理信息系统的核心，基于数据库的联机事务处理（OLTP）以及联机分析处理(OLAP)是银行、企业、政府等部门最为重要的计算机应用之一。从大多数系统的应用实例来看，查询 *** 作在各种数据库 *** 作中所占据的比重最大，而查询 *** 作所基于的SELECT语句在SQL语句中又是代价最大的语句。举例来说，如果数据的量积累到一定的程度，比如一个银行的账户数据库表信息积累到上百万甚至上千万条记录，全表扫描一次往往需要数十分钟，甚至数小时。如果采用比全表扫描更好的查询策略，往往可以使查询时间降为几分钟，由此可见查询优化技术的重要性。

笔者在应用项目的实施中发现，许多程序员在利用一些前端数据库开发工具（如PowerBuilder、Delphi等）开发数据库应用程序时，只注重用户界面的华丽，并不重视查询语句的效率问题，导致所开发出来的应用系统效率低下，资源浪费严重。因此，如何设计高效合理的查询语句就显得非常重要。本文以应用实例为基础，结合数据库理论，介绍查询优化技术在现实系统中的运用。

分析问题

许多程序员认为查询优化是DBMS（数据库管理系统）的任务，与程序员所编写的SQL语句关系不大，这是错误的。一个好的查询计划往往可以使程序性能提高数十倍。查询计划是用户所提交的SQL语句的集合，查询规划是经过优化处理之后所产生的语句集合。DBMS处理查询计划的过程是这样的：在做完查询语句的词法、语法检查之后，将语句提交给DBMS的查询优化器，优化器做完代数优化和存取路径的优化之后，由预编译模块对语句进行处理并生成查询规划，然后在合适的时间提交给系统处理执行，最后将执行结果返回给用户。在实际的数据库产品(如Oracle、Sybase等)的高版本中都是采用基于代价的优化方法，这种优化能根据从系统字典表所得到的信息来估计不同的查询规划的代价，然后选择一个较优的规划。虽然现在的数据库产品在查询优化方面已经做得越来越好，但由用户提交的SQL语句是系统优化的基础，很难设想一个原本糟糕的查询计划经过系统的优化之后会变得高效，因此用户所写语句的优劣至关重要。系统所做查询优化我们暂不讨论，下面重点说明改善用户查询计划的解决方案。

解决问题

下面以关系数据库系统Informix为例，介绍改善用户查询计划的方法。

1．合理使用索引

索引是数据库中重要的数据结构，它的根本目的就是为了提高查询效率。现在大多数的数据库产品都采用IBM最先提出的ISAM索引结构。索引的使用要恰到好处，其使用原则如下：

●在经常进行连接，但是没有指定为外键的列上建立索引，而不经常连接的字段则由优化器自动生成索引。

●在频繁进行排序或分组（即进行group by或order by *** 作）的列上建立索引。

●在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立检索，在不同值少的列上不要建立索引。比如在雇员表的“性别”列上只有“男”与“女”两个不同值，因此就无必要建立索引。如果建立索引不但不会提高查询效率，反而会严重降低更新速度。

●如果待排序的列有多个，可以在这些列上建立复合索引（compound index）。

●使用系统工具。如Informix数据库有一个tbcheck工具，可以在可疑的索引上进行检查。在一些数据库服务器上，索引可能失效或者因为频繁 *** 作而使得读取效率降低，如果一个使用索引的查询不明不白地慢下来，可以试着用tbcheck工具检查索引的完整性，必要时进行修复。另外，当数据库表更新大量数据后，删除并重建索引可以提高查询速度。

2．避免或简化排序

应当简化或避免对大型表进行重复的排序。当能够利用索引自动以适当的次序产生输出时，优化器就避免了排序的步骤。以下是一些影响因素：

●索引中不包括一个或几个待排序的列；

●group by或order by子句中列的次序与索引的次序不一样；

●排序的列来自不同的表。

为了避免不必要的排序，就要正确地增建索引，合理地合并数据库表（尽管有时可能影响表的规范化，但相对于效率的提高是值得的）。如果排序不可避免，那么应当试图简化它，如缩小排序的列的范围等。

3．消除对大型表行数据的顺序存取

在嵌套查询中，对表的顺序存取对查询效率可能产生致命的影响。比如采用顺序存取策略，一个嵌套3层的查询，如果每层都查询1000行，那么这个查询就要查询10亿行数据。避免这种情况的主要方法就是对连接的列进行索引。例如，两个表：学生表（学号、姓名、年龄……）和选课表（学号、课程号、成绩）。如果两个表要做连接，就要在“学号”这个连接字段上建立索引。

还可以使用并集来避免顺序存取。尽管在所有的检查列上都有索引，但某些形式的where子句强迫优化器使用顺序存取。下面的查询将强迫对orders表执行顺序 *** 作：

SELECT ＊ FROM orders WHERE (customer_num=104 AND order_num>1001) OR order_num=1008

虽然在customer_num和order_num上建有索引，但是在上面的语句中优化器还是使用顺序存取路径扫描整个表。因为这个语句要检索的是分离的行的集合，所以应该改为如下语句：

SELECT ＊ FROM orders WHERE customer_num=104 AND order_num>1001

UNION

SELECT ＊ FROM orders WHERE order_num=1008

这样就能利用索引路径处理查询。

4．避免相关子查询

一个列的标签同时在主查询和where子句中的查询中出现，那么很可能当主查询中的列值改变之后，子查询必须重新查询一次。查询嵌套层次越多，效率越低，因此应当尽量避免子查询。如果子查询不可避免，那么要在子查询中过滤掉尽可能多的行。

5．避免困难的正规表达式

MATCHES和LIKE关键字支持通配符匹配，技术上叫正规表达式。但这种匹配特别耗费时间。例如：SELECT ＊ FROM customer WHERE zipcode LIKE “98_ _ _”

即使在zipcode字段上建立了索引，在这种情况下也还是采用顺序扫描的方式。如果把语句改为SELECT ＊ FROM customer WHERE zipcode >“98000”，在执行查询时就会利用索引来查询，显然会大大提高速度。

另外，还要避免非开始的子串。例如语句：SELECT ＊ FROM customer WHERE zipcode[2，3]>“80”，在where子句中采用了非开始子串，因而这个语句也不会使用索引。

6．使用临时表加速查询

把表的一个子集进行排序并创建临时表，有时能加速查询。它有助于避免多重排序 *** 作，而且在其他方面还能简化优化器的工作。例如：

SELECT custname，rcvblesbalance，……other columns

FROM cust，rcvbles

WHERE custcustomer_id = rcvlbescustomer_id

AND rcvbllsbalance>0

AND custpostcode>“98000”

ORDER BY custname

如果这个查询要被执行多次而不止一次，可以把所有未付款的客户找出来放在一个临时文件中，并按客户的名字进行排序：

SELECT custname，rcvblesbalance，……other columns

FROM cust，rcvbles

WHERE custcustomer_id = rcvlbescustomer_id

AND rcvbllsbalance>0

ORDER BY custname

INTO TEMP cust_with_balance

然后以下面的方式在临时表中查询：

SELECT ＊ FROM cust_with_balance

WHERE postcode>“98000”

临时表中的行要比主表中的行少，而且物理顺序就是所要求的顺序，减少了磁盘I/O，所以查询工作量可以得到大幅减少。

注意：临时表创建后不会反映主表的修改。在主表中数据频繁修改的情况下，注意不要丢失数据。

7．用排序来取代非顺序存取

非顺序磁盘存取是最慢的 *** 作，表现在磁盘存取臂的来回移动。SQL语句隐藏了这一情况，使得我们在写应用程序时很容易写出要求存取大量非顺序页的查询。

有些时候，用数据库的排序能力来替代非顺序的存取能改进查询。

实例分析

下面我们举一个制造公司的例子来说明如何进行查询优化。制造公司数据库中包括3个表，模式如下所示：

1．part表

零件号　零件描述其他列

（part_num）　（part_desc）（other column）

102，032　Seageat 30G disk　……

500，049　Novel 10M network card……

……

2．vendor表

厂商号厂商名其他列

（vendor _num）　（vendor_name） （other column）

910，257　Seageat Corp　……

523，045　IBM Corp　……

……

3．parven表

零件号　厂商号　零件数量

（part_num）　（vendor_num）　（part_amount）

102，032910，2573,450,000

234，423321，0014，000，000

……

下面的查询将在这些表上定期运行，并产生关于所有零件数量的报表：

SELECT part_desc，vendor_name，part_amount

FROM part，vendor，parven

WHERE partpart_num=parvenpart_num

AND parvenvendor_num = vendorvendor_num

ORDER BY partpart_num

如果不建立索引，上述查询代码的开销将十分巨大。为此，我们在零件号和厂商号上建立索引。索引的建立避免了在嵌套中反复扫描。关于表与索引的统计信息如下：

表　行尺寸　行数量　每页行数量　数据页数量

（table）　(row size)　（Row count）　（Rows/Pages）　（Data Pages）

part150　10，00025　400

Vendor　150　1，000 25　40

Parven　13　 15，000300 50

索引　键尺寸　每页键数量　页面数量

（Indexes）　(Key Size)　（Keys/Page)　(Leaf Pages）

part　4500　20

Vendor4500　2

Parven8250　60

看起来是个相对简单的3表连接，但是其查询开销是很大的。通过查看系统表可以看到，在part_num上和vendor_num上有簇索引，因此索引是按照物理顺序存放的。parven表没有特定的存放次序。这些表的大小说明从缓冲页中非顺序存取的成功率很小。此语句的优化查询规划是：首先从part中顺序读取400页，然后再对parven表非顺序存取1万次，每次2页（一个索引页、一个数据页），总计2万个磁盘页，最后对vendor表非顺序存取15万次，合3万个磁盘页。可以看出在这个索引好的连接上花费的磁盘存取为504万次。

实际上，我们可以通过使用临时表分3个步骤来提高查询效率：

1．从parven表中按vendor_num的次序读数据：

SELECT part_num，vendor_num，price

FROM parven

ORDER BY vendor_num

INTO temp pv_by_vn

这个语句顺序读parven（50页），写一个临时表（50页），并排序。假定排序的开销为200页，总共是300页。

2．把临时表和vendor表连接，把结果输出到一个临时表，并按part_num排序：

SELECT pv_by_vn，＊ vendorvendor_num

FROM pv_by_vn，vendor

WHERE pv_by_vnvendor_num=vendorvendor_num

ORDER BY pv_by_vnpart_num

INTO TMP pvvn_by_pn

DROP TABLE pv_by_vn

这个查询读取pv_by_vn(50页)，它通过索引存取vendor表15万次，但由于按vendor_num次序排列，实际上只是通过索引顺序地读vendor表（40＋2=42页），输出的表每页约95行，共160页。写并存取这些页引发5＊160=800次的读写，索引共读写892页。

3．把输出和part连接得到最后的结果：

SELECT pvvn_by_pn＊，partpart_desc

FROM pvvn_by_pn，part

WHERE pvvn_by_pnpart_num=partpart_num

DROP TABLE pvvn_by_pn

这样，查询顺序地读pvvn_by_pn(160页)，通过索引读part表15万次，由于建有索引，所以实际上进行1772次磁盘读写，优化比例为30∶1。笔者在Informix Dynamic

Sever上做同样的实验，发现在时间耗费上的优化比例为5∶1(如果增加数据量，比例可能会更大)。

小结

20％的代码用去了80％的时间，这是程序设计中的一个著名定律，在数据库应用程序中也同样如此。我们的优化要抓住关键问题，对于数据库应用程序来说，重点在于SQL的执行效率。查询优化的重点环节是使得数据库服务器少从磁盘中读数据以及顺序读页而不是非顺序读页。

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