集中式数据库性能优化

Posted 2022-03-19 左直拳

升级硬件优化数据库设计优化索引优化查询

数据库性能调优是一个系统工程，不是一件容易的事情。对于集中式数据库的性能优化（有别于分布式数据库），大约可以从以下几个方面入手：

一、升级硬件

购买性能更高的服务器，或者升级机器硬件，包括CPU、内存、磁盘，以及加大带宽，提高网络传输速率。

加内存可以将更多的数据保存在缓冲区，以减少硬盘IO操作，从而提升数据库的整体性能。

磁盘子系统的性能提升体现在2个方面：
1）采用速度更快的磁盘系统，比如固态硬盘代替机械硬盘；或者采用SCS接口硬盘
2）合理分配磁盘IO到多个设备，提高并行操作能力，比如磁盘阵列

以上就是所谓垂直扩展，集中式数据库的性能提升方式。如果是分布式数据库，则可以水平扩展，以增加服务器的数量来提升服务能力。

二、优化数据库设计

在数据库设计阶段，就可以着手考虑性能优化问题。数据库的设计优化，可以包括逻辑设计优化和物理设计优化。

1、逻辑设计优化
主要是适度反规范化。

数据库规范化程度提升，使得数据库冗余信息减少，但也引入了新的问题。由于规范化使得关系模式不断被拆解，在使用数据时需要频繁进行连接操作，而连接操作是最耗时的，是数据库性能的制约因素。因此，适度反规范化，合理增加冗余属性，可以改善系统性能。常用的措施如下：

1）增加派生列（计算列），将常用的计算属性（例如总和、最大值等）存储到数据库中

2）重新定义实体（即重新设计表），增加冗余列，以减少连接等操作

3）水平或垂直分割表，提升并行访问度

2、物理设计优化
1）属性的数据类型应该反映数据所需的最小存储空间，特别是对于建立索引的属性。比如，能够用smallint类型的，就不要用integer。这样索引可以更快被读取，而且一条记录的长度越小，每页返回的记录数量就越多，减少了IO操作，性能得以提升。

2）将一个大表分割，分别存放在不同的物理磁盘上，并发读取，减轻IO压力，提升读取速度。

3）数据库中文本或图像属性的数据存放在单独的物理设备上，原理同上。

三、优化索引策略

1、选用经常查询、且很少更新的属性建立索引。

2、使用最多索引重点进行优化

3、数据量非常小的表不必建立索引（主键除外），全表扫描更有效

4、一个表不要建立太多索引。索引过多会影响update、insert、delete性能。

四、优化查询

查询优化（SQL优化）也称为应用程序优化，是数据库优化最重要的一环。SQL优化的策略很多，如：
1、建立物化视图或尽可能减少多表查询

2、只检索需要的属性

3、用IN条件子句等价替换OR子句

4、事务晚开启，早关闭，经常commit，及早释放锁

5、非相干子查询代替相干子查询
非相干子查询在一条SQL语句中，是独立的子查询，不依赖于外部的查询，相干子查询相反。比如

1）非相干子查询

SElECT *
  FROM Readers
  WHERE 读者编号 IN
  (
    SELECT 读者编号
    FROM [Borrow History]
  )

2）相干子查询

SELECT FROM Books As a
  WHERE 价格 >
  (
    SELECT AVG(价格)
    FROM Books AS b
    WHERE a.类编号=b.类编号
  )

3）总结
非相关子查询是独立于外部查询的子查询，子查询总共执行一次，执行完毕后将值传递给外部查询。

相关子查询的执行依赖于外部查询的数据，外部查询执行一行，子查询就执行一次。

故非相关子查询比相关子查询效率高。