Otimização de Consultas em SQL Parte I - Planos de Execução

AULA 24 – Parte IProfa. Sandra de Amo

GBC053 – BCC

Principais etapas do processo Transformar os blocos simples SQL em

expressões da álgebra relacional Enumerar os possíveis planos de execução da

expressão da álgebra relacional correspondendo à consulta

Estimar o custo de cada plano Escolher o plano com menor custo

Esquema Geral do Otimizador

SQL Parser Consulta SQL

usuário

Coleção de blocos simplesB1, B2, ...., Bn

Otimizador

Melhor Plano de execução

Bloco SQL simples

Plano canônico

Cria planos alternativos

Planos alternativos

Estima custos

Melhor Plano de execução

Transforma em Algebra

Decompor consulta em blocos simples

Um bloco SQL simples é um comando sem subconsultas aninhadas, onde aparece somente um SELECT, somente um FROM no máximo um WHERE (em FNC) no máximo um GROUP BY no máximo um HAVING

Bloco simples SELECT <lista atributos>

FROM <lista relações>

WHERE <condição em FNC>

GROUP BY

HAVING

ExemploR(sid,bid,day,rname) : RESERVA

S(sid,sname,rating,age) : SAILORS

B(bid,bname, color) : BOAT

Para cada sailor com o mais alto status (rating) e que fez pelo menos 2 reservas de barcos vermelhos, dê seu identificador e a data mais recente em que fez reserva de barco vermelho.

Exemplo (continuação) SELECT DISTINCT S.sid, Min (R.day)

FROM Sailors S, Reservas R, Boats B

WHERE S.sid = R.sid AND R.bid = B.bid AND B.color = ‘red’

AND S.rating = (SELECT MAX (S2.rating) FROM Sailors S2 )

GROUP BY S.sid

HAVING COUNT (*) > 1

Exemplo (continuação) Bloco 1 : bloco interno

SELECT MAX (S2.rating) FROM Sailors S2 Resultado : Relação temporária T(A)

Bloco 2 : bloco externo SELECT DISTINCT S.sid, Min (R.day) FROM Sailors S, Reservas R, Boats B, T WHERE S.sid = R.sid AND R.bid = B.bid

AND B.color = ‘red’ AND S.rating = T.A GROUP BY S.sid HAVING COUNT (*) > 1

Bloco SQL Expressão algébrica

ΠA,B,..., MIN (C)

Having .... Group by ...

σ condições do WHERE

R1 X R2 X ... X Rn

Projeção sobre os atributos do SELECT

Seleção sobre as condições do WHERE

Produto Cartesiano das relações do FROM

Plano de Execução “Canônico”ΠA,B,...,Min(C)

σ condições do WHERE

R1 X R2 X ... X Rn

Having .... Group by A

ΠA,B,...,C

σ

ΠA,B,...,C

X

R1 R2 Rn

Resultado R é ordenado O GROUP BY é executado sobre o resultado R ordenado. O HAVING é aplicado para eliminar certos grupos. Funções de agregação são executadas sobre os grupos finais

O que é um plano de execução ? Plano de execução correspondente à uma

expressão algébrica E Sequência de operações equivalente à expressão

E, isto é, produzindo o mesmo resultado que E. Para cada operação da sequência (projeção,

seleção, junção), um algoritmo é especificado para implementar tal operação.

Exemplo

σ

X

R S

Π Projeção com ordenação

Seleção usando indice B+tree no atributo A

Hash Join

σ

X

R S

Projeção com ordenação

Sort Merge Join

Π

Seleção usando indice Hash no atributo B

O que é plano de execução canônico? É o plano de execução correspondente

exatamente à consulta SQL recebida pelo processador de consultas.

ExemploR(sid,bid,day,rname) : RESERVA

S(sid,sname,rating,age) : SAILORS

B(bid,bname, color) : BOAT

Quais os dias em que foram reservados barcos vermelhos ?

Plano 1= plano canônico da consulta

Select R.Day

From R, B

Where R.Bid = B.Bid AND

B.Color = ‘Vermelho’

σcolor = ‘vermelho’

R B

ΠDay

Planos Alternativos Transformar a expressão algébrica “canônica”

(Π σ x ) em outra expressão equivalente.

Utilizar algoritmos alternativos para implementar as operações algébricas

Plano 2 (otimizado)

Select R.Day

From R

Where R.Bid IN

( Select B.Bid

From B

Where B.Color = ‘Vermelho’ )

σcolor = ‘vermelho’

R

ΠDay

B

ΠBid

Otimização de Consultas em SQL Equivalência de Expressões da Algebra

Relacional

AULA 24 – Parte IIProfa. Sandra de Amo

GBC053 – BCC

Equivalências de Expressões Algébricas

Seleção σ c1 ^ c2 ^ ... ^ cn (R) = σ c1 (σ c2 (... (σ cn (R))...)

Vantagens: Permite realizar uma única seleção, verificando todas as condições simultaneamente, em vez de se executar n seleções separadamente em sequência.

σ c1 (σ c2 (R) ) = σ c2 (σ c1 (R) )

As condições podem ser executadas em qualquer ordem.

Vantagem: executar a condição mais seletiva primeiro.

Equivalências de Expressões Algébricas Projeção

Π X1 (R) = Π X1 (Π X2 (... (Π Xn (R))...) Onde cada Xi é um conjunto de atributos Xi está contido em Xi+1

Exemplo: Π A (R) = Π A (ΠAB (Π ABC (R)))

Vantagem: Reduz o número de execuções do algoritmo de projeção

Equivalências de Expressões Algébricas

Produto Cartesiano e Junção Associativa

R (S T) = (R S) T

R (S T) = (R S) T Comutativa

(R S) = (S R)

(R S) = (S R)

Equivalências de Expressões Algébricas

Seleção e Projeção ΠX σc (R) = σc ΠX (R)

Onde todos os atributos aparecendo na condição c estão contidos em X

Exercício: Mostrar que isto não é verdade caso existam atributos de c que não aparecem em X

Equivalências de Expressões Algébricas

Seleção e Junção R S = σc (R S)

σc (R S) = (σc R S) se todos os atributos de c são atributos de R e não de S

σc (R S) = (σc R S) se todos os atributos de c são atributos de R e não de S

Vantagens: junção pode ser feita entre relações menores.

c

ExercícioDê um exemplo para mostrar que as propriedades não são válidas caso c contenha atributos de ambas as relações R e S.

R SR S

A=R S

A=σ B=b1( )

R) σ B=b1(S

A=R) σ B=b1(