查询优化器_1

查询优化器
查询优化器是关系型数据库管理系统的核心之一，决定对特定的查询使用哪些索引、
哪些关联算法，从而使其高效运行。它是优化器中最重要的组件之一。
查询优化器（简称优化器）是 SQL Server针对用户的请求进行内部优化，生 成 （或重 用）执行计划并传输给存储引擎来操作数据，最终返回结果给用户的组件。SQL Server的 优化器是基于开销（cost-based)的优化器。通过针对特定DML语 句 （绝大部分DDL语句 不需要优化)，借助统计信息（详见5.4节）及当前硬件信息，分析出一定数量的“可能的执
行方式”，即候选执行计划，最终选择一个最低开销的预估执行计划。所以，优化器是SQL
Server中对性能影响最大的组件，同一个语句，执行计划不同，就可能导致小时级别的差 异。简单来说.，优化器的任务就是生成预估执行计划，注意这里是预估而不是实际执行计
划。对于执行计划，将在第8章介绍。
理解优化器的工作原理能帮助DBA和开发人员编写更高效的语句。本章所用的示例来
源于 SQL Server 2008 R2 的示例数据库 AdventureWorks2008R2。
5 . 1 查询过程
从第3 章的图3-1中可以知道，SQL Server数据库引擎的核心组件包括：存储引擎和 査询处理器（也叫关系引擎）。存储引擎用于管理磁盘和内存之间的数据关系，维护数据的
一致性和优化并发性。关系引擎接收所有提交到SQL Server的DML语句，生成对应的“最 优”执行计划，然后执行这些计划，并返回所需的数据。

T-SQL语句是高级声明性语言，它仅告诉SQL Server要做什么，而不会告诉它要怎么 做。所以，当查询被接收时，第一步是进行语法分析。如果语法分析不通过，就会返回错
误并结束整个过程；如果通过，会生成SQL Server可以识别的格式，该格式称为查询树。 然后经过优化器的优化，生成最优的预估执行计划。
图5-1展示了一个查询的处理流程。

下面针对该流程做简要介绍。
1) 分析和绑定：如果输人的查询有效，会在这个过程中产生一个逻辑树，每个节点表
示查询需要执行的逻辑步骤，比如读取特定的表，进行inner join等。 2) 查询优化：针对上面产生的逻辑树，优化器会产生数个执行方案，这些方案是一
系列的物理操作，比如索引查找、哈希连接等。但是优化器往往无法产生所有可能的方案，
所以会针对资源及其他信息，评估每个方案的开销，并选择最低开销的方案，最后产生出
预估执行计划。
3) 执行查询，缓存执行计划：在该步骤中，执行计划被传输到存储引擎中执行，并把
计划缓存到内存中，这部分的内存称为plan cache。 待查询提交后，分析和绑定是第一个发生的操作。分析操作用于确保T-SQL语句可用，
即确定语法是否正确，比如检查是否把“ SELECT” 写错为“ SEELECT"。然后査询语句
会被转换成包含逻辑操作符的逻辑树，也称为分析树，这些逻辑操作符通常是查询中的逻
辑操作，比如访问Customer表并获取数据，执行inner join等。绑定操作最主要的是解决 命名问题（比如处理别名是否有误等问题)，在产生分析树后，SQL Server需保证查询中的 所有对象都存在，然后产生代数树，并传输给优化器。
当代数树传送到优化器时，将通过开销预估模型分析，产生出一定数量的候选执行计

划并评估各个计划的开销，最后选择开销最低的执行计划。在这个过程中，会把代数树中
的逻辑操作映射成一些物理操作，这些物理操作会被执行引擎运行。执行引擎则根据这些
物理操作，执行一系列的实际数据操作，最终返回结果数据。至此，查询完毕。