Skript zur Vorlesung. Da atenbanksy ysteme I. Wintersemester 2010/2011. Vorlesung: PD Dr Matthias Schubert. Relationale Anfragebearbeitung

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1 Ludwi Maimilians Universität München Institut für Informatik Lehr- und Forschunseinheit für Datenbanksysteme Skript zur Vorlesun Datenbanksysteme I Wintersemester 010/011 Kapitel 10: Relationale Anfraebearbeitun Vorlesun: PD Dr Matthias Schubert Übunen: Thomas Bernecker, Andreas Züfle Skript 00 Christian Böhm uni-muenchen.de/lehre/dbs Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb Zentrale Aufabe der Anfraebearbeitun ist die Übersetzun der deklarativen Anfrae in einen effizienten, prozeduralen Auswertunsplan deklarative Anfrae alebraischer Ausdruck Scanner/Parser View-Ersetzun Anfraeoptimierunn Auswertunsplan Ausführun

2 beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb Relationale Anfraebearbeitun Kanonischer Auswertunsplan zu einer SQL-Anfrae π[ A 1, A ] (Erebnis der ersten Übersetzunsphase) σ[ ] select A B 1, A, from R 1, R, σ B ] where B 1 and B, 1. Bilde das kartesische der Relationen R 1, R,. Führe Selektionen mit den einzelnen Bedinunen B 1, B, durch. [ 1 R 1 R 3. Projiziere die Erebnistupel auf die erforderlichen Attribute A 1, A, π A A B B ( R1 3 ))), R 1 1 Relationale Anfraebearbeitun Beispiel Autodatenbank Kunden(KNr, Name, Adresse, Reion, Saldo) beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb KNr Name Adresse Reion Saldo 01 Klein Lilienthal Bremen Horn Diebur Rhein-Main Berer München München Weiss Würzbur Unterfranken View GuteKunden(KNr, Name, Adresse, Reion, Saldo) = select * from Kunden where Saldo Bestellt(BNr, Datum, KNr, Reion, Saldo) BNr Datum KNr PNr (PNr, Bezeichnun, Anzahl, Preis) PNr Bezeichnun Anzahl Preis 1 BMW 318i Golf Fiat Uno Ferrari Opel Corsa

3 beitun ysteme I Anfraebearb atenbanksy Relationale A Da Kapitel 10: R Relationale Anfraebearbeitun Einfache SQL-Anfrae: Welche uten Kunden (Name) haben einen Fiat Uno bestellt (und Saldo )? select Name from GuteKunden k, Bestellt b, p where b.knr = k.knr and bpn b.pnr = p.pnr and Bezeichnun = Fiat Uno Epansion der View: select Name Kp from Kunden k, Bestellt b, where b.knr = k.knr and b.pnr = p.pnr and Bezeichnun = Fiat Uno and Saldo Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb Übersetzun in relationale Alebra (kanonisch): π Name Saldo Bezeichun= ' FiatUno' b. PNr= p. PNr b. KNr= k. KNr (Pr odukt ( Bestellt Kunden ] σ[ Bezeichnun ='...'] ))))) 6 Bestellt Kunden

4 Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb 7 Kunden: KNr Name Adresse Reion Saldo 01 Klein Lilienthal Bremen Horn Diebur Rhein-Main Berer München München Weiss Würzbur Unterfranken Bestellt: BNr Datum KNr PNr : PNr Bezeichnun Anzahl Preis 1 BMW 318i Golf Fiat Uno Ferrari Opel Corsa σ[ Bezeichnun ='...'] Bestellt Kunden Relationale Anfraebearbeitun Beobachtunen: beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb Der kanonische Auswertunsplan erzeut das kartesische der 3 Relationen Die Kardinalität des kartesischen s ist Kunden * Bestellt * = 100 Tupel Für jedes der 100 Tupel muss z.b. die Bedinun bkn b.knr=k.knr kkn ausewertet twerden Günstier wäre es z.b., wenn man sich leich von Anfan an auf das Fiat Uno und die Kunden mit hohem Saldo beschränken würde: 8

5 Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb 9 1 σ[ Bezeichnun ='...'] σ[ Bezeichnun ='...'] Bestellt Kunden Bestellt Kunden ] σ[ Bezeichnun ='...'] Bestellt Kunden beitun ysteme I Anfraebearb atenbanksy Relationale A Da Kapitel 10: R 10 Relationale Anfraebearbeitun i.a. ibt es viele verschiedene, leichwertie Auswertunspläne für dieselbe Anfrae Die Performanz leichwertier Auswertunspläne variiert häufi zwischen wenien Sekunden (schnellster Plan) und vielen Stunden (Standardplan) Die Aufabe der Anfraeoptimierun i ist es, den ünstisten Auswertunsplan zu ermitteln (bzw. zumindest einen sehr ünstien Plan zu ermitteln) Ween des roßen Unterschiedes zwischen ünstistem Kund unünstistem Plan ist die Optimierun bei der rela- tionalen Anfraebearbeitun wesentlich wichtier als z.b. bei der Übersetzun von (imperativen) Prorammiersprachen

6 Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb 11 Loische und physische Anfraeoptimierun: Optimierunstechniken, die den Auswertunsplan betrachten und umbauen werden als loische Anfraeoptimierun bezeichnet Physische Anfraeoptimierun: Auswahl einer eeineten Auswertunsstrateie für Join-Operationen oder Entscheidun, ob für eine Selektionsoperation ein Inde verwendet wird. Beispiel: Auswertunsstrateien für Joins Erzeue alle Tupel des kartesischen s und prüfe Join- Bedinun (Nested Loop) Sortiere beide Relationen nach dem Joinattribut und filtere passende Paare (Sort Mere) Betrachte alle Tupel der einen Relation und reife auf die Joinpartner über einen passenden Inde der anderen Relation zu (Indeed Loop) Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb Reel- und kostenbasierte Optimierun Es ibt zahlreiche Reeln (Heuristiken), um die Reihenfole der Operatoren im Auswertunsplan zu modifizieren und so eine Performanz-Verbesserun zu erreichen, z.b. Push Selection: Führe Selektionen mölichst frühzeiti (vor Joins) aus Optimierer, die sich ausschließlich nach solchen starren Reeln richten, nennt man reelbasierte oder auch alebraische Optimierer 1

7 Relationale Anfraebearbeitun beitun Kapitel 10: Relationale Anfraebearb 13 Optimierer, die die voraussichtliche Performanz von Auswertunsplänen ermitteln werden als kostenbasierte Optimierer bezeichnet. Die Vorehensweise ist meist folende: Generiere einen initialen Plan (z.b. Standardauswertunsplan) Schätze bei der Auswertun entstehende Kosten Modifizieren i den aktuellen Plan emäß voreebener Heuristiken Wiederhole die Schritte und 3 bis ein Stop-Kriterium erreicht ist Gib den besten erhaltenen Plan aus Als Kostenmaß einen sich der Erwartunswert der Antwortzeit (Einbenutzerbetrieb) oder die Beleun von Ressourcen wie z.b. Anzahl zueriffener Blöcke oder CPU-Nutzun (Durchsatz-Optimierun ti i va. im Mehrbenutzerbetrieb)

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