浅谈改进数据库应用系统性能的常用策略
陆兆洁 南宁经济信息中心
摘要:本文主要简述了改进数据库应用系统性能的常用策略,并从系统层次架构角度分别介绍了在不同领域所采用的方法,本文的侧重点放在解决问题的方法论上,期待能够达到抛砖引玉之效.
关键词:改进;数据库;应用系统;性能;常用策略
1 引言
数据交互复杂度与频度的提升,导致了数据库在运维,迁移和规模扩展进程中的性能问题.作为一项确保企业IT基础部件健康运营的关键技术,数据库性能优化的实现路径和IT系统管理架构越来越密不可分.
在数据库成熟应用的时代,数据库的性能优化已经演变为一项相当严密的系统工程.作为企业IT基础设施的核心部件之一,数据库并不是孤立的系统,它与网络,操作系统,存储等硬件系统紧密相连,这种与其他IT部件的多重连接特性决定了数据库性能优化是一门综合技术.
2 数据库应用系统性能的优化
完整的数据库性能优化周期可以分为两个阶段,一是设计与开发阶段,主要负责对数据库逻辑和物理结构的优化设计,使其在满足具体业务需求的前提下,系统性能达到最佳,同时系统开销最小;二是数据库的运行阶段,其优化手段以数据库级,操作系统级,网络级为主.
2.1 数据库的设计和开发阶段
数据库性能下降很大一部分的风险是能够在数据库的设计阶段予以规避的.因此,设计优化也就成为了数据库性能优化技术的源头和方向.由于数据库逻辑结构的不合理,索引设计不合理,开发阶段的技术冲突无法调适,多种因素的累积作用导致了许多数据库系统上线后不久即出现性能故障的案例不在少数.比较生命周期的调优成本与调优收益曲线,性能调优的成本随软件生命周期进程而增加,但调优收益却随软件生命周期进程而减少.在该阶段的具体实现上一般表现为某一类数据库,其性能的改进主要体现在逻辑设计和物理设计上.
2.1.1 数据库的逻辑设计
数据库的逻辑结构是由一些数据库对象组成,如数据库表空间,表,索引,段,视图,存储过程,触发器等.数据库的逻辑存储结构(表空间等)决定了数据库的物理空间是如何被使用的,数据库对象如表,索引等分布在各个表空间中.
数据库的逻辑配置对数据库性能有很大的影响,因此首先要对数据库中的逻辑对象根据他们的使用方式和物理结构对数据库的影响来进行分类,这种分类包括将系统数据和用户数据分开,一般数据和索引数据分开,低活动表和高活动表分开等等.
数据库逻辑设计的结果应当符合下面的准则摘要:
(1)把以同样方式使用的段类型存储在一起;
(2)按照标准使用来设计系统;
(3)存在用于例外的分离区域;
(4)最小化表空间冲突;
(5)将数据字典分离.
逻辑结构优化用通俗的话来说就是通过增加,减少或调整逻辑结构来提高应用的效率,可以从以下几个方面来精练数据库的逻辑设计:
1,基本表扩展
数据库性能包括存储空间需求量的大小和查询响应时间的长短两个方面.为了优化数据库性能,需要对数据库中的表进行规范化.一般来说,逻辑数据库设计满足第三范式的表结构轻易维护且基本满足实际应用的要求.所以,实际应用中一般都按照第三范式的标准进行规范化,从而保证了数据库的一致性和完整性,设计人员往往会设计过多的表间关联,以尽可能地降低数据冗余.但在实际应用中这种做法有时不利于系统运行性能的优化:如过程从多表获取数据时引发大量的连接操作,在需要部分数据时要扫描整个表等,这都消耗了磁盘的I/O和CPU时间.
为解决这一问题,在设计表时应同时考虑对某些表进行反规范化,方法有以下几种:一是分割表.分割表可分为水平分割表和垂直分割表两种:水平分割是按照行将一个表分割为多个表,这可以提高每个表的查询速度,但查询,更新时要选择不同的表,统计时要汇总多个表,因此应用程序会更复杂.垂直分割是对于一个列很多的表,若某些列的访问频率远远高于其它列,就可以将主键和这些列作为一个表,将主键和其它列作为另外一个表.通过减少列的宽度,增加了每个数据页的行数,一次I/O就可以扫描更多的行,从而提高了访问每一个表的速度.但是由于造成了多表连接,所以应该在同时查询或更新不同分割表中的列的情况比较少的情况下使用.二是保留冗余列.当两个或多个表在查询中经常需要连接时,可以在其中一个表上增加若干冗余的列,以避免表之间的连接过于频繁,一般在冗余列的数据不经常变动的情况下使用.三是增加派生列.派生列是由表中的其它多个列的计算所得,增加派生列可以减少统计运算,在数据汇总时可以大大缩短运算时间.
因此,在数据库的设计中,数据应当按两种类别进行组织:频繁访问的数据和频繁修改的数据.对于频繁访问但是不频繁修改的数据,内部设计应当物理不规范化.对于频繁修改但并不频繁访问的数据,内部设计应当物理规范化.有时还需将规范化的表作为逻辑数据库设计的基础,然后再根据整个应用系统的需要,物理地非规范化数据.规范与反规范都是建立在实际的操作基础之上的约束,脱离了实际两者都没有意义.只有把两者合理地结合在一起,才能相互补充,发挥各自的优点.

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