计算机三级 - 数据库技术 - 第十章 数据库运行维护与优化 笔记

第十章 数据库运行维护与优化

内容提要:

1. 了解数据库运行维护的基本原理
2. 了解运行状态监控与分析
3. 了解数据库存储空间管理
4. 掌握数据库性能优化的方法

10.1 数据库运行维护基本工作

• DBAS进入运行维护阶段的主要任务：
  • 保证数据库系统安全、可靠且高效地运行
• 维护工作包括：
  1. 数据库转储与恢复
  2. 数据库安全性、完整性控制
  3. 检测并改善数据库性能
  4. 数据库的重组和重构

10.2 运行状态监控与分析

• 数据库的监控分析:指管理员借助工具监测DBMS的运行情况，掌握系统当前或以往的负荷、配置、应用等信息，并分析监测数据的性能参数和环境信息，评估DBMS的整体运行状态。
• 根据监控分析实现不同，分为:
  1. 数据库系统建立的自动监控机制
  2. 管理员手动实施的监控机制
• 根据监控对象不同，分为:
  1. 数据库构架体系的监控
     • 监控空间基本信息、空间使用率与剩余空间大小等。
  2. 数据库性能监控
     • 监控数据缓冲区命中率、库缓冲、用户锁、索引使用、等待事件等。

10.3 数据库存储空间管理

• 数据的存储结构分为:
  1. 逻辑存储结构
  2. 物理存储结构
• DBMS对空间的管理包括:
  • 创建数据库空间、更改空间大小、删除空间、修改空间状态，新建、移动、关联数据文件等

10.4 数据库性能优化

• 进行数据库性能优化时，首先要确定优化目标，一般从数据库运行环境、参数调整、模式调整、数据库存储优化、查询优化几个方面考虑。

10.4.1  数据库运行环境与参数调整

• 一般来说，可以从外部环境、调整内存分配、调整磁盘I/0、调整资源竞争等几个方面着手改变数据库参数，提高其性能。
  1. 外部环境：
     1. CPU ：处理能力
     2. 网络 ： 网卡、交换机、集线器等等
  2. 内存分配 ：调整相关参数
  3. 磁盘I/0 : 响应时间
  4. 调整竞争：
     1. 修改参数以控制连接到数据库的最大进程数
     2. 减少调度进程的竞争
     3. 减少多线程服务进程竞争
     4. 减少重做日志缓冲区竞争
     5. 减少回滚段竞争。

10.4.2  模式调整与优化

• 数据库的规范化过程：高效率利用存储空间，减少数据的冗余，减少数据的不一致性。
  • 问题来了：规范化关系解决了数据维护的导常，并使数据冗余最小化，但会导致数据处理性下降
  • 解决方案：【反规范化】：将规范化关系转换为非规范关系的过程。
    • 反规范化方法：增加派生性冗余列、增加冗余列、重新组表、分割表和新增汇总表等方法。

但这些方法都会破坏数据完整性。

1. 增加派生性冗余列：增加的列由表中的一些数据项经过计算生成
2. 增加冗余列：在多个表中增加具有相同语义的列，常用来在查询时避免连接操作。(外码不属于这种情况)
3. 重新组表：当用户经常查看的某些数据是由多个表连接之后才能得到，就可以考虑先把这些数据重新组成一

个表，这样在查询时会减少连接提高效率

1. 分割表（重点）：
   1. 水平分割：根据行的使用特点进行分割，分割之后所有表的结构都相同。而存储的数据不同,使用并（UNION)操作。
   2. 垂直分割：根据列的特点分割，分割后所得表除了都包含主码外其他列都不相同。通常将常用列与不常用列分别放在不同表中，查询减少I/0次数。缺点是使用连接(Join)操作。
2. 新增汇总表：将频繁使用的统计中间结果或最终结果存储在汇总表中

10.4.3  存储优化

   10.4.4  查询优化

1. 合理使用索引
   • 权衡:索引提高查询效率，索引增加系统开销

1. 避免或简化排序
2. 消除对大型表数据的顺序存取
3. 避免复杂的正则表达式
4. 使用临时表加速查询
5. 用排序来取代非顺序磁盘存取
   • 原因：非顺序磁盘存取最慢
6. 不充分的连接条件
   • 原因：左(右)外连接包含与NULL数据匹配，相比内连接，代价可能很高
7. 存储过程
   • 尽量使用自带返回参数，而非自定义返回参数，减少不必要参数，避免数据冗余。
8. 不要随意使用游标
   • 原因:占用较多系统资源。尤其是大规模并发情况下，很容易使得系统资源耗尽而崩溃。
9. 事务处理

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