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Ottimizzazione delle interrogazioni

Per rispondere a una query il DBMS necessita di determinare qual’e il piano di accesso ottimale per tirare su i dati richiesti dal disco, Il componente dedito a questa mansione e il query optimizer che data una query genera un piano di accesso ottimale

flowchart LR
A((query))
B[query optimizer]
C((access plan))
A --> B --> C

Il query optimizer e strutturato come segue

flowchart TD
A((query))
subgraph query compiler
B[parse query]
C[check semantics]
D[rewrite query]
E[Pushdown analysis]
F[optimize access plan]
G[remote SQL generation]
H[generate executable code]
I[(query graph model)]
J[access plan]
end
K[executable plan]
L[execute plan]
M[explain tables]
A --> B --> C --> D --> E --> F --> G --> H --> K
E & C <--> I
B --> I
I --> F & H & G
F & G --> J --> H --> L
H --> L
J --> M

Il funzionamento dell'ottimizzatore si basa su una rappresentazione interna della query ad albero

La query viene sottoposta a una sequenza di step da cui viene generata la rappresentazione interna e il conseguente piano di accesso:

Parsing e check semantico

viene controllata la sintassi e il rispetto di vincoli sulla base dati (query esistenti)

l’output di questo componente e una rappresentazione ad albero della query simile alla forma sql con gli Operatori logici come nodi dell’albero e le relazioni come foglie

Riscrittura della query

Successivamente la query viene riscritta in una forma equivalente sfruttando le proprietà dell’algebra relazionale

in questa fase l'ottimizzazione e puramente semantica! non si fanno considerazioni sui costi di accesso

Le operazioni più comuni prevedono

  • risoluzione delle viste
  • unnesting delle sub-query
  • uso dei vincoli del db per ottimizzazione, (rimozione di vincoli distinct su attributi chiave, ecc…)

riscrittura delle sub-query

Il passaggio a una forma senza sub-query alle volte è immediato

SELECT  EmpNo, PhoneNo
FROM Employee
WHERE LastName LIKE 'L%'
AND WorkDept IN (SELECT DeptNo
FROM Department
WHERE DeptName = ‘Operations’ )

viene riscritta come:

SELECT E.EmpNo, E.PhoneNo
FROM Employee E, Department D
WHERE E.WorkDept = D.DeptNo
AND LastName LIKE 'L%'
AND D.DeptName = ‘Operations’

rendendo quindi esplicito il join e fornendo maggior flessibilità all’ottimizzatore

Ottimizzazione cost-based

Successivamente la query viene ottimizzata prendendo in considerazione i costi di accesso alle informazioni richieste dalla query (vengono scelti gli opportuni operatori fisici)

Esecuzione del piano di accesso

Una volta determinato il piano di accesso questo deve essere eseguito per ottenere i dati da fornire in risposta, esistono due possibilita:

  • esecuzione per materializzazione gli operatori memorizzano il loro risultato in una tabella temporanea e restituiscono all’operatore padre il risultato

estremamente inefficiente in quanto la dimensione dei risultati intermedi può portare alla necessita di salvarli nel disco

  • esecuzione in pipeline ogni operatore fornisce un record all’operatore padre non appena disponibile

non e sempre possibile, per esempio l' operatore sort necessita di visionare tutto l'input prima di fornire la prima tupla di output

Implementare l’esecuzione in pipeline: Interfaccia a iteratore

Per implementare l’esecuzione in pipeline gli operatori fisici sono implementati come iteratori con la seguente interfaccia

open(): 
	# inizializza, alloca buffer, passa parametri e richiama ricorsivamente open sui figli
hasNext(): 
	# verifica se ci sono altre tuple
next(): 
	# richiede la prossima tupla
reset(): 
	#  riparte dalla prima tupla (es. nested loops)
close(): 
	# termina e rilascia le risorse

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