我並非專業dba,但做為b/s架構的開發人員,總是離不開資料庫,一般開發員只會應用sql的四條經典語句:select ,insert,delete,update。但是我從來沒有研究過它們的工作原理,這篇我想說一說select在資料庫中的工作原理。b/s架構中最經典的話題無非於三層架構,可以大概分為資料層,業務邏輯層和表示層,而資料層的作用一般都是和資料庫互動,例如查詢記錄。
我們經常是寫好查詢sql,然後呼叫程式執行sql。但是它內部的工作流程是怎樣的呢？先做哪一步，然後做哪一步等,我想還有大部分朋友和我一樣都不一定清楚。
第一步：應用程式把查詢sql語句發給伺服器端執行。
我們在資料層執行sql語句時,應用程式會連線到相應的資料庫伺服器,把sql語句傳送給伺服器處理。
第二步：伺服器解析請求的sql語句。
1:sql計畫快取,經常用查詢分析器的朋友大概都知道這樣乙個事實,往往乙個查詢語句在第一次執行的時候需要執行特別長的時間,但是如果你馬上或者在一定時間內執行同樣的語句,會在很短的時間內返回查詢結果。
原因:
1):伺服器在接收到查詢請求後,並不會馬上去資料庫查詢,而是在資料庫中的計畫快取中找是否有相對應的執行計畫,如果存在,就直接呼叫已經編譯好的執行計畫,節省了執行計畫的編譯時間。
2):如果所查詢的行已經存在於資料緩衝儲存區中,就不用查詢物理檔案了,而是從快取中取資料,這樣從記憶體中取資料就會比從硬碟上讀取資料快很多,提高了查詢效率.資料緩衝儲存區會在後面提到。
2:如果在sql計畫快取中沒有對應的執行計畫,伺服器首先會對使用者請求的sql語句進行語法效驗,如果有語法錯誤,伺服器會結束查詢操作,並用返回相應的錯誤資訊給呼叫它的應用程式。
注意:此時返回的錯誤資訊中,只會包含基本的語法錯誤資訊,例如select 寫成selec等,錯誤資訊中如果包含一列表中本沒有的列,此時伺服器是不會檢查出來的,因為只是語法驗證,語義是否正確放在下一步進行。
3:語法符合後,就開始驗證它的語義是否正確,例如,表名,列名,儲存過程等等資料庫物件是否真正存在,如果發現有不存在的,就會報錯給應用程式,同時結束查詢。
4:接下來就是獲得物件的解析鎖,我們在查詢乙個表時,首先伺服器會對這個物件加鎖,這是為了保證資料的統一性,如果不加鎖,此時有資料插入,但因為沒有加鎖的原因,查詢已經將這條記錄讀入,而有的插入會因為事務的失敗會回滾,就會形成髒讀的現象。
注:這條總結經過園友周強,深藍的提示,上周末去書店查閱了<
5:接下來就是對資料庫使用者許可權的驗證,sql語句語法,語義都正確,此時並不一定能夠得到查詢結果,如果資料庫使用者沒有相應的訪問許可權,伺服器會報出許可權不足的錯誤給應用程式,在稍大的專案中,往往乙個專案裡面會包含好幾個資料庫連線串,這些資料庫使用者具有不同的許可權,有的是唯讀許可權,有的是只寫許可權,有的是可讀可寫,根據不同的操作選取不同的使用者來執行,稍微不注意,無論你的sql語句寫的多麼完善,完美無缺都沒用。
6:解析的最後一步,就是確定最終的執行計畫。當語法,語義,許可權都驗證後,伺服器並不會馬上給你返回結果,而是會針對你的sql進行優化,選擇不同的查詢演算法以最高效的形式返回給應用程式。例如在做表聯合查詢時,伺服器會根據開銷成本來最終決定採用hash join,merge join ,還是loop join,採用哪乙個索引會更高效等等,不過它的自動化優化是有限的,要想寫出高效的查詢sql還是要優化自己的sql查詢語句。
當確定好執行計畫後,就會把這個執行計畫儲存到sql計畫快取中,下次在有相同的執行請求時,就直接從計畫快取中取,避免重新編譯執行計畫。
對園友周強觀點的一點說明：
-----------------引用-------------------------
5.如果「algebrizer」元件對第4步能夠正確完成，則最終生成查詢處理器樹，用於查詢優化。優化完成後，生成最終的執行計畫。
6，上面這一大片過程，稱為「編譯」和「優化」。
通過上面的說明，很清楚的看得出，把優化當成執行計畫之後的步驟，其實<第三步：語句執行。
伺服器對sql語句解析完成後,伺服器才會知道這條語句到底表態了什麼意思,接下來才會真正的執行sql語句。
些時分兩種情況:
1):如果查詢語句所包含的資料行已經讀取到資料緩衝儲存區的話,伺服器會直接從資料緩衝儲存區中讀取資料返回給應用程式,避免了從物理檔案中讀取,提高查詢速度。
2):如果資料行沒有在資料緩衝儲存區中,則會從物理檔案中讀取記錄返回給應用程式,同時把資料行寫入資料緩衝儲存區中,供下次使用。
說明:sql快取分好幾種,這裡有興趣的朋友可以去搜尋一下,有時因為快取的存在,使得我們很難馬上看出優化的結果,因為第二次執行因為有快取的存在,會特別快速,所以一般都是先消除快取,然後比較優化前後的效能表現,這裡有幾個常用的方法:
dbcc dropcleanbuffers
從緩衝池中刪除所有清除緩衝區。
dbcc freeproccache
從過程快取中刪除所有元素。
dbcc freesystemcache
從所有快取中釋放所有未使用的快取條目。sql server 2005 資料庫引擎會事先在後台清理未使用的快取條目，以使記憶體可用於當前條目。但是，可以使用此命令從所有快取中手動刪除未使用的條目。
這只能基本消除sql快取的影響,目前好像沒有完全消除快取的方案,如果大家有,請指教。
結論:只有知道了服務執行應用程式提交的sql的操作流程才能很好的除錯我們的應用程式。
1:確保sql語法正確;
2:確保sql語義上的正確性,即物件是否存在;
3:資料庫使用者是否具有相應的訪問許可權。
select查詢原理
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