Sistemas de Gerência de Bancos de Dados

Transcrição

1 Sistemas de Gerência de Bancos de Dados 4 - Consultas e Transacões Otimização de Consultas

2 Tópicos Otimização Irrestrita Heurística por reordenação de subexpressões Heurística por desmembramento controlado

3 Otimização Irrestrita Otimização Irrestrita mapeia a consulta diretamente em uma expressão relacional E 0 gera todas as expressões relacionais equivalentes a E 0 seleciona a expressão de menor custo estimado E 0 expressões de nível 1 expressões de nível 2 expressões de nível 2 expressões de nível k

4 Otimização Irrestrita Observações: utiliza equivalência entre expressões relacionais para gerar as expressões equivalentes a E inviável, exceto para consultas muito simples, devido à explosão combinatorial do número de alternativas

5 Otimização Irrestrita Equivalência entre expressões relacionais: Cascateamento de seleções sel[p e q](t) = sel[p]( sel[q](t) ) Comutatividade de seleções sel[p]( sel[q](t) ) = sel[q]( sel[p](t) ) Cascateamento de projeções Comutatividade de junções Associatividade de junção natural Pseudo-Assoc. de junções Distr. de seleção sobre junção proj[x1](...proj[xn](t)...) = proj[x1](t) [p](t,u) = [p](u,t) (T, (U,V) ) = ( (T,U),V) [q e r]([p](t,u),v) = [p e r](t,[q](u,v)) se q envolve apenas atributos de U e V sel[p]([q](t,u)) = [q](sel[p](t),u) se p envolve apenas atributos de T sel[p e q]([r](t,u)) = [r](sel[p](t),sel[q](u)) se p envolve apenas atributos de T e q de U

6 Otimização Irrestrita Equivalência entre expressões relacionais: Distr. de proj. sobre junção proj[x,y]([p](t,u)) = [p](proj[x](t),proj[y](u)) se p só envolver atributos em X,Y proj[x,y]([p](t,u)) = proj[x,y]([p](proj[x,w](t),proj[y,z](u))) se W são os atributos de T em p que não estão em X e Z são os atributos de U em p que não estão em Y Comutatividade de uniões Assoc. de uniões Assoc. de interseções Distr. de seleção sobre união (sobre interseção e diferença) union(t,u) = union(u,t) union(union(t,u),v)) = union(t,union(u,v)) inter(inter(t,u),v) = inter(t,inter(u,v)) sel[p](union(t,u)) = union(sel[p](t),sel[p](v)) Distr. de projeção sobre união proj[x](union(t,u)) = union(proj[x](t),proj[x](u))

7 Heurística por Reordenação de Subexpressões Heurística baseada em reordenação de subexpressões: mapeia a consulta diretamente em uma expressão relacional E gera outras expressões relacionais equivalentes a E reordenando as subexpressões para minimizar o custo utiliza regras heurísticas para diminuir a explosão combinatorial

8 Heurística por Reordenação de Subexpressões Regras heurísticas para reordenação de subexpressões: Separe as seleções conjuntivas em seleções isoladas Determine quais operações de seleção e junção produzirão os menores resultados intermediários e mova-as para baixo Substitua os produtos cartesianos seguidos de seleções por junções equivalentes Separe e mova para baixo as projeções, criando novas projeções onde for possível Identifique as subárvores cujas operações podem ser tratadas por pipelining

9 Heurística por Reordenação de Subexpressões proj[nome] proj[nome] sel[ag=centro e saldo <1000] sel[ag=centro](sel[saldo <1000]) AGÊNCIA AGÊNCIA CONTA CLIENTE CONTA CLIENTE 1 2

10 Heurística por Reordenação de Subexpressões proj[nome] proj[nome] sel[ag=centro](sel[saldo <1000]) sel[ag=centro] sel[saldo <1000] AGÊNCIA AGÊNCIA CONTA CLIENTE CONTA CLIENTE 2 3

11 Heurística por Reordenação de Subexpressões proj[nome] proj[nome] sel[ag=centro] sel[saldo <1000] sel[ag=centro] AGÊNCIA AGÊNCIA sel[saldo <1000] CLIENTE CONTA CLIENTE CONTA 3 4

12 Heurística por Reordenação de Subexpressões proj[nome] proj[nome] sel[ag=centro] CLIENTE AGÊNCIA sel[saldo <1000] CLIENTE sel[ag=centro] sel[saldo <1000] CONTA AGÊNCIA CONTA 4 5

13 Heurística por Desmembramento Controlado Heurística por desmembramento controlado: quebra uma consulta em subconsultas homogêneas impõe uma ordem parcial nas subconsultas de tal forma a evitar o crescimento exponencial dos resultados intermediários, ou seja, a evitar a geração de produtos cartesianos utiliza dois tipos de desmembramento: desmembramento por união desmembramento por combinação

14 Heurística por Desmembramento Controlado Exemplo: Q0 select F.NOME, P.CODIGO into RESULTADO from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4 and (FN.QUANTIDADE > or F.SEDE = 'SP') P1 P FN F, FN P2 P3 P4 FN

15 Exemplo - Desmembramento por união de Q0 em Q1 e Q2: Q0 RESULTADO = FORN_PROD1 union FORN_PROD2 Q1 select F.NOME, P.CODIGO into FORN_PROD1 from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4' and FN.QUANTIDADE > Q0 select F.NOME, P.CODIGO into RESULTADO from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4 and (FN.QUANTIDADE > or F.SEDE = 'SP') Q0 Q2 Q1 P1 P FN FN P2 P3 P4' FN

16 Exemplo - Desmembramento por união de Q0 em Q1 e Q2: Q0 RESULTADO = FORN_PROD1 union FORN_PROD2 Q2 select F.NOME, P.CODIGO into FORN_PROD1 from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4" and F.SEDE = "SP" Q0 select F.NOME, P.CODIGO into RESULTADO from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4 and (FN.QUANTIDADE > or F.SEDE = 'SP') Q0 Q2 Q1 P1 P FN F P2 P3 P4"

17 Exemplo - Desmembramento por combinação de Q1 em Q3 e Q4: Q3 select F.NOME, FP.CODIGO into FORN_PROD1 from FORNECEDOR F, FORN_PROD3 FP P3 where FP.NUMERO = F.NUMERO P4' and FP.QUANTIDADE > Q4 select FN.NUMERO, FN.QUANTIDADE, P.CODIGO into FORN_PROD3 from FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO Q1 select F.NOME, P.CODIGO into FORN_PROD1 from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4' and FN.QUANTIDADE > Q0 Q2 Q3 Q4 P3 FP Q3 P4' FORN_PROD3 P1 P Q4 P2

18 Exemplo - Desmembramento por combinação de Q2 em Q5 e Q4: Q5 select F.NOME, FP.CODIGO into FORN_PROD2 from FORNECEDOR F, FORN_PROD3 FP P3 where FP.NUMERO = F.NUMERO P4" and F.SEDE = 'SP' Q4 select FN.NUMERO, FN.QUANTIDADE, P.CODIGO into FORN_PROD3 from FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO Q2 select F.NOME, P.CODIGO into FORN_PROD1 from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P P1 where P.NOME = 'BOMBOM' P2 and P.CODIGO = FN.CODIGO P3 and FN.NUMERO = F.NUMERO P4" and F.SEDE = "SP" Q0 Q5 Q3 Q4 P3 F Q5 P4" FORN_PROD3 P1 P Q4 P2

19 Heurística por Desmembramento Controlado Desmembramento Controlado: desmembre a consulta original em componentes irredutíveis (que levam à formação de produtos cartesianos implícitos) ordene as componentes de tal forma que: as subconsultas homogêneas sejam executadas primeiro (reduz o tamanho dos resultados intermediários) a componente contendo a lista resultante fique para o final (evita carregar a lista resultante em tabelas intermediárias) cada componente irredutível seja otimizada em separado (torna a otimização mais simples)

20 Heurística por Desmembramento Controlado Exemplo: select P.MELHOR_FORN, P.NOME, FN.QUANTIDADE from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P, REGIÃO R P1 where R.NOME = 'CENTRO-SUL' P2 and F.SEDE = R.ESTADO P3 and P.MELHOR_FORN = F.NOME P4 and P.CODIGO = FN.CODIGO P5 and F.NUMERO = FN.NUMERO Análise intuitiva da qualificação da consulta: P2, juntamente com P1, restringe FORNECEDOR F é a única variável em comum entre {P1,P2} e {P3, P4, P5} P3, P4 e P5 formam uma componente irredutível P P4 P1 R P2 F P3 FN F P5

21 Heurística por Desmembramento Controlado Exemplo: select P.MELHOR_FORN, P.NOME, FN.QUANTIDADE from FORNECEDOR F, FORNECIMENTO FN, PRODUTO P, REGIÃO R P1 where R.NOME = 'CENTRO-SUL' P2 and F.SEDE = R.ESTADO P3 and P.MELHOR_FORN = F.NOME P4 and P.CODIGO = FN.CODIGO P5 and F.NUMERO = FN.NUMERO Desmembramento Controlado: desmembre Q em Q1 e Q2 Q1 gerada por {P1,P2} Q2 gerada por {P3,P4,P5} otimize Q1 separadamente de Q2 processe Q1 antes de Q2 (pois Q2 contém a resposta) P P4 P1 R P2 F P3 F FN P5