設計1個應用系統似乎并不難，但是要想使系統達到最優化的性能并不是一件容易的事。在開發工具、數據庫設計、應用程序的結構、查詢設計、接口選擇等方面有多種選擇，這取決于特定的應用需求以及開發隊伍的技能。本文以SQL Server為例，從后臺數據庫的角度討論應用程序性能優化技巧，并且給出了一些有益的建議。
　　
　　1　數據庫設計
　　　　要在良好的SQL Server方案中實現最優的性能，最關鍵的是要有1個很好的數據庫設計方案。在實際工作中，許多SQL Server方案往往是由于數據庫設計得不好導致性能很差。所以，要實現良好的數據庫設計就必須考慮這些問題。
　　1.1　邏輯庫規范化問題
　　　　一般來說，邏輯數據庫設計會滿足規范化的前3級標準：
　　　　1.第1規范：沒有重復的組或多值的列。
　　　　2.第2規范：每個非關鍵字段必須依賴于主關鍵字，不能依賴于1個組合式主關鍵字的某些組成部分。
　　　　3.第3規范：1個非關鍵字段不能依賴于另1個非關鍵字段。
　　　　遵守這些規則的設計會產生較少的列和更多的表，因而也就減少了數據冗余，也減少了用于存儲數據的頁。但表關系也許需要通過復雜的合并來處理，這樣會降低系統的性能。某種程度上的非規范化可以改善系統的性能，非規范化過程可以根據性能方面不同的考慮用多種不同的方法進行，但以下方法經實踐驗證往往能提高性能。
　　　　1.如果規范化設計產生了許多4路或更多路合并關系，就可以考慮在數據庫實體(表)中加入重復屬性(列)。
　　　　2.常用的計算字段(如總計、最大值等)可以考慮存儲到數據庫實體中。
　　　　比如某一個項目的計劃管理系統中有計劃表，其字段為：項目編號、年初計劃、二次計劃、調整計劃、補列計劃…，而計劃總數(年初計劃+二次計劃+調整計劃+補列計劃)是用戶經常需要在查詢和報表中用到的，在表的記錄量很大時，有必要把計劃總數作為1個獨立的字段加入到表中。這里可以采用觸發器以在客戶端保持數據的一致性。
　　　　3.重新定義實體以減少外部屬性數據或行數據的開支。相應的非規范化類型是：
　　　　(1)把1個實體(表)分割成2個表(把所有的屬性分成2組)。這樣就把頻繁被訪問的數據同較少被訪問的數據分開了。這種方法要求在每個表中復制首要關鍵字。這樣產生的設計有利于并行處理，并將產生列數較少的表。
　　　　(2)把1個實體(表)分割成2個表(把所有的行分成2組)。這種方法適用于那些將包含大量數據的實體(表)。在應用中常要保留歷史記錄，但是歷史記錄很少用到。因此可以把頻繁被訪問的數據同較少被訪問的歷史數據分開。而且如果數據行是作為子集被邏輯工作組(部門、銷售分區、地理區域等)訪問的，那么這種方法也是很有好處的。
　　1.2　生成物理數據庫
　　　　要想正確選擇基本物理實現策略，必須懂得數據庫訪問格式和硬件資源的操作特點，主要是內存和磁盤子系統I/O。這是一個范圍廣泛的話題，但以下的準則可能會有所幫助。
　　　　1.與每個表列相關的數據類型應該反映數據所需的最小存儲空間，特別是對于被索引的列更是如此。比如能使用smallint類型就不要用integer類型，這樣索引字段可以被更快地讀取，而且可以在1個數據頁上放置更多的數據行，因而也就減少了I/O操作。
　　　　2.把1個表放在某個物理設備上，再通過SQL Server段把它的不分簇索引放在1個不同的物理設備上，這樣能提高性能。尤其是系統采用了多個智能型磁盤控制器和數據分離技術的情況下，這樣做的好處更加明顯。
　　　　3.用SQL Server段把一個頻繁使用的大表分割開，并放在2個單獨的智能型磁盤控制器的數據庫設備上，這樣也可以提高性能。因為有多個磁頭在查找，所以數據分離也能提高性能。
　　　　4.用SQL Server段把文本或圖像列的數據存放在1個單獨的物理設備上可以提高性能。1個專用的智能型的控制器能進一步提高性能。
　　
　　2　與SQL Server相關的硬件系統
　　　　與SQL Server有關的硬件設計包括系統處理器、內存、磁盤子系統和網絡，這4個部分基本上構成了硬件平臺，Windows NT和SQL Server運行于其上。
　　2.1　系統處理器(CPU)
　　　　根據自己的具體需要確定CPU結構的過程就是估計在硬件平臺上占用CPU的工作量的過程。從以往的經驗看，CPU配置最少應是1個 80586/100處理器。如果只有2～3個用戶，這就足夠了，但如果打算支持更多的用戶和關鍵應用，推薦采用Pentium Pro或PⅡ級CPU。
　　
　　2.2　內存(RAM)
　　　　為SQL Server方案確定合適的內存設置對于實現良好的性能是至關重要的。SQL Server用內存做過程緩存、數據和索引項緩存、靜態服務器開支和設置開支。SQL Server最多能利用2GB虛擬內存，這也是最大的設置值。還有一點必須考慮的是Windows NT和它的所有相關的服務也要占用內存。
　　　　Windows NT為每個WIN32應用程序提供了4GB的虛擬地址空間。這個虛擬地址空間由Windows NT虛擬內存管理器(VMM)映射到物理內存上，在某些硬件平臺上可以達到4GB。SQL Server應用程序只知道虛擬地址，所以不能直接訪問物理內存，這個訪問是由VMM控制的。Windows NT允許產生超出可用的物理內存的虛擬地址空間，這樣當給SQL Server分配的虛擬內存多于可用的物理內存時，會降低SQL Server的性能。
　　　　這些地址空間是專門為SQL Server系統設置的，所以如果在同一硬件平臺上還有其它軟件(如文件和打印共享，應用程序服務等)在運行，那么應該考慮到它們也占用一部分內存。一般來說硬件平臺至少要配置32MB的內存，其中，Windows NT至少要占用16MB。1個簡單的法則是，給每一個并發的用戶增加100KB的內存。例如，如果有100個并發的用戶，則至少需要32MB+100用戶*100KB＝42MB內存，實際的使用數量還需要根據運行的實際情況調整。可以說，提高內存是提高系統性能的最經濟的途徑。
　　2.3　磁盤子系統
　　　　設計1個好的磁盤I/O系統是實現良好的SQL Server方案的一個很重要的方面。這里討論的磁盤子系統至少有1個磁盤控制設備和1個或多個硬盤單元，還有對磁盤設置和文件系統的考慮。智能型SCSI-2磁盤控制器或磁盤組控制器是不錯的選擇，其特點如下：
　　　　(1)控制器高速緩存。
　　　　(2)總線主板上有處理器，可以減少對系統CPU的中斷。
　　　　(3)異步讀寫支持。
　　　　(4)32位RAID支持。
　　　　(5)快速SCSI—2驅動。
　　　　(6)超前讀高速緩存(至少1個磁道)。
　　3　檢索策略
　　　　在精心選擇了硬件平臺，又實現了1個良好的數據庫方案，并且具備了用戶需求和應用方面的知識后，現在應該設計查詢和索引了。有2個方面對于在SQL Server上取得良好的查詢和索引性能是十分重要的，第1是根據SQL Server優化器方面的知識生成查詢和索引；第2是利用SQL Server的性能特點，加強數據訪問操作。
　　3.1　SQL Server優化器
　　　　Microsoft SQL Server數據庫內核用1個基于費用的查詢優化器自動優化向SQL提交的數據查詢操作。數據操作查詢是指支持SQL關鍵字WHERE或HAVING的查詢，如SELECT、DELETE和UPDATE。基于費用的查詢優化器根據統計信息產生子句的費用估算。
　　　　了解優化器數據處理過程的簡單方法是檢測SHOWPLAN命令的輸出結果。如果用基于字符的工具(例如isql)，可以通過鍵入SHOW SHOWPLAN ON來得到SHOWPLAN命令的輸出。如果使用圖形化查詢，比如SQL Enterprise Manager中的查詢工具或isql/w，可以設定配置選項來提供這一信息。
　　　　SQL Server的優化通過3個階段完成：查詢分析、索引選擇、合并選擇。
　　　　1.查詢分析
　　　　在查詢分析階段，SQL Server優化器查看每一個由正規查詢樹代表的子句，并判斷它是否能被優化。SQL Server一般會盡量優化那些限制掃描的子句。例如，搜索和/或合并子句。但是不是所有合法的SQL語法都可以分成可優化的子句，如含有SQL不等關系符“<>”的子句。因為“<>”是1個排斥性的操作符，而不是1個包括性的操作符，所在掃描整個表之前無法確定子句的選擇范圍會有多大。當1個關系型查詢中含有不可優化的子句時，執行計劃用表掃描來訪問查詢的這個部分，對于查詢樹中可優化的SQL Server子句，則由優化器執行索引選擇。
　　　　2.索引選擇
　　　　對于每個可優化的子句，優化器都查看數據庫系統表，以確定是否有相關的索引能用于訪問數據。只有當索引中的列的1個前綴與查詢子句中的列完全匹配時，這個索引才被認為是有用的。因為索引是根據列的順序構造的，所以要求匹配是精確的匹配。對于分簇索引，原來的數據也是根據索引列順序排序的。想用索引的次要列訪問數據，就像想在電話本中查找所有姓為某個姓氏的條目一樣，排序基本上沒有什么用，因為你還是得查看每一行以確定它是否符合條件。如果1個子句有可用的索引，那么優化器就會為它確定選擇性。
　　　　所以在設計過程中，要根據查詢設計準則仔細檢查所有的查詢，以查詢的優化特點為基礎設計索引。
　　　　(1)比較窄的索引具有比較高的效率。對于比較窄的索引來說，每頁上能存放較多的索引行，而且索引的級別也較少。所以，緩存中能放置更多的索引頁，這樣也減少了I/O操作。
　　　　(2)SQL Server優化器能分析大量的索引和合并可能性。所以與較少的寬索引相比，較多的窄索引能向優化器提供更多的選擇。但是不要保留不必要的索引，因為它們將增加存儲和維護的開支。對于復合索引、組合索引或多列索引，SQL Server優化器只保留最重要的列的分布統計信息，這樣，索引的第1列應該有很大的選擇性。
　　　　(3)表上的索引過多會影響UPDATE、INSERT和DELETE的性能，因為所有的索引都必須做相應的調整。另外，所有的分頁。

關鍵字：SQL Server、數據庫、控制器