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从一个存储过程的优化说起

2017-01-04 作者:沉默的天才爱抽风

最近有个客户SQL Server2012 Always On的混合系统,页面超时阀值基本都是30S左右,这对某些大型的报表业务来说真的比较尴尬。

这个存储过程运行完结果集在7W行左右,、  写了密密麻麻的1000多行,涉及到20多张千万级的表连接以及各种运算排序。第一次报超时的时候sp运行完跑了5min左右,开发人员说把sp重新创建一个且重命名再跑速度很快(10s左右),但是改回去又恢复原状。对这种现象第一反应就是存储过程的Parameter Sniffing(参数嗅觉),什么是parameter sniffing?

存储过程的变量无外乎两种:

一种是存储过程外部定义的,运行的时候必须给他代入值,这种变量存储过程在编译的时候知道它是多少,如:

create proc test (@i int) as ...   ,运行时:exec test 10;

另一种是存储过程内部定义,它的值是sp内部运行后才得到的,这种变量sp在编译的时候不知道它的确切值,如:

Create proc test2(@i int) as

Declare @j int

Set @j=@i

...   这里的@j变量就是存储过程运行过程中算出来的

 

 

SQL Server在处理存储过程的时候,是一次编译,多次重用的。

对于上述第一种情况就引申出parameter sniffing,第一次运行时代入的值生成的执行计划,是不是就适合所有变量呢?特别是对于离散型比较大的数据,举个例子很可能第一次生成的nested loop执行计划就不适合后面大数据量的hash loop,看过一篇牛人的测试博客,性能上有时差别数十倍不止。

对于上述第二种情况引申出本地变量概念,它有时候可能是parameter sniffing的解决方法。它会根据表里的数据分布,猜测出一个返回值,那么不管后面代入参数是多少,执行计划都是一样的,这种方式得到的执行计划比较中庸,不会最慢也不会最优。

所以测试了一下在spcost最大的一段sql中加入了option (recompile)强制让它每次执行到这里的时候都重新编译,事实证明效果还是挺好的,这一段的重编译的时间和消耗相比之前的execution time已经很低了,语句基本在10s内能跑完。就这样大概运行了两个星期左右,这个sp又坍塌了。。。恢复到之前的5minoption(recompile)不再管用了。第一时间有试过让整个sp重编译而不是某一段sql(这个sp中有很多if..else...判断),加入with recomplie,运行速度在8s内,速度上时可以接受的,但是整个sp重编译的时候cpu cost太大,几度cpu飙到90%,如果批量并行运行肯定是不行的。没办法只能从execution plan着手看是否能有优化的地方。

对于这么大的sp执行计划看起来是比较头疼的,过程比较漫长,最后找到了这个nested loop(简略的totalcost截图如图1)。我修改了SP里的这一段sql,让它强制走Merge joinHash join(对这个参数所得数据量来说两者效率差不多),最后7W行数据拉出仅用5S左右(图2,图3)。estimated rows与实际返回rows相差很大,导致这一步SQL Server自己没能找到最佳的执行计划。


                                                                             图1


                                                                                图2

同时通过一部分表的IO和cpu消耗也可以比对该例下nested loops join和merge或hash join的性能差距,相差近百倍:图3为nested loops join方式,图4为merge join方式


                                                                       图3

                                                                        图4



从原执行计划看,OUTER Tablet_rb_truck,INNER Tablet_truck表,OUTER TABLE返回行为48789行,NESTED LOOPS JOIN导致INNER TABLE的执行次数也高达48789次。同时可以看出这两步的totalsubtreecost都很高(一个2.4,一个4.4)。

NESTED LOOPS JOIN是一种最基本的JOIN方式,以其中一张表AOUTER TABLE,另外一张表BINNER TABLE。对于A表的每条记录,到B表中筛选符合join条件的行出来。这种连接方式无需建立其他的数据结构,所以比较省内存空间,同时无需tempdb的空间。但缺点也很明显,它的算法复杂度=INNER TABLE乘以OUTER TABLE,尤其是OUTER TABLE比较大的时候,INNER TABLE会被扫描很多次,所以它比较合适数据量比较小的表连接。对于我们这个案例,它很明显是不适合的。

我们用到的MERGE JOIN这种方式,它的逻辑是从两个table中各取一条记录,比较如果相等,则返回,若不等,则丢掉那个小的值,按顺序取下一个更大的继续比较。整个算法的复杂度就是两边数据集里较大的那个,比起nested loops join两个数据集相乘确实小了很多,但它的局限性很多(有兴趣朋友可以查查资料参考下)。但到我们这个例子里,join字段上都有唯一非聚集索引,两边的数据集都是通过index seek排好序过的,没有many-to-manyjoin消耗,所以它的cost是比较低的!同样这里改用hash join也是可以的,测试下来发现和merge joincost是差不多的。Hash join适合大数据集的匹配,而且没什么限制条件,不需要数据集事先排好序,也不要求上面有索引,而且可以比较容易使用多处理器的并行执行计划,对于大数据集是很有优势的,但是它需要在内存里建立hash表,hash表需要在内存或tempdb中存放,所以它对数据库的负荷也是比较重的,这三种join方式各有利弊和应用场景,dba需要根据实际情况选择合适的方式来提升效率。



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