Оптимизация обработки запросов

Фактор селективности

Фактор селективности является статистическим показателем, который вычисляется оптимизатором для предикатов, используемых реляционной операцией выборки. В дополнение, фактор селективности используется оптимизатором для определения того, является ли путь доступа через индекс более эффективным, чем сканирование таблицы. Следовательно, фактор селективности вычисляется только для тех предикатов, которые содержат индексируемые атрибуты.

Фактор селективности оценивает число строк, которые возвращаются при применении предикатов выборки на таблицу известного размера. Это является важным моментом, когда оптимизатор оценивает использование индекса при построении плана выполнения. Индекс будет более эффективным, чем сканирование таблицы, только если высота индекса, умноженная на фактор селективности, умноженные на число строк в таблице, будет меньше, чем число физических страниц базы данных, занятых таблицей.

Другими словами, если большинство строк таблицы должны быть выбраны, использование индекса повлечет за собой увеличение числа операций ввода/вывода за счет чтения индекса. При этом именно фактор селективности проявляется виртуально в стоимости ввода/вывода, связанной с операцией доступа к индексу, которая используется оптимизатором.

Численно фактор селективности представляет вероятность, которая изменяется от 0 до 1. Умножение числа строк в таблице на фактор селективности для связанного с ним предиката будет давать ожидаемое число строк для операции выборки, при предположении, что значения колонок таблицы равномерно распределены по строкам.

Фактор селективности в случае одного предиката

Определение фактора селективности для одного предиката, такого как EMPLOYEE_NO=65, зависит от того, какой оператор используется в предикате. Оператор влияет на фактор селективности, так как он определяет взаимосвязь между строками, которые удовлетворяют предикату и другим операндам.

Чем большее число строк отбрасывает оператор предиката при выборке (ограничивает), тем меньше фактор селективности предиката. Наиболее трудоемким для выполнения оператором (по числу операций ввода-вывода) является оператор равенства, поскольку только одно значение колонки может удовлетворить предикату. В этом случае фактор селективности просто обратно пропорционален кардинальности колонки, которая сохраняется в колонке DISTINCTCOUNT таблицы SYSADM.SYSINDEXES для этой колонки (как индексируемого ключа).

Однако непросто вычислить фактор селективности для операторов неравенства. Рассмотрим следующие два предиката:

ORDER_DATE > JAN-01-1900
ORDER_DATE > SYSDATE -1 DAY

Очевидно, что первый предикат, как можно было бы ожидать, возвратит гораздо больше строк, чем второй, когда будет применен к таблице ORDER.

Как оптимизатор может определить это? Оказывается, что оптимизатор вычисляет фактор селективности посредством доступа к верхнему уровню индекса той индексной структуры, которая содержит колонку запроса ( ORDER_DATE ). Затем он оценивает число строк, которое удовлетворяет предикату, экстраполируя пропорцию индексных ключей на этом уровне индекса. Этот метод, называемый сканирование B-дерева (B-tree scan), позволяет оптимизатору сделать достаточно точную оценку результатов применения предикатов неравенства.

Другой фактор, который играет роль в определении фактора селективности одного предиката неравенства, есть ответ на вопрос, будет ли сравниваться колонка с константой или связанной переменной? Это некритично для предиката равенства потому, что оптимизатор может вычислить фактор селективности исходя из значения DISTINCTCOUNT в предположении равновероятного распределения значений колонки по строкам таблицы. Такое предположение позволяет оптимизатору быть нечувствительным к действительным значениям операнда с другой стороны знака равенства. Однако для использования метода сканирования В-дерева оптимизатор должен быть способным найти значение другого операнда. Когда операнд является связанной переменной, оптимизатор должен опуститься назад для проверки предположения, что в действительности трудно закодировать.

Нижеследующая таблица 16.1 суммирует определения фактора селективности для одного предиката, в зависимости от операции и типа второго операнда.