前言

關於SQL Server調優系列是一個龐大的內容體系，非一言兩語能夠分析清楚，本篇先就在SQL 調優中所最常用的查詢計劃進行解析，力圖做好基礎的掌握，夯實基本功！而後再談談整體的語句調優。

通過本篇了解如何閱讀和理解查詢計劃、並且列舉一系列最常用的查詢執行運算符。

技術準備

基於SQL Server2008R2版本，利用微軟的一個更簡潔的案例庫（Northwind）進行解析。

一、區別不同的運算符

在所有T-SQL語句在執行的時候，都會將語句分解為一些基本的結構單元，這些結構單元統稱為：運算符。每一個運算符都實現一個單獨的基本操作，比如：表掃描、索引查找、索引掃描、過濾等。每個運算符可以循環叠代，也可以延續子運算符，這樣就可以組成查詢樹，即：查詢計劃。

每個T-SQL語句都會通過多種運算符進行組合形成不同的查詢計劃，並且這些查詢計劃對於結果的篩選都是有效的，但在執行的時候，SQL Server的查詢優化器會自動為我們找到一個最優的。

每一個運算符都會有源數據的傳入和結果數據的輸出，源數據的輸入可以來源於其它的運算符或者直接從數據源表中讀取，經過本身的運算進行結果的輸出。所以每一個運算符是獨立的。互不關心的。

如下例子

SELECT COUNT(*) FROM Orders

此語句會生成兩個簡單的運算符

當然，在SQL Server中上述的兩個運算符有它自己的表達方式，Count(*)是流聚合運算符進行的。

每一個運算符會有三個屬性影響其執行的效率

1、內存消耗

所有的運算符都需要一定量的固定內存用以完成執行。當一個T-SQL語句經過編譯後生成查詢計劃後，SQL Server會為認為最優的查詢計劃嘗試去固定內存，目的是為了再次執行的時候不需要再重新申請內存而浪費時間，加快執行速度。

然後，有一些運算符需要額外的內存空間來存儲行數據，這樣的運算符所需要的內存量通常就和處理的數據行數成正比。如果出現如下幾種情況則會導致內存不能申請到，而影響執行性能

a、如果服務器上正在執行其它的類似的內存消耗巨大的查詢，導致系統內存剩余不足的時候，當前的查詢就得延遲進行，直接影響性能。

b、當並發量過大的的情況下，多個查詢競爭有限的內存資源，服務器會適當的控制並發和減少吞吐量來維護機器性能，這時候同樣也會影響性能

c、如果當前申請的到可用內存很少的情況下，SQL Server會在執行過程中和磁盤進行交換數據，通常是使用Tempdb臨時庫進行操作，而這個過程會很慢。更有甚者，會耗盡Tempdb上的磁盤空間以失敗結束

通常比較消耗內存的運算符主要有分類、哈希連接以及哈希聚合等連接操作。

2、阻斷運算和非阻斷運算

所謂阻斷和非阻斷的區別就是：運算符是否在輸入數據的時候能夠直接輸出結果數據。

a、當一個運算符在消耗輸入行的同時生成輸出行，這種運算符就是非阻斷式的。

比如我們經常使用的 Select Top ...操作，此操作就是輸入行的同時進行輸出行操作，所以此操作就是非阻斷式的。

b、當一個運算符所產生的輸出結果需要等待所有的數據輸入的時候，這個操作運算就是阻斷運算的。

比如上面我們舉的例子Count(*)操作，此操作就需要等待所有的數據行輸入才能計算出，所以為阻斷式運算，另外還有分組計算。

提示：並不是所有的阻斷式操作就需要消耗內存，比如Count(*)就為阻斷式，但它不消耗內存，但大部分阻斷式操作都會消耗內存。

在大部分的OLTP系統中，我們要盡量的使用非阻斷式操作來代替阻斷式操作，這樣才能更好的提高相應時間，比如有時候我們用EXISTS子查詢來判斷，比用SELECT count(*)>0的速度要理想的多。

二、查看查詢計劃

在SQL Server2005版本以上，系統提供了三種展示方式：圖像方式、文本方式和XML方式。

1、圖像方式

圖像方式這種方式是最為常見的一種方式，清晰、簡潔、易懂。非常適合入門級，當然也有它自身的缺點比如復雜的T-SQL語句會產生較大的圖像，查看必須收縮操作，比較麻煩。

SSMS默認給我們提供了查看該查詢計劃的便捷按鈕，需要查看某一條語句的時候，只需要點擊上就可以

我們來看一個圖像方式展示的查詢計劃圖

以上查詢語句所產生的實際執行計劃，將其分成了各個不同的運算符進行組合，從最右側的聚集索引掃描（index scan）然後經過一系列的運算符加工形成最左側的結果輸出（select）。

需要註意的是圖中箭頭的方向指向的是數據的流向，箭頭線的粗細表示了數據量的多少。

在圖形化執行計劃中，每一個不同的運算符都有它自身的屬性值，我們可以把鼠標移至運算符圖標上查看

當然也可以直接在圖標上右鍵，查看屬性，進入到屬性面板，查看更詳細的屬性值

關於這裏面各個運算符的詳細指標值，我們在後面介紹，不過這裏面有幾個關鍵的值這裏可以說是先稍微提一下，關於影響此語句的整體的性能參數，我們可以選擇最開始的Select運算符，右鍵查看屬性值

此運算符包含了整條語句的編譯時間、所需內存、緩存計劃大小、並行度、內存授權、編譯執行所需要的參數以及變量值等信息。

此方式作為一種相對直觀的方式展示給用戶，所以在我們語句調優中占據很大的指導地位，我們知道一條T-SQL語句可能會生成很多不同的執行計劃，而SQL Server會幫助我們選擇最優的執行計劃，當然我們也可以利用它選擇的執行計劃去調整自己的語句達到優化的目的。

鑒於以上目標，SSMS為我們提供了“評估執行計劃”選項，此選項只為評估指導使用，並未實際執行，所以它不包含實際行等具體信息

2、文本方式

此方式在SSMS中默認沒有提供快捷鍵，我們需要自己用語句開啟，開啟的方式有兩種

a、只開啟執行計劃，不包括詳細的評估值

SET SHOWPLAN_TEXT ON

b、開啟所有的執行計劃明細，包括各個屬性的評估值

SET SHOWPLAN_ALL ON 

文本方式展現的方式，沒有了明確的箭頭指示，改用豎線（|）標示子運算符和當前運算的子父關系。並且數據流方向都是從子運算符流向父運算符的，雖然文本展現方式不夠直觀，但是如果掌握了文本的閱讀方式，此方式會更易閱讀，尤其在涉及很大的大型計劃的時候，此方式更容易保存、處理、搜索和比較。

我們來看一個列子

此種方式輸出的形式為文本方式，我們可以拷貝至文本編輯器中分析，方便於查找分析等操作

以上是文本查詢計劃的分析方式，簡單點的就是從最裏面的運算符開始執行，數據流方向也是依次從子運算符流向父運算符。

上面的方式看起來有點圖像方式，分析起來簡單更易用。但是或許缺少的是每個運算符的屬性運算信息，我們通過b方法裏來查看明細

利用此方式可以直觀的分析出每個運算符操作的屬性評估值。

3、XML方式

XML展現查詢計劃的方式是SQL Server2005中新加入的功能，此方式結合了文本方式和圖形計劃方式的優點。利用XML元素的方式展現查詢計劃。

更主要的特點是利用XML方式是一種規範的方式，可以利用編程的方式進行標準XML操作，利於查詢。並且在SQL Server2005中還加入的XML的數據類型，並且內置了XQuery功能進行查詢。此方式尤其對與超大型的查詢計劃查看非常的方便。

通過以下語句開啟

SET STATISTICS XML ON 

我們可以點擊輸出的XML進行查看

XML方式展現了非常詳細的查詢計劃信息，我們可以簡單的分析下

• StmtSimple：描述了T-SQL的執行文本，並且詳細分析了該語句的類型，以及各個屬性的評估值。
• StatementSetOptions：描述該語句的各種屬性值的Set值
• QueryPlan：是詳細的執行計劃，包括執行計劃的並行的線程數、編譯時間、內存占有量等
• OutputList：輸出參數列表
• 在中間這部分就是具體的不同的執行運算符的信息了，並且包括詳細的預估值等
• ParameterList：輸出參數列表

XML方式提供的信息是最為全面的，並且在SQL Server內部存儲的查詢計劃類型也為XML數據類型。

三、分析查詢計劃

當我們拿到一個語句的查詢計劃，我們應該會分析裏面的執行計劃的含義，以及各個運算符的屬性值，學會如何調整各個運算符的屬性值來整體的提高該語句的運行效率。

1、掃描以及查找

對於掃描（scan）和查找（seek）這兩種方式是數據庫裏面從基礎數據表裏獲取的數據的基本方式。

a、當一張表為堆表（沒有任何索引）的時候或者獲取的數據列不存在任何索引來供查找，此種數據的獲取只能通過全表掃描過濾獲取，如果存在索引項會通過索引項的掃描來獲取數據，提高獲取數據的速度。

該方法是最為簡單的獲取數據的方式

b、如果當前搜尋的數據行存在索引項，那麽會采取索引查找（seek）進行數據檢索。

該條語句就是執行的索引查找，因為在Orders表中的OrderDate列存在非聚集索引項。這裏順便提一下如果引入靜態變量，SQL Server會自動參數化該值，目的是為了減少編譯次數，重復利用執行計劃。

由於查找只是搜尋符合條件的這些頁進行輸出操作，所以查找效率只和符合條件的行數、頁數成正比，和整個表中的總行數沒有關系。

c、當所選的索引列不包含輸出列的時候，也就是說要篩選出的列項不為索引所覆蓋，對於這種情況又引出了另外一種查找方式

書簽查找（Bookmark Lookup）

其實該方式是掃描和查找之間的一個折中方式，我們知道，如果通過聚集索引掃描，則會獲取所有的列，但是這涉及表中的每一行數據，影響性能，相反如果只是通過聚集索引方式進行查找，則有一些列不能獲取得到，如果這些列正是我們需要的，這就是不準確的，所以，鑒於此，引入了折中的方式：書簽查找（Bookmark Lookup)

簡單點講：書簽查找就是通過索引頁節點數據查找相關的列數據。

我們來看一個具體的查詢列子

這裏需要解釋一下，在SQL Server2005 SP2版本以上，書簽查找也被稱為鍵查找，其實是一個概念。

這種方式有一些弊端，就是在進行書簽查找的時候，如果通過非聚集索引的葉節點查找到聚集索引數據，這種情況通過聚集索引能夠快速的獲取到數據，如果非聚集索引關鍵字和聚集索引關鍵字不存在任何關聯，這種情況下，書簽查找就會執行隨機的I/O操作到聚集索引或者堆表中，而這種情況是非常耗時的，相比而言順序I/O掃描都要比隨機I/O掃描性能好很多。

為了解決上面所述的問題，在SQL Server2005以後的版本中，在創建index的時候引入了INCLUDE關鍵字。通過創建索引的時候，直接將書簽要查找的項直接包含進去，這樣就不會發生隨機I/O操作。此種方式的缺點會造成索引存儲增大一部分，但相比帶來的好處，基本可以忽略不計。

結語

此篇文章先到此吧，本篇主要介紹了關於T-SQL語句調優從執行計劃該如下下手，並介紹了幾個常見的簡單運算符，下一篇將著重介紹我們最常用的一些運算符和調優技巧，包括：連接運算符、聚合運算符、聯合運算符、並行運算等吧，關於SQL Server性能調優的內容涉及面很廣，後續文章中依次展開分析。

如果您看了本篇博客,覺得對您有所收獲，請不要吝嗇您的“推薦”。

SQL Server調優系列基礎篇