Optimalisatie in Database Management Systemen (DBMS) omvat diverse technieken gericht op het verbeteren van queryprestaties, het gebruik van middelen en de algehele systeemefficiëntie.

Query-optimalisatoren

Query-optimalisatoren in databasebeheersystemen (DBMS) zijn essentiële componenten die verantwoordelijk zijn voor het analyseren van SQL-queries en het genereren van efficiënte uitvoeringsplannen.
Ze streven ernaar de responstijd van queries te minimaliseren door rekening te houden met verschillende factoren, zoals beschikbare indexen, datastatistieken en algoritmen voor het benaderen en verwerken van gegevens, wat uiteindelijk de algehele prestaties van databasebewerkingen verbetert.

Query-optimalisatoren zijn ingebouwd in DBMS en functioneren autonoom om de prestaties te verbeteren.
Gebruikers kunnen echter nog steeds bijdragen aan optimalisatie door queries te verfijnen en passende indexeringsstrategieën toe te passen, wat de databaseprestaties verder verbetert.

Technieken voor het herschrijven van queries

1. Kolommen expliciet specificeren: Vermijd het gebruik van het sterretje (*) wildcard en geef kolomnamen expliciet op in queries voor betere prestaties, leesbaarheid en onderhoudbaarheid;

2. Minimaliseer subqueries: Beperk het gebruik van subqueries om de queryprestaties te optimaliseren. Overweeg alternatieven zoals joins of afgeleide tabellen om complexiteit en overhead te vermijden;

3. Vermijd herhaald gebruik van IN-operatoren: Beperk het gebruik van de IN-operator in queries om prestatieverlies te voorkomen. Overweeg in plaats daarvan het gebruik van JOIN- of EXISTS-clausules voor efficiëntere uitvoeringsplannen;

4. Joins logisch organiseren: Begin SQL-joins met de hoofdtafel en voeg vervolgens gerelateerde tabellen toe om de organisatie van queries en de optimalisatie door de database-engine te verbeteren;

5. Gebruik beperkende WHERE-voorwaarden: Verbeter de queryprestaties door beperkende voorwaarden op te nemen in de WHERE-clausule om rijen te filteren en de uitvoeringssnelheid te verhogen;

6. Code refactoren naar opgeslagen procedures of functies: Encapsuleer herhalende code in opgeslagen procedures of door de gebruiker gedefinieerde functies voor herbruikbaarheid, modulariteit en eenvoudiger onderhoud. Dit kan redundantie verminderen en SQL-queries optimaliseren.

Gegevenspartitionering

Gegevenspartitionering is een database-optimalisatietechniek die wordt gebruikt om grote tabellen of indexen op te delen in kleinere, beter beheersbare segmenten, zogenaamde partities. Elke partitie bevat een subset van de gegevens en functioneert onafhankelijk, wat leidt tot verbeterde queryprestaties, beter gegevensbeheer en verhoogde schaalbaarheid.

Opmerking

Let op dat gegevenspartitionering en gegevensreplicatie twee verschillende processen zijn. Bij gegevensreplicatie maken we meerdere kopieën van dezelfde gegevens, terwijl we bij partitionering dezelfde gegevens opsplitsen en op verschillende servers opslaan.

Indexeringsstrategieën

Indexering kan voordelig zijn voor het verbeteren van de queryprestaties door in sommige gevallen snellere gegevensopvraging mogelijk te maken. Ongecontroleerd gebruik van indexen kan echter leiden tot overbelasting van het systeem en verminderde prestaties.

Hier zijn enkele aanbevelingen voor het effectief gebruiken van indexen:

• Analyseer querypatronen: Identificeer vaak uitgevoerde queries en queries die grote datasets omvatten. Pas indexen toe op kolommen die vaak worden gebruikt in zoekvoorwaarden of join-operaties;

• Houd rekening met gegevensverdeling: Begrijp de verdeling van gegevens binnen geïndexeerde kolommen. Voor kolommen met lage cardinaliteit, zoals boolean- of geslachtsvelden, kan indexering niet voordelig zijn. Voor zeer selectieve kolommen, zoals primaire sleutels of unieke identificatoren, kan indexering daarentegen de prestaties aanzienlijk verbeteren;

• Balans tussen lees- en schrijfbewerkingen: Gebruik indexen op vaak gelezen kolommen om leesbewerkingen te versnellen. Vermijd echter het toevoegen van indexen op vaak gewijzigde kolommen, omdat deze de schrijfbewerkingen kunnen vertragen door extra overhead;

• Voorkom over-indexering: Het aanmaken van indexen op elke kolom of het overmatig indexeren van tabellen kan leiden tot een toename van opslagvereisten, onderhoudslast en verminderde prestaties. Geef prioriteit aan indexering op kolommen die cruciaal zijn voor de queryprestaties.

Denormalisatie

Denormalisatie is een database-optimalisatietechniek gericht op het verbeteren van de queryprestaties door strategisch redundantie toe te voegen aan tabellen.
In tegenstelling tot normalisatie, waarbij het elimineren van redundantie en het waarborgen van gegevensintegriteit centraal staan door tabellen op te splitsen in kleinere, gerelateerde entiteiten, voegt denormalisatie bewust dubbele gegevens toe. Deze redundantie helpt de noodzaak voor complexe joins en kostbare bewerkingen tijdens queries te verminderen, wat resulteert in snellere prestaties, vooral bij leesintensieve taken.