Jako programista dobrze wiesz w jakich strukturach – listach, słownikach, posortowanych listach, … - chcesz umieścić dane w pamięci tak, aby Twój kod był efektywny. Przełożymy te dobrze znane nam struktury na świat relacyjnych baz danych i zgłębimy czemu naprawdę odpowiadają struktury bazodanowe – tabele, różne rodzaje indeksów, partycje, statystyki, itp. Co z tego wynika dla programisty i jak w związku z tym lepiej wykorzystać dostępne zasoby sprzętowe. Powiemy też jakich zadań administracyjnych te struktury wymagają, a których brak może po pewnym czasie bardzo zaszkodzić naszej aplikacji. Skupię się na Microsoft SQL Server, jednak bez problemu przetłumaczycie użyte terminy na dowolny silnik bazodanowy.

1. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 1
© High Wheel Software All rights reserved
RDBMS dla programistów
Przemysław Dzierżak

2. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 2
O prowadzącym
• Programista .NET od 2005 roku
• Architekt hurtowni danych (Microsoft SQL Server)
• Współwłaściciel
• Miłośnik:
• Automatyzacji
• Czytelnego kodu
• LEAN Software Development / Agile

3. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 3
Agenda
• Tabele
• Indeksy
• Partycje
• Statystyki
• Utrzymanie bazy danych (maintenance)

4. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 4
Tabele

5. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 5
Nośnik danych
• Dane na dysku
• Zapis / odczyt stronami (page) – 8kB
• Typy stron:
• dane,
• indeksy,
• ‚blob’ – dane binarne, długie teksty,
• (oraz różne techniczne)
Plik
Grupa
plików
Baza
Pole Wiersz Strona Partycja
Obiekt
BD
Baza

6. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 6
Dwa ułożenia danych
Sterta (Heap)
LinkedList<Row>
ICollection<Row>
B-drzewo
SortedDictionary<Key,LinkedList<Row>>
IDictionary<Key,ICollection<Row>>
http://guide.couchdb.org/draft/btree.html

7. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 7
Dwa ułożenia danych (2)
Sterta
+ Brak narzutu, prostota
+ Zrównoleglenie operacji
- Wyszukanie elementu O(n)
B-drzewo
http://guide.couchdb.org/draft/btree.html
+Wyszukanie po kluczu O(log n)
- Ograniczone zrównoleglenie
- Dodatkowe strony

8. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 8
Ograniczenie wydajności zapisu B-drzewa
B-drzewo, klucz = Primary Key (identity)

9. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 9
Indeksy

10. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 10
Czym jest indeks?
Indeks to B-drzewo ☺
• Klastrowany (clustered)
• główna struktura przechowywania danych jest B-drzewem
• Nieklastrowany (nonclustered)
• dodatkowa struktura obok głównej sterty / B-drzewa
• zawiera kopię części danych

11. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 11
Tabelka – przykład C#
CREATE TABLE Customers (
nr int not null,
name nvarchar(50),
country nvarchar(50)
);
public class Customer {
public int nr;
public string name;
public string country;
}
public interface CustomersTable {
ICollection<Customer> Data { get; }
}

12. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 12
Indeksy – NONCLUSTERED i sterta
CREATE TABLE Customers (
nr int not null,
name nvarchar(50),
country nvarchar(50)
);
CREATE NONCLUSTERED INDEX ByCountry
ON Customers (Country);
public class Customer {
public int nr;
public string name;
public string country;
}
public interface CustomersTable {
ICollection<Customer> Data { get; }
IDictionary<string,ICollection<int>>
ByCountry { get; }
}

13. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 13
Indeksy - CLUSTERED
CREATE TABLE Customers (
nr int not null,
name nvarchar(50),
country nvarchar(50)
);
CREATE CLUSTERED INDEX Data
ON Customers (name);
public class Customer {
public int nr;
public string name;
public string country;
}
public interface CustomersTable {
IDictionary<string, ICollection<Customer>>
Data { get; }
}

14. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 14
Indeksy – CLUSTERED + NONCLUSTERED
CREATE TABLE Customers (
nr int not null,
name nvarchar(50),
country nvarchar(50)
);
CREATE CLUSTERED INDEX Data
ON Customers (name);
CREATE NONCLUSTERED
INDEX ByCountry
ON Customers (Country);
public class Customer {
public int nr;
public string name;
public string country;
}
public interface CustomersTable {
IDictionary<string, ICollection<Customer>>
Data { get; }
IDictionary<string, ICollection<string>>
ByCountry { get; }
}
* W zasadzie Tuple<string,RowId> chyba że
UNIQUE(name)

15. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 15
Indeksy – PRIMARY KEY
CREATE TABLE Customer (
nr int not null IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
name nvarchar(50),
country nvarchar(50)
);
 Niejawna deklaracja CLUSTERED INDEX (nr)
 PRIMARY KEY NONCLUSTERED
niejawne: NONCLUSTERED INDEX (nr)

16. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 16
Sterta vs B-Drzewo - dogrywka
• CLUSTERED INDEX
• Wszystkie inne indeksy odwołują się do klucza tego indeksu
• min. 1 odczyt więcej
• Przenoszenie rekordu – bez zmiany indeksów nieklastrowanych
• Sterta
• Indeksy odwołują się do położenia rekordu
• odczyt od razu danych
• Przenoszenie rekordu – zmiana w indeksach

17. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 17
Partycje

18. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 18
Partycje w C#
• Tabela bez partycji – ICollection<Row>
• Tabela partycjonowana:
• IDictionary<PartitionId, ICollection<Row>>
• // partitionId = Func( row.PartitionKey )

19. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 19
Partycje cechy
• Dane fizycznie w wielu tabelach o tej samej strukturze,
logicznie połączone w jedną kolekcję
• Partition1.Concat(Partition2).Concat(Partition3)…
• Partycje można niezależnie:
• Podmienić / dodać / usunąć
• Umieszczać w różnych plikach (wydajność/koszt/backup)
• Kompresować
• Utrzymywać (działania administracyjne)
• Każdy obiekt można partycjonować inaczej

20. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 20
Statystyki

21. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 21
Statystyki
[DEMO]

22. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 22
Utrzymanie (maintenance)

23. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 23
Kompresja
• Procesory się nudzą
• Mogą kompresować dane
• Ucieszy adminów,
• Może przyspieszyć działanie.
• Kompresja
• per wiersz
• per strona
• BTW: kompresja backupu

24. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 24
Utrzymanie obiektów bazodanowych
• Sterty – tylko w skrajnych przypadkach
• B-drzewa:
• Równoważenie – REORGANIZE (fragmentacja 5-30%)
• Przebudowa – REBUILD (fragmentacja > 30%)
• Brak automatu w SQL Server!
• Statystyki
• Przeliczanie
• Automat – 20% zmian
• SQL Server 2016 lub trace flag – malejący %
• [Demo]

25. WWW.HIGHWHEELSOFTWARE.COM 25
Podsumowanie - złożoność „tabeli” MSSQL
• 1 tabela – wiele struktur
• Dane, indeksy, statystyki (…)
• Nowy indeks =
• Szybszy odczyt (wybrane zapytania)
• Wolniejszy zapis
• Więcej zajętego miejsca
• Struktury żyją długo – wymagają opieki

26. Zapraszamy do kontaktu
ul. Al. Zwycięstwa 96/98, 81-451 Gdynia
www.highwheelsoftware.com
przemyslaw.dzierzak@highwheelsoftware.com