Procesamiento de instrucciones SQL
El procesamiento de una única instrucción SQL es el método más básico de ejecución de instrucciones SQL en SQL Server. Los pasos que se utilizan para procesar una única instrucción SELECT que solo hace referencia a tablas base locales (no a vistas ni a tablas remotas) ilustran el proceso básico.
Optimizar las instrucciones SELECT
Una instrucción SELECT no es de procedimiento, no expone los pasos exactos que el servidor de la base de datos debe utilizar para recuperar los datos solicitados. Esto significa que el servidor de la base de datos debe analizar la instrucción para determinar la manera más eficaz de extraer los datos solicitados. Este proceso se denomina optimizar la instrucción SELECT. El componente que lo lleva a cabo se denomina optimizador de consultas. La entrada al optimizador consta de la consulta, el esquema de la base de datos (definiciones de tabla e índice) y las estadísticas de base de datos. La salida del optimizador es un plan de ejecución de la consulta, en ocasiones denominado plan de la consulta o simplemente plan. El contenido de un plan de consulta se describe con más detalle posteriormente en este tema.
En el siguiente diagrama se ilustran las entradas y salidas del optimizador de consultas durante la optimización de una única instrucción SELECT:
.gif "Optimización de consulta de una instrucción SELECT")
Una instrucción SELECT define únicamente los siguientes elementos:
El formato del conjunto de resultados. Este elemento se especifica principalmente en la lista de selección. Sin embargo, también afectan a la forma final del conjunto de resultados otras cláusulas como ORDER BY y GROUP BY.
Las tablas que contienen los datos de origen. Esto se especifica en la cláusula FROM.
Cómo se relacionan lógicamente las tablas para la instrucción SELECT. Esto se define en las especificaciones de combinación, que pueden aparecer en la cláusula WHERE o en una cláusula ONE que sigue a FROM.
Las condiciones que deben cumplir las filas de las tablas de origen para satisfacer los requisitos de la instrucción SELECT. Estas condiciones se especifican en las cláusulas WHERE y HAVING.
Un plan de ejecución de consulta es una definición de los siguientes elementos:
La secuencia en la que se tiene acceso a las tablas de origen.
Normalmente, hay muchas secuencias diferentes en las que el servidor de la base de datos puede tener acceso a las tablas base para generar el conjunto de resultados. Por ejemplo, si la instrucción SELECT hace referencia a tres tablas, el servidor de la base de datos podría tener acceso primero a TablaA, utilizar datos de TablaA para extraer las filas que coincidan con las de TablaB y, finalmente, utilizar datos de TablaB para extraer datos de TablaC. Las demás secuencias en las que el servidor de base de datos podría tener acceso a las tablas son:
TablaC, TablaB, TablaA
TablaB, TablaA, TablaC
TablaB, TablaC, TablaA
TablaC, TablaA, TablaB
Los métodos que se utilizan para extraer los datos de cada tabla.
Por lo general, hay métodos diferentes para tener acceso a los datos de cada tabla. Si solo se necesitan unas cuantas filas con valores de clave específicos, el servidor de la base de datos puede utilizar un índice. Si se necesitan todas las filas de una tabla, el servidor de la base de datos puede omitir los índices y realizar un recorrido de la tabla. Si se necesitan todas las filas de la tabla, pero hay un índice cuyas columnas de clave están ordenadas con ORDER BY, realizar un recorrido del índice en lugar de un recorrido de la tabla puede evitar otra ordenación del conjunto de resultados. Si la tabla es muy pequeña, el recorrido de la misma puede ser el método más eficaz para la mayoría de los accesos a la tabla.
El proceso de selección de un plan de ejecución entre varios planes posibles se conoce como optimización. El optimizador de consultas es uno de los componentes más importantes de un sistema de base de datos SQL. Mientras que parte de la carga de trabajo se debe al análisis de la consulta y selección de un plan por parte del optimizador de consultas, esta carga suele reducirse cuando dicho optimizador elige un plan de ejecución eficaz. Por ejemplo, se pueden dar a dos constructoras planos idénticos para una casa. Si una de las constructoras tarda unos días más en planear cómo construirá la casa y la otra comienza a construir inmediatamente sin planear, la que ha planeado su proyecto probablemente terminará antes.
El optimizador de consultas de SQL Server es un optimizador basado en el costo. Cada plan de ejecución posible tiene asociado un costo en términos de la cantidad de recursos del equipo que se utilizan. El optimizador de consultas debe analizar los planes posibles y elegir el de menor costo estimado. Algunas instrucciones SELECT complejas tienen miles de planes de ejecución posibles. En estos casos, el optimizador de consultas no analiza todas las combinaciones posibles. En lugar de esto, utiliza algoritmos complejos para encontrar un plan de ejecución que tenga un costo razonablemente cercano al mínimo posible.
El optimizador de consultas de SQL Server elige, además del plan de ejecución con el costo de recursos mínimo, el plan que devuelve resultados al usuario con un costo razonable de recursos y con la mayor brevedad posible. Por ejemplo, el procesamiento de una consulta en paralelo suele utilizar más recursos que el procesamiento en serie, pero completa la consulta más rápidamente. El optimizador de SQL Server utilizará un plan de ejecución en paralelo para devolver resultados si esto no afecta negativamente a la carga del servidor.
El optimizador confía en las estadísticas de distribución cuando calcula los costos de recursos de métodos diferentes para extraer información de una tabla o un índice. Las estadísticas de distribución se mantienen para las columnas y los índices. Indican la posibilidad de seleccionar los valores de un índice o de una columna determinados. Por ejemplo, en una tabla que representa automóviles, muchos automóviles tienen el mismo fabricante, pero cada uno dispone de un único número de identificación de vehículo (NIV). Un índice del NIV es más selectivo que un índice del fabricante. Si las estadísticas de los índices no están actualizadas, puede que el optimizador de consultas no realice la mejor elección para el estado actual de la tabla. Para obtener más información acerca de cómo mantener actualizadas las estadísticas de los índices, vea Utilizar las estadísticas para mejorar el rendimiento de las consultas.
El optimizador de consultas es importante porque permite que el servidor de la base de datos se ajuste dinámicamente a las condiciones cambiantes de la base de datos, sin necesitar la entrada de un programador o de un administrador de base de datos. Esto permite a los programadores centrarse en la descripción del resultado final de la consulta. Pueden estar seguros de que el optimizador de consultas creará un plan de ejecución eficaz para el estado de la base de datos cada vez que se ejecuta la instrucción.
Procesar una instrucción SELECT
Los pasos básicos que SQL Server utiliza para procesar una única instrucción SELECT incluyen lo siguiente:
El analizador examina la instrucción SELECT y la divide en unidades lógicas como palabras clave, expresiones, operadores e identificadores.
Se genera un árbol de la consulta, a veces denominado árbol de secuencia, que describe los pasos lógicos que se requieren para transformar los datos de origen en el formato que necesita el conjunto de resultados.
El optimizador de consultas analiza diferentes formas de acceso a las tablas de origen. A continuación, selecciona la serie de pasos que devuelve los resultados de la forma más rápida utilizando el menor número posible de recursos. El árbol de la consulta se actualiza para registrar esta serie exacta de pasos. La versión final y optimizada del árbol de la consulta se denomina plan de ejecución.
El motor relacional comienza a ejecutar el plan de ejecución. A medida que se procesan los pasos que necesitan datos de las tablas base, el motor relacional solicita al motor de almacenamiento que pase los datos de los conjuntos de filas solicitados desde el motor relacional.
El motor relacional procesa los datos que devuelve el motor de almacenamiento en el formato definido para el conjunto de resultados y devuelve el conjunto de resultados al cliente.
Procesar otras instrucciones
Los pasos básicos descritos para procesar una instrucción SELECT se aplican a otras instrucciones SQL como INSERT, UPDATE y DELETE. Las instrucciones UPDATE y DELETE deben identificar el conjunto de filas que se van a modificar o eliminar. El proceso de identificación de estas filas es el mismo que se utiliza para identificar las filas de origen que contribuyen al conjunto de resultados de una instrucción SELECT. Las instrucciones UPDATE e INSERT pueden contener instrucciones SELECT incrustadas que proporcionan los valores de los datos que se van a actualizar o insertar.
Incluso las instrucciones del lenguaje de definición de datos (DDL), como CREATE PROCEDURE o ALTER TABLE, se resuelven al final en un conjunto de operaciones relacionales en las tablas de catálogo del sistema y, a veces (como ALTER TABLE ADD COLUMN) en las tablas de datos.
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