Prestazioni dell'integrazione con CLR
In questo argomento vengono discusse alcune delle scelte di progettazione che migliorano le prestazioni dell'integrazione di MicrosoftSQL Server con Common Language Runtime (CLR) di Microsoft .NET Framework.
Processo di compilazione
Durante la compilazione di espressioni SQL, quando viene rilevato un riferimento a una routine gestita, viene generato uno stub di Microsoft Intermediate Language (MSIL). Questo stub include il codice che consente di effettuare il marshalling dei parametri di routine da SQL Server a CLR, richiamare la funzione e restituire il risultato. Questo codice di "unione" si basa sul tipo di parametro e sulla direzione del parametro (interna, esterna o di riferimento).
Il codice di "unione" consente di eseguire ottimizzazioni specifiche del tipo e assicura un'applicazione efficiente della semantica di SQL Server, ad esempio il supporto di valori Null, i facet vincolanti e la gestione delle eccezioni standard e in base al valore. La generazione di codice apposito per i tipi degli argomenti consente di evitare i costi legati all'assegnazione forzata o alla creazione di oggetti wrapper, chiamata "boxing", all'interno dei limiti della chiamata.
Lo stub generato viene quindi compilato nel codice nativo e ottimizzato per l'architettura hardware specifica su cui viene eseguito SQL Server, utilizzando i servizi di compilazione JIT (Just-In-Time) di CLR. I servizi JIT sono richiamati a livello di metodo e consentono all'ambiente host di SQL Server di creare una sola unità di compilazione che comprende sia SQL Server che l'esecuzione di CLR. Dopo aver compilato lo stub, il puntatore a funzione risultante diventa l'implementazione in fase di esecuzione della funzione. Questo approccio che prevede la generazione di codice consente di evitare i costi di chiamata aggiuntivi relativi alla riflessione o all'accesso ai metadati in fase di esecuzione.
Transizioni veloci tra SQL Server e CLR
Il processo di compilazione restituisce un puntatore a funzione che può essere chiamato in fase di esecuzione dal codice nativo. Nel caso di funzioni definite dall'utente a valori scalari, questa chiamata alla funzione avviene su ogni riga. Per ridurre al minimo il costo della transizione tra SQL Server e CLR, le istruzioni che contengono chiamate gestite prevedono un passaggio di avvio per identificare il dominio dell'applicazione di destinazione. Questo passaggio di identificazione riduce il costo della transizione per ogni riga.
Considerazioni sulle prestazioni
Nelle sezioni che seguono vengono riepilogate le considerazioni relative alle prestazioni specifiche dell'integrazione con CLR in SQL Server. Informazioni più dettagliate sono disponibili nell'articolo "Using CLR Integration in SQL Server 2005" nel sito Web MSDN. Informazioni di carattere generale sulle prestazioni del codice gestito sono disponibili in "Improving .NET Application Performance and Scalability" nel sito Web MSDN.
Funzioni definite dall'utente
Il percorso di chiamata per le funzioni CLR risulta più veloce di quello delle funzioni definite dall'utente Transact-SQL. Il codice gestito dispone inoltre di un vantaggio in termini di prestazioni decisamente superiore rispetto a Transact-SQL per quanto riguarda il codice procedurale, il calcolo e la manipolazione delle stringhe. Le funzioni CLR che prevedono intense attività di calcolo e che non eseguono l'accesso ai dati vengono scritte meglio in codice gestito. Le funzioni Transact-SQL, tuttavia, eseguono l'accesso ai dati in modo più efficiente rispetto all'integrazione con CLR.
Funzioni di aggregazione definite dall'utente
Il codice gestito può determinare prestazioni notevolmente superiori rispetto all'aggregazione basata sul cursore. Il codice gestito generalmente risulta leggermente più lento rispetto alle funzioni di aggregazione di SQL Server incorporate. Se esiste una funzione di aggregazione predefinita nativa, è consigliabile utilizzarla. Nei casi in cui l'aggregazione necessaria non è supportata a livello nativo, è opportuno utilizzare un'aggregazione definita dall'utente CLR su un'implementazione basata sul cursore per migliorare le prestazioni.
STVF (Streaming Table-Valued Function, Funzioni di flusso con valori di tabella)
Le applicazioni spesso devono restituire una tabella come risultato della chiamata di una funzione. Gli esempi includono la lettura di dati tabulari da un file nell'ambito di un'operazione di importazione e la conversione di valori delimitati da virgole in una rappresentazione relazionale. Per effettuare queste operazioni in genere è necessario materializzare e popolare la tabella dei risultati prima che possa essere utilizzata dal chiamante. L'integrazione di CLR in SQL Server introduce un nuovo meccanismo di extensibility definito tabella di streaming con valori di tabella (STVF, streaming table-valued function). Le funzioni di flusso con valori di tabella offrono prestazioni migliori rispetto alle implementazioni delle stored procedure estese confrontabili.
Le funzioni di flusso con valori di tabella sono funzioni gestite che restituiscono un'interfaccia IEnumerable. Tale interfaccia include alcuni metodi per la navigazione del set di risultati restituito da questo tipo di funzione. Quando viene richiamata la funzione, l'interfaccia IEnumerable restituita viene connessa direttamente al piano di query. Il piano di query chiama quindi i metodi IEnumerable qualora sia necessario recuperare righe. Questo modello di iterazione consente di utilizzare immediatamente i risultati subito dopo la produzione della prima riga, anziché dover attendere che venga popolata l'intera tabella. Riduce inoltre significativamente la quantità di memoria utilizzata quando si richiama la funzione.
Confronto tra matrici e cursori
Quando i cursori Transact-SQL devono attraversare i dati che sono espressi più facilmente come una matrice, è possibile utilizzare il codice gestito per ottenere prestazioni di gran lunga superiori.
Dati di tipo stringa
I dati di tipo carattere SQL Server, ad esempio varchar, possono appartenere al tipo SqlString o SqlChars nelle funzioni gestite. Le variabili SqlString creano un'istanza dell'intero valore in memoria. Le variabili SqlChars forniscono un'interfaccia di flusso che può essere utilizzata per ottenere prestazioni migliori e una maggiore scalabilità creando un'istanza dell'intero valore in memoria. Questo diventa particolarmente importante per i dati di tipo LOB. È inoltre possibile accedere ai dati XML del server tramite un'interfaccia di flusso restituita da SqlXml.CreateReader().
Confronto tra CLR e stored procedure estese
Le API Microsoft.SqlServer.Server che consentono alle procedure gestite di inviare di nuovo i set di risultati al client offrono prestazioni migliori rispetto alle API ODS (Open Data Services) utilizzate dalle stored procedure estese. Inoltre, le API System.Data.SqlServer supportano tipi di dati come xml, varchar(max), nvarchar(max)e varbinary(max), introdotti in SQL Server 2005, mentre le API ODS non sono state estese per supportare i nuovi tipi di dati.
Con il codice gestito, SQL Server gestisce l'utilizzo di risorse come la memoria, i thread e la sincronizzazione. Questo accade in quanto le API gestite che espongono queste risorse vengono implementate nello strumento di gestione delle risorse di SQL Server. Viceversa, SQL Server non dispone di una vista o di un controllo sull'utilizzo delle risorse della stored procedure estesa. Non è possibile ad esempio rilevare o verificare se una stored procedure estesa utilizza troppe risorse della CPU o della memoria. Il codice gestito consente tuttavia a SQL Server di rilevare che un determinato thread non è stato prodotto per un lungo periodo di tempo e quindi imporre l'esecuzione dell'attività in modo da poter pianificare altro lavoro. Di conseguenza, l'utilizzo di codice gestito offre una maggiore scalabilità e un miglior utilizzo delle risorse di sistema.
Il codice gestito può determinare un overhead aggiuntivo, necessario per gestire l'ambiente di esecuzione ed eseguire controlli di protezione. Ciò avviene, ad esempio, qualora siano necessarie l'esecuzione all'interno di SQL Server e numerose transizioni da codice gestito a codice nativo. SQL Server richiede infatti l'esecuzione di una manutenzione aggiuntiva sulle impostazioni specifiche del thread se si passa dal codice nativo a un altro tipo di codice, qundi si utilizza di nuovo il codice nativo. Di conseguenza, le stored procedure estese possono offrire prestazioni nettamente superiori rispetto al codice gestito in esecuzione all'interno di SQL Server nelle situazioni in cui le transizioni tra codice gestito e codice nativo sono frequenti.
[!NOTA]
È consigliabile non sviluppare nuove stored procedure estese, in quanto questa funzionalità è obsoleta.
Serializzazione nativa per i tipi definiti dall'utente
I tipi definiti dall'utente sono progettati come un meccanismo di extensibility per il sistema di tipo scalare. In SQL Server è implementato un formato di serializzazione per i tipi definiti dall'utente denominato Format.Native. Durante la compilazione, la struttura del tipo viene esaminata per generare un codice MSIL personalizzato per la definizione del tipo specifico.
La serializzazione nativa è l'implementazione predefinita per SQL Server. La serializzazione definita dall'utente richiama un metodo definito dall'autore del tipo per eseguire la serializzazione. Per ottenere prestazioni migliori, è preferibile utilizzare la serializzazione Format.Native laddove possibile.
Normalizzazione dei tipi definiti dall'utente confrontabili
Le operazioni relazionali, ad esempio l'ordinamento e il confronto dei tipi definiti dall'utente, agiscono direttamente sulla rappresentazione binaria del valore. A tale scopo, è necessario archiviare una rappresentazione normalizzata (con ordinamento binario) dello stato del tipo definito dall'utente su disco.
La normalizzazione presenta due vantaggi: rende l'operazione di confronto molto meno costosa evitando la costruzione dell'istanza del tipo e l'overhead della chiamata al metodo e crea un dominio binario per il tipo definito dall'utente, consentendo la costruzione di istogrammi, indici e istogrammi per i valori del tipo. Di conseguenza, i tipi definiti dall'utente normalizzati offrono prestazioni molto simili ai tipi predefiniti nativi per operazioni che non comportano chiamate al metodo.
Utilizzo della memoria scalabile
Per ottenere prestazioni e scalabilità soddisfacenti del processo di Garbage Collection gestito in SQL Server, evitare una singola allocazione di grandi dimensioni. Le allocazioni di dimensioni maggiori di 88 kilobyte (KB) vengono inserite nell'heap oggetti grandi che determina prestazioni e scalabilità nettamente inferiori rispetto ad allocazioni più piccole. Se ad esempio è necessario allocare una matrice multidimensionale di dimensioni elevate, è preferibile allocare una matrice di matrici (a dispersione).