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性能优化技巧:外键序号化

原创 IT职场 作者:嘟嘟是只喵 时间:2021-01-18 00:07:54 0 删除 编辑

一、 问题背景与适用场景

《性能优化技巧:部分预关联》一文中,我们介绍了将维表内存化并预关联的技术,但事实表与维表关联时,仍需进行hash计算和比对,怎么提高这一步的性能呢?我们今天再介绍一种优化技巧:外键序号化。

外键序号化的思路是,如果维表的主键是从1开始的自然数(也就是记录所在行号),那么就可以用键值直接按行号定位维表记录,而不再需要计算和比对HASH值了,从而加快与维表关联的速度,进一步提升性能。而且,直接用序号定位,还不需要建立索引,占用内存也会小很多。

我们下面来介绍如何在SPL中使用外键序号化技巧,并使用上文的测试环境,针对同一个查询问题,以序号化后的数据与之前的数据做对照实验,验证序号化的性能提升效果。

二、 序号化准备

要使用外键序号化技巧,必须要保证维表的主键值正好是序号(记录行号),而实际业务中维表的主键值往往不是这样,所以要先将维表的主键转换成序号。转换的方法如下:

1)新建一个键值-序号对应表,保存维表的键值和自然序号的对应关系;

2)把维表的键值替换为自然序号,得到一个新的维表文件;

3)把事实表里的外键值修改为序号,修改的依据是键值-序号对应表,修改后得到一个新的事实表。

本次实验要用到的三张维表分别是supplier、part与orders,事实表是lineitem,下面分别对它们实现序号化。

1. supplier序号化

实现序号化的SPL脚本如下:

A1 从原始数据文件supplier.tbl中读出数据,并用derive函数新增加一列xh,用行号作为字段值

A2 将A1中的S_SUPPKEY、xh两字段输出到集文件supplier_xh_key.btx中,生成键值与序号对应关系表,以备序号化事实表时使用

A3 以xh字段值代替S_SUPPKEY字段,重构supplier序表

A4 创建序号化后的组表文件supplier_xh.ctx

A5 将重构后的supplier序表保存到组表文件supplier_xh.ctx中

2. part序号化

实现序号化的SPL脚本如下:

脚本原理与supplier表序号化相同,生成的键值与序号对应关系表为part_xh_key.btx,序号化后的组表文件叫part_xh.ctx。

3. orders序号化

实现序号化的SPL脚本如下:

脚本原理与supplier表序号化相同,生成的键值与序号对应关系表为orders_xh_key.btx,序号化后的组表文件叫orders_xh.ctx。

4. lineitem序号化

实现序号化的SPL脚本如下:

A1 创建读入lineitem原始数据的游标

A2/A3/A4 分别读入orders、part、supplier键值与序号对应关系表

A5 用L_ORDERKEY与orders对应关系表关联,用L_PARTKEY与part对应关系表关联,用L_SUPPKEY与supplier对应关系表关联

A6 用关联后的序号值替换键值生成新的游标

A7 创建序号化后的组表文件lineitem_xh.ctx

A8 将序号化后的游标数据写入组表lineitem_xh.ctx

三、 序号化测试

1. 原始数据测试

维表预加载SPL脚本如下:

加载维表并建索引。

编写SPL测试脚本如下:

先运行维表预加载脚本,再运行测试脚本,得到测试脚本运行时间为450秒。

2. 序号化数据测试

维表预加载SPL脚本如下:

加载的是序号化后的维表,不需要建立索引。

编写SPL测试脚本如下:

注意:A2中关联时使用“:#”与维表关联,表示用事实表中的键值与维表的行号进行关联,假如键值是7,则直接与维表的第7行关联。

先运行维表预加载脚本,再运行测试脚本,得到测试脚本运行时间为269秒。

3. 分析与结论

在上面两组对照实验中,序号化后的数据与序号化前相比,维表的记录数、字段数完全相同,事实表的记录数与字段数也完全相同,仅有相关的键值换成了序号。查询过程相比,过滤条件完全相同,过滤后的参与计算的数据完全相同,也就是说过滤与分组求和所用的时间完全相同,所不同的仅有关联的方式(行号关联、键值的hash值比对关联),而运行时间减少了450-269=181秒,可见,外键序号化对性能提升效果十分显著。

四、 进一步说明

序号化的字段必须是维表的主键,但不限主键字段的数据类型,整数、字符串、日期、时间等等都可以序号化。对于多主键维表,可以新增一个序号字段,建立多个键值与序号的对应关系表,并依此对事实表进行序号化。

一般来说,外键序号化技巧可以很方便地适用于历史数据的查询,只需对历史数据进行一次序号化就可以使用了,键值与序号对应关系表也无须再保留。

但外键序号化技巧同样适用于有新增数据的查询,只是会多增加些步骤。

1. 维表与事实表均有新增数据

1)先取得维表新增加的记录,追加键值与序号对应关系表;

2)再把新增记录追加到序号化后的维表,追加时依据键值与序号对应关系表;

3)再把事实表新增加的记录追加到序号化后的事实表,追加时依据键值与序号对应关系表;

2. 仅事实表有新增数据

在维表数据保持不变的情况下,仅需进行上述第3)步即可。

处理好新增数据以后,就可以使用外键序号化关联查询技巧了。


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