Cara mengoptimalkan Kueri SQL untuk RDBMS

Pengoptimalan kueri SQL sangat penting untuk meningkatkan kinerja sistem manajemen basis data relasional (RDBMS) . Tujuan optimasi kueri adalah menemukan cara paling efisien untuk mengeksekusi kueri, sehingga mengurangi waktu respons, meminimalkan konsumsi sumber daya, dan meningkatkan kinerja aplikasi database Anda.

Basis data relasional menangani sejumlah besar data, dan melakukannya secara efisien sangat penting untuk mempertahankan aplikasi berperforma tinggi. Kueri SQL yang dirancang dan ditulis dengan buruk dapat berdampak signifikan terhadap pengalaman pengguna, karena dapat memperlambat aplikasi dan menghabiskan sumber daya sistem secara berlebihan. Memahami dan menerapkan teknik pengoptimalan kueri SQL dapat sangat meningkatkan kemampuan RDBMS Anda dalam mengelola dan mengambil data secara efisien dan cepat.

Sumber Gambar: SQLShack

Peran Mesin Basis Data

Mesin basis data adalah inti dari setiap RDBMS, yang bertanggung jawab untuk memproses dan mengelola data yang disimpan dalam basis data relasional. Ini memainkan peran penting dalam pengoptimalan kueri dengan menafsirkan pernyataan SQL, menghasilkan rencana eksekusi, dan mengambil data dari penyimpanan dengan paling efisien.

Saat Anda mengirimkan kueri, pengoptimal kueri mesin database mengubah pernyataan SQL menjadi satu atau beberapa rencana eksekusi. Paket ini mewakili berbagai cara memproses kueri, dan pengoptimal memilih yang terbaik berdasarkan perkiraan biaya, seperti penggunaan I/O dan CPU. Proses ini dikenal sebagai kompilasi kueri, yang terdiri dari penguraian, pengoptimalan, dan pembuatan rencana eksekusi yang diinginkan.

Rencana eksekusi yang dipilih menentukan bagaimana mesin database akan mengakses, memfilter, dan mengembalikan data yang diminta oleh pernyataan SQL. Rencana eksekusi yang efisien harus meminimalkan konsumsi sumber daya, mengurangi waktu respons, dan memberikan kinerja aplikasi yang lebih baik.

Bagaimana Mengidentifikasi Hambatan Kinerja

Mengidentifikasi hambatan kinerja dalam kueri SQL Anda sangat penting untuk mengoptimalkan kinerjanya. Teknik berikut dapat membantu Anda menemukan area di mana kinerja kueri Anda mungkin lambat:

1. Analisis Rencana Eksekusi Kueri: Rencana eksekusi menawarkan representasi visual dari operasi yang dilakukan oleh mesin database untuk mengeksekusi kueri SQL Anda. Dengan meninjau rencana eksekusi, Anda dapat mengidentifikasi potensi hambatan seperti pemindaian tabel, penggabungan yang mahal, atau operasi pengurutan yang tidak perlu. Ini dapat membantu Anda mengubah kueri atau skema database untuk meningkatkan kinerja.
2. Gunakan Profiler dan Alat Diagnostik: Banyak RDBMS menyediakan profiler dan alat diagnostik bawaan yang dapat membantu Anda memantau kinerja kueri SQL dengan mengukur indikator kinerja utama (KPI) seperti waktu respons, penggunaan CPU, konsumsi memori, dan I/O disk . Anda dapat menentukan kueri yang bermasalah dan mengatasi masalah kinerjanya dengan wawasan ini.
3. Periksa Metrik Basis Data: Memantau metrik kinerja basis data, seperti jumlah koneksi bersamaan, laju eksekusi kueri, dan penggunaan kumpulan buffer, dapat memberi Anda wawasan berharga tentang kesehatan RDBMS Anda dan membantu Anda mengidentifikasi area di mana peningkatan kinerja diperlukan.
4. Profil Performa Aplikasi: Alat pembuatan profil performa aplikasi, seperti AppDynamics APM atau New Relic, dapat membantu Anda mengkorelasikan performa database dengan perilaku aplikasi dengan menangkap metrik utama seperti waktu respons, laju throughput, dan jejak aplikasi. Hal ini memungkinkan Anda mendeteksi kueri yang berkinerja lambat dan menemukan segmen kode tertentu yang menyebabkan kemacetan.
5. Melakukan Pengujian Beban: Pengujian beban membantu mensimulasikan pengguna dan transaksi secara bersamaan, membuat RDBMS Anda berada di bawah tekanan dan mengungkap potensi masalah skalabilitas atau hambatan kinerja. Dengan menganalisis hasil uji beban, Anda dapat mengidentifikasi titik lemah dalam kueri SQL dan menerapkan pengoptimalan yang diperlukan.

Dengan mengidentifikasi dan mengatasi hambatan kinerja dalam kueri SQL, Anda dapat mengoptimalkan eksekusinya secara efektif dan meningkatkan efisiensi sistem database Anda secara signifikan.

Praktik Terbaik untuk Desain Kueri

Merancang kueri SQL yang efisien adalah langkah pertama untuk mencapai kinerja optimal dalam database relasional. Dengan mengikuti praktik terbaik berikut, Anda dapat meningkatkan daya tanggap dan skalabilitas sistem database Anda:

• Pilih kolom tertentu daripada menggunakan wildcard: Hindari penggunaan wildcard tanda bintang (*) untuk mengambil semua kolom dari tabel saat menulis pernyataan SELECT. Sebaliknya, tentukan kolom yang perlu Anda ambil. Hal ini mengurangi jumlah data yang dikirim dari database ke klien dan meminimalkan penggunaan sumber daya yang tidak perlu.

 MELAKUKAN:
SELECT column1, column2, column3 FROM table_name; JANGAN: SELECT * FROM table_name;

• Minimalkan penggunaan subkueri: Subkueri dapat menurunkan kinerja kueri SQL Anda jika tidak digunakan dengan bijaksana. Pilih operasi GABUNG atau tabel sementara bila memungkinkan untuk menghindari overhead kueri bersarang.

 MELAKUKAN:
SELECT t1.column1, t2.column2 FROM table1 AS t1 JOIN table2 AS t2 ON t1.ID = t2.ID; JANGAN: SELECT column1, (SELECT column2 FROM table2 WHERE table1.ID = table2.ID) FROM table1;

• Manfaatkan kekuatan klausa WHERE: Gunakan klausa WHERE untuk memfilter data yang tidak diperlukan pada sumbernya. Melakukan hal ini dapat secara signifikan mengurangi jumlah rekaman yang dikembalikan oleh kueri, sehingga menghasilkan kinerja yang lebih cepat.
Try AppMaster no-code today!
Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper
Start Free

 SELECT column1, column2 FROM table_name WHERE column3 = 'some_value';

• Pilih operasi GABUNG yang efisien: Pilih jenis GABUNG yang tepat untuk sistem database Anda. INNER JOIN biasanya lebih cepat daripada OUTER JOIN karena hanya mengembalikan baris yang cocok dari kedua tabel. Hindari CROSS JOIN bila memungkinkan, karena mereka menghasilkan produk Cartesian besar yang membutuhkan banyak sumber daya.
• Menerapkan penomoran halaman: Mengambil kumpulan hasil yang besar dalam satu kueri dapat menyebabkan penggunaan memori yang tinggi dan kinerja yang lambat. Terapkan penomoran halaman menggunakan klausa LIMIT dan OFFSET untuk mengambil potongan data yang lebih kecil sesuai kebutuhan.

 SELECT column1, column2 FROM table_name WHERE some_condition ORDER BY column3 LIMIT 10 OFFSET 20;

• Gunakan fungsi agregat dengan bijak: Fungsi agregat seperti COUNT, SUM, AVG, MIN, dan MAX dapat dioptimalkan dengan menggunakan indeks dan kondisi pemfilteran yang sesuai dalam klausa WHERE. Hal ini dapat meningkatkan kinerja kueri Anda secara signifikan.

Menggunakan Indeks dan Rencana Eksekusi

Indeks dan rencana eksekusi memainkan peran penting dalam optimasi kueri SQL. Memahami tujuan dan penggunaannya dapat membantu Anda memaksimalkan RDBMS Anda:

1. Memanfaatkan indeks yang sesuai: Indeks dapat meningkatkan kinerja kueri dengan menyediakan akses lebih cepat ke baris dan kolom tertentu dalam tabel. Buat indeks pada kolom yang sering digunakan dalam klausa WHERE, operasi JOIN, atau klausa ORDER BY. Berhati-hatilah dengan konsekuensinya, karena terlalu banyak indeks dapat meningkatkan biaya pembaruan dan penyisipan.
2. Analisis rencana eksekusi: Rencana eksekusi adalah representasi visual dari langkah-langkah dan operasi yang dilakukan oleh mesin database untuk mengeksekusi kueri. Dengan menganalisis rencana eksekusi, Anda dapat mengidentifikasi hambatan kinerja dan menerapkan pengoptimalan yang sesuai. Rencana eksekusi sering kali mengungkapkan wawasan tentang pemindaian tabel, penggunaan indeks, dan metode penggabungan.
3. Perbarui statistik dan kompilasi ulang rencana eksekusi: Mesin database menggunakan statistik dan metadata tentang tabel untuk menghasilkan rencana eksekusi yang optimal. Memastikan statistik terkini dapat menghasilkan kinerja yang lebih baik. Demikian pula, kompilasi ulang rencana eksekusi secara manual dapat menawarkan manfaat kinerja yang signifikan, terutama ketika data dasar, skema, atau pengaturan SQL Server telah berubah.

Mengoptimalkan Kueri dengan Petunjuk

Petunjuk kueri adalah arahan atau instruksi yang tertanam dalam kueri SQL yang memandu mesin database tentang cara menjalankan kueri tertentu. Mereka dapat digunakan untuk mempengaruhi rencana eksekusi, memilih indeks tertentu, atau mengganti perilaku default pengoptimal database. Gunakan petunjuk kueri dengan hemat dan hanya setelah pengujian menyeluruh, karena dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak diinginkan. Beberapa contoh petunjuk kueri meliputi:

• Petunjuk indeks: Petunjuk ini menginstruksikan mesin database untuk menggunakan indeks tertentu untuk tabel tertentu dalam kueri. Hal ini dapat membantu mempercepat eksekusi kueri dengan memaksa pengoptimal menggunakan indeks yang lebih efisien.

 SELECT column1, column2 FROM table_name WITH (INDEX(index_name)) WHERE column3 = 'some_value';

• Petunjuk GABUNG: Petunjuk GABUNG memandu pengoptimal metode GABUNG mana yang akan digunakan, seperti loop bersarang, gabungan hash, atau gabungan gabungan. Hal ini dapat membantu jika metode GABUNG default yang dipilih oleh pengoptimal kurang optimal.

 SELECT column1, column2 FROM table1 INNER LOOP JOIN table2 ON table1.ID = table2.ID;

• Petunjuk paralelisme: Dengan menggunakan petunjuk paralelisme, Anda dapat mengontrol tingkat paralelisme yang digunakan oleh mesin database untuk kueri tertentu. Hal ini memungkinkan Anda menyempurnakan alokasi sumber daya untuk mencapai kinerja yang lebih baik.

 SELECT column1, column2 FROM table_name WHERE column3 = 'some_value' OPTION (MAXDOP 4);

Ingatlah bahwa meskipun petunjuk kueri dapat membantu Anda mengoptimalkan kueri tertentu, petunjuk tersebut harus digunakan dengan hati-hati dan setelah analisis menyeluruh, karena terkadang petunjuk tersebut dapat menyebabkan perilaku kurang optimal atau tidak stabil. Selalu uji pertanyaan Anda dengan dan tanpa petunjuk untuk menentukan pendekatan terbaik untuk situasi Anda.

Skema database yang dirancang dengan baik, kueri SQL yang efisien, dan penggunaan indeks yang tepat merupakan faktor penting dalam mencapai kinerja optimal dalam database relasional. Dan untuk membangun aplikasi dengan lebih cepat, pertimbangkan untuk menggunakan platform tanpa kode AppMaster , yang memungkinkan Anda dengan mudah membuat aplikasi web, seluler, dan backend yang skalabel.

Menganalisis Kinerja Kueri dengan Profiler dan Alat Diagnostik

Mengoptimalkan kueri SQL memerlukan pemahaman mendalam tentang karakteristik kinerjanya, yang dapat dianalisis menggunakan berbagai alat pembuatan profil dan diagnostik. Alat-alat ini membantu Anda mendapatkan wawasan tentang eksekusi kueri, penggunaan sumber daya, dan potensi masalah, sehingga memungkinkan Anda mengidentifikasi dan mengatasi kemacetan secara efektif. Di sini, kita akan membahas beberapa alat dan teknik penting untuk menganalisis kinerja kueri SQL.

Profiler SQL Server

SQL Server Profiler adalah alat diagnostik canggih yang tersedia di Microsoft SQL Server. Hal ini memungkinkan Anda untuk memantau dan melacak peristiwa yang terjadi dalam contoh SQL Server, menangkap data tentang pernyataan SQL individual, dan menganalisis kinerjanya. Profiler membantu Anda menemukan kueri yang berjalan lambat, mengidentifikasi hambatan, dan menemukan peluang pengoptimalan potensial.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Oracle SQL Trace dan TKPROF

Dalam database Oracle, SQL Trace membantu mengumpulkan data terkait kinerja untuk pernyataan SQL individual. Ini menghasilkan file jejak yang dapat dianalisis dengan utilitas TKPROF, yang memformat data jejak mentah ke dalam format yang lebih mudah dibaca. Laporan yang dihasilkan TKPROF memberikan informasi terperinci tentang rencana eksekusi, waktu yang berlalu, dan penggunaan sumber daya untuk setiap pernyataan SQL, yang dapat sangat berharga dalam mengidentifikasi dan mengoptimalkan kueri yang bermasalah.

Skema Kinerja MySQL dan Penganalisis Kueri

Skema Kinerja MySQL adalah mesin penyimpanan yang menyediakan instrumentasi untuk membuat profil dan mendiagnosis masalah kinerja di server MySQL. Ini menangkap informasi tentang berbagai peristiwa terkait kinerja, termasuk eksekusi kueri dan pemanfaatan sumber daya. Data Skema Kinerja kemudian dapat ditanyakan dan dianalisis untuk mengidentifikasi hambatan kinerja. Selain itu, MySQL Query Analyzer, bagian dari MySQL Enterprise Monitor, adalah alat grafis yang memberikan wawasan tentang kinerja kueri dan membantu mengidentifikasi kueri yang bermasalah. Ini memantau aktivitas kueri waktu nyata, menganalisis rencana eksekusi, dan memberikan rekomendasi untuk pengoptimalan.

JELASKAN dan JELASKAN ANALISIS

Kebanyakan RDBMS menyediakan perintah EXPLAIN untuk menganalisis rencana eksekusi kueri. Perintah EXPLAIN memberikan wawasan tentang bagaimana mesin database memproses kueri SQL tertentu, memperlihatkan operasi, urutan eksekusi, metode akses tabel, tipe gabungan, dan banyak lagi. Di PostgreSQL , penggunaan EXPLAIN ANALYZE memberikan informasi tambahan tentang waktu eksekusi aktual, jumlah baris, dan statistik runtime lainnya. Memahami output dari perintah EXPLAIN dapat membantu Anda mengenali area bermasalah, seperti gabungan yang tidak efisien atau pemindaian tabel penuh, dan memandu upaya pengoptimalan Anda.

Pola Optimasi Kueri SQL Umum

Banyak pola pengoptimalan yang dapat diterapkan pada kueri SQL untuk performa yang lebih baik. Beberapa pola umum meliputi:

Menulis Ulang Subkueri yang Berkorelasi sebagai Gabungan

Subkueri yang berkorelasi dapat menjadi sumber kinerja buruk yang signifikan karena subkueri tersebut dieksekusi satu kali untuk setiap baris di kueri luar. Menulis ulang subkueri yang berkorelasi sebagai gabungan reguler atau lateral sering kali dapat menghasilkan peningkatan waktu eksekusi yang signifikan.

Mengganti Klausa IN dengan Operasi EXISTS atau JOIN

Penggunaan klausa IN terkadang dapat menghasilkan kinerja yang kurang optimal, terutama ketika berhadapan dengan kumpulan data yang besar. Mengganti klausa IN dengan subkueri EXISTS atau operasi JOIN dapat membantu mengoptimalkan kueri SQL dengan memungkinkan mesin database memanfaatkan indeks dan teknik pengoptimalan lainnya dengan lebih baik.

Menggunakan Predikat Ramah Indeks dalam Klausa WHERE

Indeks dapat secara signifikan meningkatkan kinerja kueri, namun hanya efektif jika kueri SQL dirancang untuk menggunakannya dengan benar. Pastikan klausa WHERE Anda menggunakan predikat ramah indeks - kondisi yang dapat dievaluasi secara efektif menggunakan indeks yang tersedia. Hal ini mungkin melibatkan penggunaan kolom yang diindeks, menggunakan operator perbandingan yang sesuai, dan menghindari fungsi atau ekspresi yang mencegah penggunaan indeks.

Membuat Tampilan Terwujud untuk Perhitungan Kompleks

Tampilan materialisasi menyimpan hasil kueri, dan dapat digunakan untuk menyimpan output penghitungan atau agregasi kompleks yang sering diakses namun jarang diperbarui. Memanfaatkan tampilan yang terwujud dapat menghasilkan peningkatan kinerja yang signifikan untuk beban kerja yang banyak membaca.

Menyeimbangkan Optimasi dan Pemeliharaan

Meskipun mengoptimalkan kueri SQL sangat penting untuk mencapai kinerja database yang baik, penting juga untuk menyeimbangkan pengoptimalan dan pemeliharaan. Pengoptimalan yang berlebihan dapat menghasilkan kode yang rumit dan sulit dipahami, sehingga sulit untuk dipelihara, di-debug, dan dimodifikasi. Untuk menyeimbangkan pengoptimalan dan pemeliharaan, pertimbangkan hal berikut:

• Ukur dampaknya: Fokuskan upaya pengoptimalan Anda pada kueri yang berdampak signifikan terhadap kinerja. Gunakan alat pembuatan profil dan diagnostik untuk mengidentifikasi kueri yang paling bermasalah, dan prioritaskan kueri yang memengaruhi fungsi sistem penting atau yang memiliki potensi peningkatan kinerja terbesar.
• Optimalkan secara bertahap : Saat mengoptimalkan kueri, buat perubahan bertahap dan ukur peningkatan kinerja setelah setiap perubahan. Pendekatan ini membantu mengidentifikasi pengoptimalan spesifik yang memberikan manfaat paling signifikan dan memungkinkan Anda memverifikasi bahwa kueri masih memberikan hasil yang benar.
• Pertahankan keterbacaan kode : Jaga agar kueri SQL Anda tetap mudah dibaca dan terstruktur dengan baik. Pastikan pengoptimalan yang Anda terapkan tidak mengaburkan tujuan kueri atau mempersulit pengembang lain untuk memahaminya.
• Dokumentasikan pengoptimalan Anda : Saat menerapkan pengoptimalan pada kueri SQL, dokumentasikan perubahannya dan jelaskan alasannya. Hal ini memudahkan anggota tim lainnya untuk memahami pengoptimalan dan memungkinkan mereka mengambil keputusan yang tepat saat mengubah kueri di masa mendatang.

Menemukan keseimbangan yang tepat antara pengoptimalan dan pemeliharaan memastikan bahwa database dan aplikasi relasional Anda dapat memberikan kinerja yang diinginkan namun tetap fleksibel, dapat dipelihara, dan beradaptasi terhadap perubahan di masa depan.