L'objectif de ce TME est de comprendre l'optimisation des requêtes qui contiennent des jointures.

• Ordre des jointures,
• Coût d'une requête de jointure,
• Forme des arbres de jointure (linéaire à gauche et autre forme),
• Avantage/inconvénient d'utiliser un index sur l'attribut de jointure et/ou sur d'autres attributs.

Le TME dure 2 séances.

Ne pas oublier de consulter les questions fréquentes en bas de cette page

Lire l'énoncé de l'exercice dans le poly de TD: Exercice 3: Club de joueurs

Les tables d'un club de sport sont :

• Joueur (licence: integer, cnum : integer, salaire: integer, sport: char(20))
• Club (cnum: integer, nom: char(20), division: integer, ville : char(10))
• Finance (cnum: integer, budget: real, dépense: real, recette: real)

qu'on abrège dans ce TME en :

• J (licence, cnum, salaire, sport)
• C (cnum, nom, division, ville)
• F (cnum, budget, depense, recette)

Les index existants s'appellent: I_J_CNUM pour J(cnum), I_J_SALAIRE pour J(salaire), I_C_CNUM pour C(cnum), I_C_DVISION pour C(division) et I_F_CNUM pour F(cnum)

Il y a aussi la table BigJoueur(licence, cnum, salaire, sport, profil) dont l'attribut profil contient 4000 caratères.

Pour voir les plans proposés par le SGBD et leur coût :

   EXPLAIN plan FOR SELECT ...

puis terminer chaque requête par

  @p4

Combien de n-uplets ont chacune des relations J, C, F et BigJoueur?

EXPLAIN plan FOR
SELECT * FROM J;
@p4

Quel est le coût d'accès à chaque table ? Rappel: le coût d'accès à un plan se lit dans la colonne Cost, pour la racine de l'arbre représentant le plan (première ligne).

Combien de pages ont chacune des relations ?

    SELECT TABLE_NAME, num_rows AS cardinalite, blocks AS nb_pages 
    FROM user_tables;
 
    SELECT TABLE_NAME, num_rows AS cardinalite, blocks AS nb_pages 
    FROM all_tables
    WHERE TABLE_NAME='BIGJOUEUR';

On veut calculer coût d'une lecture séquentielle avec la formule Cout(R) = a * page(R) + b

Rmq. : dans le cours on suppose a=1 et b=0.

Déduire les valeurs des constantes a et b utilisées par Oracle à partir des coûts affichés pour J, C. Vérifier que la formule est vraie pour F et BigJoueur.

On considère la requête R1.

   EXPLAIN plan FOR
       SELECT J.licence, C.nom
       FROM J, C
       WHERE J.cnum = C.cnum
       AND J.salaire > 1000;
   @p4

a) Traduisez la requête en français.

b) Affichez le plan P1 de cette requête. Quel est le nom de l'opérateur de jointure ? Dessinez l'arbre de P1 en suivant la méthode présentée en TD : numérotez chaque opération avec son Id de 0 à 3.

c) Quelle table est lue en premier, J ou C, pourquoi ?

d) Quel est le coût de P1 ? Expliquer comment le coût est calculé en fonction des coûts d'accès à J et C.

On considère la requête R2.

   EXPLAIN plan FOR
       SELECT J.licence, C.nom
       FROM J, C
       WHERE J.cnum = C.cnum
       AND J.salaire < 11000;
   @p4

a) Afficher et dessiner le plan P2 de cette requête.

b) Quelle table est lue en premier J ou C, pourquoi ?

c) Quel est le coût de P2 ?

d) On remplace la table Joueur par une table plus grande 'BigJoueur'. On étudie la jointure par hachage entre les tables C et BigJoueur. Observer que la jointure dans l'ordre C, BigJoueur a un coût plus petit que celle dans l'ordre BigJoueur, C

SELECT /*+ ordered */ *
FROM C, BigJoueur j
WHERE j.cnum = c.cnum;

SELECT /*+ ordered */ *
FROM BigJoueur j, C
WHERE j.cnum = c.cnum;

Sachant que le coût total de la jointure est la somme du coût de lecture des tables plus le coût de constuire la HashMap (cf. colonne TmpSpc). En déduire le coût de construction de la HashMap.

Enlever maintenant la directive ordered et observer que le SGBD choisit de lire C avant BigJoueur car cela est moins coûteux.

On considère la requête R3.

EXPLAIN plan FOR
    SELECT J.licence, C.division
    FROM C, J
    WHERE J.cnum = C.cnum
    AND C.nom IN ('PSG', 'Barca');
@p4

a) Affichez le plan P3 de cette requête. Quel est le nom de l'opérateur de jointure ?

b) Détailler les étapes de l'évaluation

c) Quel est le coût du plan exprimé en fonction du coût pour lire une table, un index et pour lire un nuplet seul.

On considère la requête R4.

EXPLAIN plan FOR
  SELECT J.licence, C.division
  FROM C, J
  WHERE J.cnum = C.cnum
  AND J.salaire BETWEEN 10000 AND 10001;
@p4

Affichez le plan P4 de cette requête, expliquer ses étapes et son coût.

Objectif : comprendre la notion de choix entre 2 plans equivalents, basé sur le coût.

Etant donné une requête on voudrait construire un autre plan équivalent à celui que propose l'optimiseur, mais qui utilise un algorithme de jointure différent.

Pour cela on ajoute une directive pour forcer l'usage d'un algorithme de jointure.

• La directive USE_NL indique que la jointure doit être traitée par boucles imbriquées.
• La directive USE_HASH indique que la jointure doit être traitée par hachage.

Reprendre les requêtes R1 à R4 de l'exercice précédent en ajoutant une directive. Expliquer le plan obtenu. Comparer les plans obtenus avec/sans directive pour une même requête.

On veut évaluer R1 avec une jointure par boucles imbriquées

   SELECT /*+ USE_NL(J,C) */ J.licence, C.nom
   FROM J, C
   WHERE J.cnum = C.cnum
   AND J.salaire > 10;

Expliquer le plan. Vérifier que son coût est supérieur à celui de P1.

On veut évaluer R2 avec une jointure par boucles imbriquées

   SELECT /*+ USE_NL(J,C) */ J.licence, C.nom
   FROM J, C
   WHERE J.cnum = C.cnum
   AND J.salaire < 11000;

Expliquer le plan. Vérifier que son coût est supérieur à celui de P2.

On veut évaluer R3 avec une jointure par hachage

EXPLAIN plan FOR
  SELECT /*+ USE_HASH(J,C) */ J.licence, C.division
  FROM C, J
  WHERE J.cnum = C.cnum
  AND C.nom IN ('PSG', 'Barca');
@p4

Expliquer le plan. Vérifier que son coût est supérieur à celui de P3 (de l'exercice 1).

On veut évaluer R4 avec une jointure par hachage

EXPLAIN plan FOR
  SELECT /*+ USE_HASH(J,C) */ J.licence, C.division
  FROM C, J
  WHERE J.cnum = C.cnum
  AND J.salaire BETWEEN 10000 AND 10001;
@p4

Expliquer le plan. Vérifier que son coût est supérieur à celui de P4.

Soit la requête R5 :

EXPLAIN plan FOR
   SELECT c.nom, f.budget 
   FROM J, C, F
   WHERE J.cnum = C.cnum AND C.cnum = F.cnum AND J.cnum = F.cnum
   AND c.division=1 AND J.salaire > 59000  
   AND j.sport = 'sport1';
@p4

On sait (cf. cours) qu'il y a 6 ordres de jointure possibles pour évaluer cette requête. La directive ORDERED permet de fixer l'ordre des jointures. Attention le mot ORDERED est ajouté dans le SELECT mais l'ordre est fixé dans le FROM. Par exemple, l'ordre C,F,J est fixé par FROM C, F, J de cette façon :

EXPLAIN plan FOR
    SELECT /*+ ORDERED */ C.nom, F.budget 
    FROM C, F, J
    WHERE J.cnum = C.cnum AND C.cnum = F.cnum AND J.cnum = F.cnum
    AND C.division=1 AND J.salaire > 59000
    AND J.sport = 'sport1';
@p4

a) Avec la directive ORDERED et en changeant le FROM, évaluer les 6 ordres.

Expliquer chaque plan et compléter le tableau

b) D'après les résultats du tableau, quel(s) ordre(s) a un coût minimal. Quels index sont utilisés ? Vérifier que c'est bien l'ordre choisi par l'optimiseur sans la directive ORDERED.

c) Proposer un plan pour R5 qui utilise l'index sur le salaire avec la directive index(J I_J_salaire). Quel est l'ordre choisi par l'optimiseur ?

   SELECT /*+ index(J I_J_salaire) */ c.nom, f.budget 
   FROM J, C, F
   WHERE J.cnum = C.cnum AND C.cnum = F.cnum AND J.cnum = F.cnum
   AND c.division=1 AND J.salaire > 59000
   AND j.sport = 'sport1'; 

Dessiner le plan obtenu. Expliquer son coût.

d) Proposer un plan pour R5 qui utilise l'index sur l'attribut division directive index(C I_C_division). Quel est l'ordre choisi par l'optimiseur ?

EXPLAIN plan FOR
    SELECT /*+ index(C I_C_division) */  C.nom, F.budget 
    FROM J, C, F
    WHERE J.cnum = C.cnum AND C.cnum = F.cnum AND J.cnum = F.cnum
    AND C.division=1 AND J.salaire > 59000
    AND J.sport = 'sport1';
@p4

Dessiner le plan obtenu. Expliquer son coût.

• Dans l'affichage d'un plan, que signifie l'astérisque * devant un numéro d'opérateur ? Cela renvoie au paragraphe Predicate Information qui suit le plan. Cela sert à connaitre l'ordre d'évaluation des sélections.
• La directive use_nl semble être ignorée. Vérifier la syntaxe : pas d'espace entre le J et le C dans USE_NL(J,C)
• Comment sait-on quelle opérande de la jointure est à gauche (resp. à droite). Les deux opérandes sont ordonnées par Id croissant : l'Id de gauche est inférieur à l'Id de droite.
• Est ce que l'ordre des jointures dépend de la clause WHERE ? Non, l'ordre est indépendant de l'ordre des prédicats de la clause where, ou de l'ordre des paramètres de la fonction USE_NL. L'ordre dépend seulement de la clause FROM lorsque la directive ordered est mentionnée.
• Que signifie la directive dynamic_sampling ? Lorsque le SGBD ne dispose pas de statistiques sur la distribution des valeurs des attributs, il peut lire un échantillon de la base pour approximer la sélectivité des sélections ou des jointures. Dans ce TME, le SGBD dispose des statistiques donc il n'utilise pas le dynamic sampling.
• Le plan s'affiche sans la colonne Cost. Vous avez basculé dans l'ancien mode d'optimisation rule based. Ce mode n'est plus étudié en TME. Reconnectez vous à oracle.
• Pourquoi une seule jointure s'affiche parfois avec 2 opérateurs NESTED LOOPS ?

Le plan

|   1 |    NESTED LOOPS                           
|*  2 |     TABLE ACCESS FULL           | J | 
|*  3 |     TABLE ACCESS BY INDEX ROWID | C |
|*  4 |      INDEX UNIQUE SCAN          | I_C_CNUM |

est indentique au plan

|   1 |  NESTED LOOPS                             
|   2 |   NESTED LOOPS                                   
|*  3 |    TABLE ACCESS FULL           | J |
|*  4 |    INDEX UNIQUE SCAN           | I_C_CNUM |
|   5 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID  | C |

Dans les deux plans, la jointure est la même. Lire Joueur pour itérer: pour chaque n-uplet de Joueur, accéder à l'index sur (C.cnum) pour connaitre l'identifiant du nuplet du Club. Puis accéder à la table Club pour lire le n-uplet correspondant. (pour plus d'explications voir Lien

Documentation sur l'optimiseur d'Oracle

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