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Kann ich in SQL Server eine Bestellung ohne explizite ORDER BY-Klausel garantieren, wenn eine Indexsuche für eine Tabelle mit nur einem Clustered-Index erzwungen wird?

pdate 18.12.2014

Mit der überwältigenden Antwort auf die Hauptfrage "Nein" haben sich die interessanteren Antworten auf Teil 2 konzentriert, wie man das Leistungsrätsel mit einem expliziten ORDER BY Löst. Obwohl ich bereits eine Antwort markiert habe, wäre ich nicht überrascht, wenn es eine noch leistungsstärkere Lösung gäbe.

Original

Diese Frage stellte sich, weil die einzige extrem schnelle Lösung, die ich für ein bestimmtes Problem finden konnte, nur ohne eine ORDER BY - Klausel funktioniert. Im Folgenden finden Sie die vollständige T-SQL-Datei, die zur Erstellung des Problems erforderlich ist, sowie meine vorgeschlagene Lösung (ich verwende SQL Server 2008 R2, falls dies von Bedeutung ist.)

--Create Orders table
IF OBJECT_ID('tempdb..#Orders') IS NOT NULL DROP TABLE #Orders
CREATE TABLE #Orders
(  
       OrderID    INT NOT NULL IDENTITY(1,1)
     , CustID     INT NOT NULL
     , StoreID    INT NOT NULL       
     , Amount     FLOAT NOT NULL
)
CREATE CLUSTERED INDEX IX ON #Orders (StoreID, Amount DESC, CustID)

--Add 1 million rows w/ 100K Customers each of whom had 10 orders
;WITH  
    Cte0 AS (SELECT 1 AS C UNION ALL SELECT 1), --2 rows  
    Cte1 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte0 AS A, Cte0 AS B),--4 rows  
    Cte2 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte1 AS A ,Cte1 AS B),--16 rows 
    Cte3 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte2 AS A ,Cte2 AS B),--256 rows 
    Cte4 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte3 AS A ,Cte3 AS B),--65536 rows 
    Cte5 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte4 AS A ,Cte2 AS B),--1048576 rows 
    FinalCte AS (SELECT  ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY C) AS Number FROM   Cte5)
INSERT INTO #Orders (CustID, StoreID, Amount)
SELECT CustID = Number / 10
     , StoreID    = Number % 4
     , Amount     = 1000 * Rand(Number)
FROM  FinalCte
WHERE Number <= 1000000

SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON

--For StoreID = 1, find the top 500 customers ordered by their most expensive purchase (Amount)

--Solution A: Without ORDER BY
DECLARE @Top INT = 500
SELECT DISTINCT TOP (@Top) CustID
FROM #Orders WITH(FORCESEEK)
WHERE StoreID = 1
OPTION(OPTIMIZE FOR (@Top = 1), FAST 1);
--9 logical reads, CPU Time = 0 ms, elapsed time = 1 ms
GO
--Solution B: With ORDER BY
DECLARE @Top INT = 500
SELECT TOP (@Top) CustID
FROM #Orders
WHERE StoreID = 1
GROUP BY CustID
ORDER BY MAX(Amount) DESC
OPTION(MAXDOP 1)
--745 logical reads, CPU Time = 141 ms, elapsed time = 145 ms
--Uses Sort operator

GO

Hier sind die Ausführungspläne für Lösung A bzw. B:

Sol A

Sol B

Lösung A gibt die Leistung an, die ich benötige, aber ich konnte nicht erreichen, dass sie mit derselben Leistung funktioniert, wenn eine ORDER BY-Klausel hinzugefügt wird (siehe z. B. Lösung B). Und es scheint sicher, als müsste Lösung A ihre Ergebnisse in der richtigen Reihenfolge liefern, da 1) die Tabelle nur einen Index enthält, 2) eine Suche erzwungen wird, wodurch die Möglichkeit ausgeschlossen wird, einen auf IAM-Seiten basierenden Scan der Zuordnungsreihenfolge zu verwenden .

Meine Fragen sind also:

  1. Habe ich Recht, dass es die Bestellung in diesem Fall ohne eine Bestellung durch Klausel garantiert?

  2. Wenn nicht, gibt es eine andere Methode, um einen Plan zu erzwingen, der so schnell wie Lösung A ist, vorzugsweise einen, der Sortierungen vermeidet? Beachten Sie, dass genau das gleiche Problem gelöst werden müsste (für StoreID = 1 Finden Sie die 500 besten Kunden, die nach ihrem teuersten Kaufbetrag bestellt wurden). Es müsste auch noch die Tabelle #Orders Verwendet werden, aber verschiedene Indizierungsschemata wären in Ordnung.

26
JohnnyM
  1. Habe ich Recht, dass es die Bestellung in diesem Fall ohne eine Bestellung durch Klausel garantiert?

Nr. A Flow Distinct, der die Ordnung beibehält (ORDER BY Ohne Sortierung zulässt), ist nicht implementiert in SQL Server heute. Dies ist im Prinzip möglich, aber dann sind viele Dinge möglich, wenn wir den SQL Server-Quellcode ändern dürfen. Wenn Sie diese Entwicklungsarbeit gut begründen können, können Sie Microsoft vorschlagen .

  1. Wenn nicht, gibt es eine andere Methode, um einen Plan zu erzwingen, der so schnell wie Lösung A ist, vorzugsweise einen, der Sortierungen vermeidet?

Ja. (Tabellen- und Abfragehinweise nur erforderlich, wenn der Kardinalitätsschätzer vor 2014 verwendet wird):

-- Additional index
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX i 
ON #Orders (StoreID, CustID, Amount, OrderID);

-- Query
SELECT TOP (500) 
    O.CustID, 
    O.Amount
FROM #Orders AS O
    WITH (FORCESEEK(IX (StoreID)))
WHERE O.StoreID = 1
AND NOT EXISTS
(
    SELECT NULL
    FROM #Orders AS O2
        WITH (FORCESEEK(i (StoreID, CustID, Amount)))
    WHERE 
        O2.StoreID = O.StoreID
        AND O2.CustID = O.CustID
        AND O2.Amount >= O.Amount
        AND
        (
            O2.Amount > O.Amount
            OR
            (
                O2.Amount = O.Amount
                AND O2.OrderID > O.OrderID
            )
        )
)
ORDER BY
    O.Amount DESC
OPTION (MAXDOP 1);

Actual Execution Plan

(500 row(s) affected)

 SQL Server Execution Times:
   CPU time = 0 ms,  elapsed time = 4 ms.

SQL CLR-Lösung

Das folgende Skript zeigt die Verwendung einer SQL CLR-Tabellenwertfunktion, um die angegebenen Anforderungen zu erfüllen. Ich bin kein C # -Experte, daher kann der Code verbessert werden:

USE Sandpit;
GO
-- Ensure SQLCLR is enabled
EXECUTE sys.sp_configure
    @configname = 'clr enabled',
    @configvalue = 1;
RECONFIGURE;
GO
-- Lazy, but effective to allow EXTERNAL_ACCESS
ALTER DATABASE Sandpit
SET TRUSTWORTHY ON;
GO
-- The CLR Assembly
CREATE Assembly FlowDistinctOrder
AUTHORIZATION dbo
FROM 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
WITH PERMISSION_SET = EXTERNAL_ACCESS;
GO
-- The CLR TVF with order guarantee
CREATE FUNCTION dbo.FlowDistinctOrder 
(
    @ServerName nvarchar(128), 
    @DatabaseName nvarchar(128), 
    @MaxRows bigint
)
RETURNS TABLE 
(
    CustID integer NULL, 
    Amount float NULL
)
ORDER (Amount DESC)
AS EXTERNAL NAME FlowDistinctOrder.UserDefinedFunctions.FlowDistinctOrder;

Testtabelle und Beispieldaten aus der Frage:

-- Test table
CREATE TABLE dbo.Orders
(  
    OrderID    integer  NOT NULL IDENTITY(1,1),
    CustID     integer  NOT NULL,
    StoreID    integer  NOT NULL,
    Amount     float    NOT NULL
);
GO
-- Sample data
WITH  
    Cte0 AS (SELECT 1 AS C UNION ALL SELECT 1), --2 rows  
    Cte1 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte0 AS A, Cte0 AS B),--4 rows  
    Cte2 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte1 AS A ,Cte1 AS B),--16 rows 
    Cte3 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte2 AS A ,Cte2 AS B),--256 rows 
    Cte4 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte3 AS A ,Cte3 AS B),--65536 rows 
    Cte5 AS (SELECT 1 AS C FROM Cte4 AS A ,Cte2 AS B),--1048576 rows 
    FinalCte AS (SELECT  ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY C) AS Number FROM   Cte5)
INSERT dbo.Orders 
    (CustID, StoreID, Amount)
SELECT 
    CustID  = Number / 10,
    StoreID = Number % 4,
    Amount  = 1000 * Rand(Number)
FROM FinalCte
WHERE 
    Number <= 1000000;
GO
-- Index
CREATE CLUSTERED INDEX IX 
ON dbo.Orders 
    (StoreID ASC, Amount DESC, CustID ASC);

Funktionstest:

-- Test the function
-- Run several times to ensure connection is cached
-- and CLR code fully compiled
DECLARE @Start datetime2 = SYSUTCDATETIME();

SELECT TOP (500) 
    FDO.CustID
FROM dbo.FlowDistinctOrder
(
    @@SERVERNAME,   -- For external connection
    DB_NAME(),      -- For external connection
    500             -- Number of rows to return
) AS FDO 
ORDER BY 
    FDO.Amount DESC;

SELECT DATEDIFF(MILLISECOND, @Start, SYSUTCDATETIME());

Ausführungsplan (beachten Sie die Validierung der ORDER Garantie):

CLR function execution plan

Auf meinem Laptop wird dies normalerweise in 80-100 ms ausgeführt. Dies ist bei weitem nicht so schnell wie das oben beschriebene T-SQL-Umschreiben, sollte jedoch angesichts unterschiedlicher Datenverteilungen eine gute Leistungsstabilität aufweisen.

Quellcode:

using Microsoft.SqlServer.Server;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Data.SqlClient;

public partial class UserDefinedFunctions
{
    private sealed class ReverseComparer<T> : IComparer<T>
    {
        private readonly IComparer<T> original;

        public ReverseComparer(IComparer<T> original)
        {
            this.original = original;
        }

        public int Compare(T left, T right)
        {
            return original.Compare(right, left);
        }
    }

    [SqlFunction
        (
        DataAccess = DataAccessKind.Read,
        SystemDataAccess = SystemDataAccessKind.None,
        FillRowMethodName = "FillRow",
        TableDefinition = "CustID integer NULL, Amount float NULL"
        )
    ]
    public static IEnumerable FlowDistinctOrder
        (
        [SqlFacet (MaxSize=128)]string ServerName, 
        [SqlFacet (MaxSize=128)]string DatabaseName,
        long MaxRows
        )
    {
        var list = new SortedDictionary<double, int>
            (new ReverseComparer<double>(Comparer<double>.Default));

        var csb = new SqlConnectionStringBuilder();
        csb.ConnectTimeout = 10;
        csb.DataSource = ServerName;
        csb.Enlist = false;
        csb.InitialCatalog = DatabaseName;
        csb.IntegratedSecurity = true;

        using (var conn = new SqlConnection(csb.ConnectionString))
        {
            conn.Open();
            using (var cmd = conn.CreateCommand())
            {
                cmd.CommandText =
                    @"
                    SELECT
                        O.CustID, 
                        O.Amount
                    FROM dbo.Orders AS O
                    WHERE 
                        O.StoreID = 1 
                    ORDER BY 
                        O.Amount DESC";

                int custid;
                double amount;

                using (var rdr = cmd.ExecuteReader())
                {
                    while (rdr.Read())
                    {
                        custid = rdr.GetInt32(0);
                        amount = rdr.GetDouble(1);

                        if (!list.ContainsKey(amount))
                        {
                            list.Add(amount, custid);
                            if (list.Count == MaxRows)
                            {
                                break;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return list;
    }

    public static void FillRow(object obj, out int CustID, out double Amount)
    {
        var v = (KeyValuePair<double, int>)obj;
        CustID = v.Value;
        Amount = v.Key;
    }
}
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Paul White 9

Ohne ORDER BY Können viele Dinge schief gehen. Sie haben alle möglichen Probleme ausgeschlossen, an die ich denken kann, aber das bedeutet nicht, dass es kein Problem gibt und dass es in einer zukünftigen Version auch kein Problem geben wird.

Das sollte funktionieren:

Ziehen Sie Stapel von 500 Zeilen in einer Schleife aus der Tabelle und stoppen Sie, wenn Sie 500 verschiedene Kunden-IDs haben. Die Abrufabfrage könnte folgendermaßen aussehen:

select TOP (500) Amount, CustID
into #fetchedOrders
from Orders
where StoreID = 1234 and Amount <= @lastAmountFetched
order by Amount DESC

Dadurch wird ein geordneter Bereichsscan für den Index durchgeführt. Das Prädikat Amount <= @lastAmountFetched Dient dazu, schrittweise mehr Datensätze abzurufen. Jede Abfrage berührt nur 500 Datensätze. Das heißt, es ist O (1). Je weiter Sie in den Index einsteigen, desto teurer wird es nicht.

Sie müssen die Variable @lastAmountFetched Pflegen, um auf den kleinsten Wert zu sinken, den Sie in dieser Anweisung abgerufen haben.

Auf diese Weise scannen Sie den Index schrittweise in geordneter Weise. Sie werden höchstens (500 - 1) Zeilen mehr lesen, als die optimale Menge gewesen wäre.

Dies ist viel schneller als immer etwa 100000 Bestellungen für ein bestimmtes Geschäft zu aggregieren. Wahrscheinlich werden nur wenige Iterationen mit jeweils 500 Zeilen benötigt.

Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um einen manuell codierten Flow-Operator.

Verwenden Sie alternativ einen Cursor, um so wenige Zeilen wie möglich abzurufen. Dies ist viel langsamer, da die Ausführung von 500 einzeiligen Abfragen meistens langsamer ist als die Ausführung eines Stapels von 500 Zeilen.

Alternativ können Sie einfach alle Zeilen ohne DISTINCT in geordneter Weise abfragen und die Clientanwendung veranlassen, die Abfrage zu beenden, sobald genügend Zeilen zurückgegeben wurden (mit SqlCommand.Cancel).

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usr