Processamento lógico e físico no SQL Server

Nas empresas existem projetos que foram construídos por especialistas que desenvolveram com qualidade e performance, atendendo as necessidades do cliente. E também existem outros tipos projetos, os quais foram construídos sem visar qualidade, feitos de qualquer maneira, sem a base de conhecimento necessária para a construção de um bom projeto.

Este tipo de projeto gera frustração pela área da empresa que o demandou e em alguns casos, pode até causar cancelamento de contratos, retrabalho, entre outras consequências.

Existem muitos problemas diferentes a serem abordados para compreender por que determinado projeto foi um sucesso e um outro projeto foi um fracasso. Esse tipo de análise está além do escopo deste artigo.

Mas entre os projetos que foram um sucesso, ter especialistas que realmente conhecem o seu trabalho, entendem o que estão fazendo e por que estão fazendo é um diferencial em qualquer equipe de desenvolvimento.

Decisões de especialistas sabem definir tempo, escopo e as melhores práticas no desenvolvimento de um projeto de sucesso.

Construir projetos de sucesso com qualidade e performance deve ser a prioridade de qualquer profissional. Para desenvolvedores de Transact-SQL (T-SQL) ou na forma abreviada T-SQL, realizar o desenvolvimento de forma performática e com qualidade consiste em ter uma base de conhecimento sólida.

Segundo o livro Inside Microsoft SQL Server 2008:T-SQL Querying, “os verdadeiros especialistas em diferentes campos têm uma prática em comum: eles são mestres do básico”.

Para que um especialista possa ser capaz de resolver qualquer tipo de problema em sua especialidade e desenvolver com qualidade, ele precisa entender como a ferramenta que ele usa realmente funciona.

Neste artigo, será abordado o funcionamento de uma consulta no SQL Server sob o ponto de vista lógico que seria uma forma conceitual de funcionamento da query. E também do ponto de vista físico que seria o plano de execução.

A partir da compreensão destes conceitos será possível determinar qual o melhor caminho a seguir, durante o desenvolvimento de um T-SQL, obtendo assim performance.

Processamento Lógico e Físico

A programação em Transact-SQL para a construção de queries tem vários aspectos que são singulares como, por exemplo, a ordem lógica que o SQL segue durante o processamento de uma query. Esta, por sua vez, é diferente da ordem na qual foi escrita.

Além disso, o processamento desta query pode ter sua performance influenciada por alguns fatores a serem considerados durante a construção dela, estes fatores só podem ser totalmente compreendidos após entender a lógica de processamento do SQL.

Entretanto, a lógica de processamento do SQL nem sempre é igual ao plano de execução gerado, que é o processamento físico da query.

O componente do SQL Server que gera o plano de execução é o query optimizer. Ele irá determinar qual ordem das tabelas acessadas, quais índices usados, qual os algoritmos para os joins que serão aplicados e assim por diante. Entre os vários planos que o optimizer vai gerar, o escolhido será o de menor custo.

Entende-se como processamento lógico as fases conceituais bem definidas de processamento de um T-SQL e o processamento físico como a forma como realmente o T-SQL será executado, o que geralmente segue a mesma ordem do lógico.

No entanto, o processamento físico pode alguma vezes determinar alguns atalhos a serem trilhados como, por exemplo, realizar um filtro antes que o processamento lógico o faria. Isso por que o papel do processamento físico é encontrar a melhor solução para processar a query no menor custo possível. Independente disso, o resultado do processamento lógico ou físico será sempre o mesmo.

Fases do Processamento Lógico

Geralmente, a ordem na qual o código é escrito numa linguagem de programação é a ordem no qual ele é processado. Porém, ao escrever uma consulta em T-SQL a ordem de processamento será diferente da escrita. Considerando uma instrução SELECT...FROM por exemplo, o processamento desta consulta não é iniciado pelo SELECT, mas pelo FROM.

Isso faz bastante sentido considerando que é o FROM que determina as tabelas que serão consultadas. Durante o processamento lógico de uma query existem várias fases a serem consideradas dependendo da complexidade do código. Cada fase gera uma tabela virtual que é usada pela próxima fase, por exemplo: existe a tabela virtual com os dados do FROM de um SELECT que será filtrada pela próxima fase gerando outra tabela virtual.

Essas tabelas virtuais estão relacionadas ao funcionamento interno do processamento lógico e não estão disponíveis para quem está executando o SELECT. O que será possível visualizar será o resultado final de todas essas fases. O resultado final é o retorno do SELECT.

Para exemplificar e compreender o processamento lógico, o banco de dados criado na Listagem 1 será usado como exemplo.

--Criação da tabela PESSOA
CREATE TABLE [dbo].[PESSOA](
       [ID_PESSOA]                [int] NOT NULL,
       [ID_PAIS]                  [int] NULL,
       [NOME_PESSOA]       [varchar](100)             
       NOT NULL
 CONSTRAINT [PK_PESSOA_ID] PRIMARY KEY NONCLUSTERED 
(
       [ID_PESSOA] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = 
OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = 
ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]
 
GO
 
--Criação da tabela PAIS
CREATE TABLE [dbo].[PAIS](
       [ID_PAIS]           [int] NOT NULL,
       [NOME_PAIS]         [varchar](100)             
       NOT NULL
 CONSTRAINT [PK_PAIS_ID] PRIMARY KEY NONCLUSTERED 
(
       [ID_PAIS] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = 
OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = 
ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]
 
GO

--Inserção de dados PAIS
INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (1
 ,'BRASIL')

 
INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (2
 ,'AUSTRALIA')

INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (3
 ,'HOLANDA')
GO
INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (4
 ,'JAPÃO')
GO
INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (5
 ,'FINLÂNDIA')
GO
INSERT INTO dbo.PAIS 
 (ID_PAIS 
 ,NOME_PAIS )
VALUES  (6
 ,'CHINA')

--Inserção de dados PESSOA
INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (1
 ,3
 ,'Joazinho')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (2
 ,3
 ,'Mariazinha')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
  (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (3
 ,1
 ,'Paulo')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (4
 ,2
 ,'Amália')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (5
 ,4
 ,'Renato')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (6
 ,5
 ,'Jefferson')
 
GO

INSERT INTO dbo.PESSOA
 (ID_PESSOA
 ,ID_PAIS
 ,NOME_PESSOA)
VALUES  (7
 ,5
 ,'Jefferson')
             
GO

Fases do processamento lógico de uma query simples

A princípio serão demonstradas as fases de processamento de uma query simples e depois uma query mais complexa. Cada fase de processamento irá gerar uma tabela virtual para a próxima fase, como já foi mencionado anteriormente.

De acordo com a complexidade da query terão mais ou menos fases de processamento, isso por que cada fase de process ...