那些遇到过的问题

与非动态查询相比，存储过程的执行计划缓存“更好”吗？

Ars*_*nko 7 sql-server execution-plan sql-server-2012 plan-cache

阅读有关 Microsoft SQL Server 执行计划缓存的不同解释，我对使用存储过程而不是非动态查询的好处感到困惑。

我所说的非动态查询是指一个完全参数化的查询字符串，它不会通过多次调用而改变。

据我了解：

  1. 为存储过程和普通查询都缓存了执行计划。

  2. 对于存储过程，执行计划是预先计算好的，这比第一次调用存储过程时的普通查询略有优势。

来源在我看来相当矛盾：

  • MSDN上的Execution Plan Caching and Reuse 文章对参数化查询和存储过程没有区别。这些小节强调了参数化查询的重要性，以便 SQL Server 可以轻松地缓存执行计划。

  • SQL Server 查询执行计划 – Basics声称相反（强调我的）：

    在执行即席查询时，查询计划是基于完整代码创建的，因此不同的参数或代码的任何更改都将阻止重用现有计划。

  • 在 DBA.StackExchange 上，对与存储过程的好处相关的答案的评论表明参数化查询与存储过程具有完全相同的效果。

因此，在执行计划没有从缓存中抛出的情况下，为了实验，我想运行数十亿次相当复杂的查询，该查询将从执行计划中受益，并且需要一个改变的参数每次使用存储过程而不是普通的参数化查询在执行计划缓存方面会有什么好处吗？

¹ 在执行计划范围之外，使用存储过程会带来较小的性能优势，例如在网络占用方面：传递存储过程的名称及其参数略好于传递整个查询。这些好处超出了我的问题范围，这纯粹是关于执行计划缓存。

Ars*_*nko 5

答案也可作为独立的博客文章获得。

为了找出答案，我做了一些测试。目标是直接从 C# 或通过调用存储过程执行相同的参数化查询，并比较运行时性能。

我开始创建一个存储过程，它使用 Adventure Works 数据库执行示例查询：

create procedure Demo
    @minPrice int 
as
begin
    set nocount on;

    select top 1 [p].[Name], [p].[ProductNumber], [ph].[ListPrice]
    from [Production].[Product] p
    inner join [Production].[ProductListPriceHistory] ph
    on [p].[ProductID] = ph.[ProductID]
    and ph.[StartDate] =
    (
        select top 1 [ph2].[StartDate]
        from [Production].[ProductListPriceHistory] ph2
        where [ph2].[ProductID] = [p].[ProductID]
        order by [ph2].[StartDate] desc
    )
    where [p].[ListPrice] > @minPrice
end
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

然后，我使用以下代码来比较性能：

long RunQuery(SqlConnection connection, int minPrice)
{
    const string Query = @"
    select top 1 [p].[Name], [p].[ProductNumber], [ph].[ListPrice]
    from [Production].[Product] p
    inner join [Production].[ProductListPriceHistory] ph
    on [p].[ProductID] = ph.[ProductID]
    and ph.[StartDate] =
    (
        select top 1 [ph2].[StartDate]
        from [Production].[ProductListPriceHistory] ph2
        where [ph2].[ProductID] = [p].[ProductID]
        order by [ph2].[StartDate] desc
    )
    where [p].[ListPrice] > @minPrice
    option (recompile)";

    using (var command = new SqlCommand(Query, connection))
    {
        command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
        command.ExecuteNonQuery();
        stopwatch.Stop();
        return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
    }
}

long RunStoredProcedure(SqlConnection connection, int minPrice)
{
    using (var command = new SqlCommand("exec Demo @minPrice with recompile", connection))
    {
        command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
        command.ExecuteNonQuery();
        stopwatch.Stop();
        return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
    }
}

ICollection<long> Execute(Func<SqlConnection, int, long> action)
{
    using (var connection = new SqlConnection("Server=.;Database=AdventureWorks2014;Trusted_Connection=True;"))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("DBCC FreeProcCache; DBCC DropCleanbuffers;", connection))
        {
            command.ExecuteNonQuery();
        }

        return Enumerable.Range(0, 100).Select(i => action(connection, i)).ToList();
    }
}

void Main()
{
    var queries = Execute(RunQuery);
    var storedProcedures = Execute(RunStoredProcedure);

    Console.WriteLine("Stored procedures: {0} ms. Details: {1}.", storedProcedures.Sum(), string.Join(", ", storedProcedures));
    Console.WriteLine("Queries: {0} ms. Details: {1}.", queries.Sum(), string.Join(", ", queries));
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

注意option (recompile)和with recompile。这将强制 SQL Server 放弃以前缓存的执行计划。

每个查询每次都使用不同的参数运行一百次。服务器花费的时间是在客户端测量的。

通过DBCC FreeProcCache; DBCC DropCleanbuffers;在收集指标之前运行，我确保删除所有以前缓存的执行计划。

运行此代码会产生以下输出：

存储过程：786 毫秒。详情：12, 7, 7, 9, 7, 7, 9, 8, 8, 6, 8, 9, 8, 8, 14, 8, 7, 8, 7, 10, 10, 7, 9, 6, 9, 8, 8, 7, 7, 10, 8, 7, 7, 6, 7, 8, 8, 7, 7, 7, 14, 8, 8, 8, 7, 9, 8, 8, 7, 6, 6, 12, 7, 7, 8, 7, 8, 7, 8, 6, 7, 7, 7, 12, 8, 6, 6, 7, 8, 7, 8, 8, 7, 11, 8, 7, 8, 8, 7, 9, 8, 9, 10, 8, 7, 7, 8, 8, 7, 9, 7, 6, 9, 7, 6, 9, 8, 6, 6, 6.
查询：799 毫秒。详情：21, 8, 8, 7, 6, 6, 11, 7, 6, 6, 9, 8, 8, 7, 9, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 10, 8, 8, 7, 8, 7, 6, 11, 19, 10, 8, 7, 8, 7, 7, 7, 6, 9, 7, 9, 7, 7, 8, 7, 12, 9, 7, 7, 7, 8, 7, 7, 8, 7, 7, 7, 9, 8, 7, 7, 7, 6, 7, 7, 16, 7, 7, 7, 8, 8, 9, 8, 7, 9, 8, 7, 8, 7, 7, 6, 7, 7, 7, 7, 12, 7, 9, 9, 7, 7, 7, 7, 9, 8, 7, 8, 11, 8.

让我们再次运行它：

存储过程：763 毫秒。详情：11, 8, 10, 8, 8, 14, 10, 6, 7, 7, 6, 7, 7, 9, 6, 6, 6, 8, 6, 6, 7, 6, 8, 7, 16, 8, 7, 8, 9, 7, 7, 8, 7, 7, 11, 10, 7, 6, 7, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 10, 9, 9, 7, 6, 7, 6, 7, 7, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 9, 10, 7, 6, 6, 6, 6, 6, 8, 7, 6, 6, 7, 8, 9, 7, 8, 7, 10, 7, 7, 7, 6, 7, 6, 7, 11, 13, 8, 7, 10, 9, 8, 8, 7, 8, 7, 7, 7.
查询：752 毫秒。详情：25, 10, 8, 8, 12, 8, 7, 9, 9, 8, 6, 7, 7, 6, 8, 6, 7, 7, 8, 9, 7, 7, 7, 7, 6, 10, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 9, 7, 6, 6, 6, 7, 13, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 6, 10, 7, 7, 8, 9, 8, 7, 6, 6, 7, 7, 9, 7, 8, 6, 9, 7, 7, 8, 7, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 6, 7, 7, 8, 7, 7, 6, 7, 9, 8, 7, 7, 7, 7, 6, 7, 6, 6, 9, 7, 7.

似乎存储过程和直接查询之间的性能非常接近。运行了十几次代码，我发现存储过程似乎有点快，但差距非常小。可能传递整个查询会产生这种额外的成本，如果 SQL Server 托管在一台专用机器上，它与应用程序服务器之间的 LAN 速度较慢，则可能会增加。

现在让我们打开执行计划缓存，看看会发生什么。为此，我从代码中删除option (recompile)和with recompile。这是新的输出：

存储过程：26 毫秒。详情：23, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.
查询：15 毫秒。详细信息：14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.

很明显，缓存对直接查询和存储过程具有完全相同的效果。在这两种情况下，它都将时间减少到接近零毫秒，并且最昂贵的查询是第一个 - 在删除缓存的执行计划后运行的查询。

再次运行相同的代码显示了类似的模式。有时，查询更快，有时存储过程更快。但每次，第一个查询是最昂贵的，所有其他查询都接近于零毫秒。

重新打开 SQL 连接

如果为每个查询打开 SQL 连接，例如在此稍微修改的代码中：

long RunQuery(string connectionString, int minPrice)
{
    const string Query = @"
    select top 1 [p].[Name], [p].[ProductNumber], [ph].[ListPrice]
    from [Production].[Product] p
    inner join [Production].[ProductListPriceHistory] ph
    on [p].[ProductID] = ph.[ProductID]
    and ph.[StartDate] =
    (
        select top 1 [ph2].[StartDate]
        from [Production].[ProductListPriceHistory] ph2
        where [ph2].[ProductID] = [p].[ProductID]
        order by [ph2].[StartDate] desc
    )
    where [p].[ListPrice] > @minPrice
    option (recompile)";

    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand(Query, connection))
        {
            command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            command.ExecuteNonQuery();
            stopwatch.Stop();
            return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
        }
    }
}

long RunStoredProcedure(string connectionString, int minPrice)
{
    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("exec Demo @minPrice with recompile", connection))
        {
            command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            command.ExecuteNonQuery();
            stopwatch.Stop();
            return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
        }
    }
}

ICollection<long> Execute(Func<string, int, long> action)
{
    var connectionString = "Server=.;Database=AdventureWorks2014;Trusted_Connection=True;";
    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("DBCC FreeProcCache; DBCC DropCleanbuffers;", connection))
        {
            command.ExecuteNonQuery();
        }
    }

    return Enumerable.Range(0, 100).Select(i => action(connectionString, i)).ToList();
}

void Main()
{
    var queries = Execute(RunQuery);
    var storedProcedures = Execute(RunStoredProcedure);

    Console.WriteLine("Stored procedures: {0} ms. Details: {1}.", storedProcedures.Sum(), string.Join(", ", storedProcedures));
    Console.WriteLine("Queries: {0} ms. Details: {1}.", queries.Sum(), string.Join(", ", queries));
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

观察到的指标非常相似：

存储过程：748 毫秒。详情：11, 8, 6, 6, 8, 9, 9, 8, 8, 7, 6, 8, 7, 9, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 6, 9, 6, 6, 7, 6, 6, 7, 8, 6, 7, 7, 7, 13, 7, 7, 8, 7, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 6, 7, 8, 8, 8, 9, 7, 6, 8, 7, 6, 7, 6, 6, 6, 6, 8, 12, 7, 9, 9, 6, 7, 7, 7, 8, 10, 12, 8, 7, 6, 9, 8, 7, 6, 6, 7, 8, 6, 6, 12, 7, 8, 10, 10, 7, 8, 7, 8, 10, 8, 7, 8, 7.
查询：761 毫秒。详情：31, 9, 7, 6, 6, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 6, 8, 7, 6, 6, 7, 10, 8, 10, 9, 7, 7, 7, 7, 10, 13, 7, 10, 7, 6, 6, 6, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 9, 7, 7, 7, 6, 6, 6, 9, 7, 7, 7, 7, 7, 6, 8, 10, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 6, 10, 10, 7, 8, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 6, 6, 7, 6, 8, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 7, 8, 7, 9, 7, 6, 6, 12, 10, 7, 6.

与option (recompile)和with recompile和：

存储过程：15 毫秒。详细信息：14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.
查询：32 毫秒。详情：26, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.

没有。

引擎盖下

让我们看看引擎盖下会发生什么。以下查询显示缓存的执行计划：

long RunQuery(SqlConnection connection, int minPrice)
{
    const string Query = @"
    select top 1 [p].[Name], [p].[ProductNumber], [ph].[ListPrice]
    from [Production].[Product] p
    inner join [Production].[ProductListPriceHistory] ph
    on [p].[ProductID] = ph.[ProductID]
    and ph.[StartDate] =
    (
        select top 1 [ph2].[StartDate]
        from [Production].[ProductListPriceHistory] ph2
        where [ph2].[ProductID] = [p].[ProductID]
        order by [ph2].[StartDate] desc
    )
    where [p].[ListPrice] > @minPrice
    option (recompile)";

    using (var command = new SqlCommand(Query, connection))
    {
        command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
        command.ExecuteNonQuery();
        stopwatch.Stop();
        return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
    }
}

long RunStoredProcedure(SqlConnection connection, int minPrice)
{
    using (var command = new SqlCommand("exec Demo @minPrice with recompile", connection))
    {
        command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
        command.ExecuteNonQuery();
        stopwatch.Stop();
        return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
    }
}

ICollection<long> Execute(Func<SqlConnection, int, long> action)
{
    using (var connection = new SqlConnection("Server=.;Database=AdventureWorks2014;Trusted_Connection=True;"))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("DBCC FreeProcCache; DBCC DropCleanbuffers;", connection))
        {
            command.ExecuteNonQuery();
        }

        return Enumerable.Range(0, 100).Select(i => action(connection, i)).ToList();
    }
}

void Main()
{
    var queries = Execute(RunQuery);
    var storedProcedures = Execute(RunStoredProcedure);

    Console.WriteLine("Stored procedures: {0} ms. Details: {1}.", storedProcedures.Sum(), string.Join(", ", storedProcedures));
    Console.WriteLine("Queries: {0} ms. Details: {1}.", queries.Sum(), string.Join(", ", queries));
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

在执行存储过程一百次后运行此查询时，查询结果如下所示：

long RunQuery(string connectionString, int minPrice)
{
    const string Query = @"
    select top 1 [p].[Name], [p].[ProductNumber], [ph].[ListPrice]
    from [Production].[Product] p
    inner join [Production].[ProductListPriceHistory] ph
    on [p].[ProductID] = ph.[ProductID]
    and ph.[StartDate] =
    (
        select top 1 [ph2].[StartDate]
        from [Production].[ProductListPriceHistory] ph2
        where [ph2].[ProductID] = [p].[ProductID]
        order by [ph2].[StartDate] desc
    )
    where [p].[ListPrice] > @minPrice
    option (recompile)";

    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand(Query, connection))
        {
            command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            command.ExecuteNonQuery();
            stopwatch.Stop();
            return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
        }
    }
}

long RunStoredProcedure(string connectionString, int minPrice)
{
    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("exec Demo @minPrice with recompile", connection))
        {
            command.Parameters.AddWithValue("@minPrice", minPrice);
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            command.ExecuteNonQuery();
            stopwatch.Stop();
            return stopwatch.ElapsedMilliseconds;
        }
    }
}

ICollection<long> Execute(Func<string, int, long> action)
{
    var connectionString = "Server=.;Database=AdventureWorks2014;Trusted_Connection=True;";
    using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("DBCC FreeProcCache; DBCC DropCleanbuffers;", connection))
        {
            command.ExecuteNonQuery();
        }
    }

    return Enumerable.Range(0, 100).Select(i => action(connectionString, i)).ToList();
}

void Main()
{
    var queries = Execute(RunQuery);
    var storedProcedures = Execute(RunStoredProcedure);

    Console.WriteLine("Stored procedures: {0} ms. Details: {1}.", storedProcedures.Sum(), string.Join(", ", storedProcedures));
    Console.WriteLine("Queries: {0} ms. Details: {1}.", queries.Sum(), string.Join(", ", queries));
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

直接运行查询一百次，结果为：

select usecounts, size_in_bytes, cacheobjtype, objtype, text 
from sys.dm_exec_cached_plans 
cross apply sys.dm_exec_sql_text(plan_handle)
where cacheobjtype = 'Compiled Plan'
order by usecounts desc
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

结论

  • 执行计划被缓存用于存储过程和直接查询。

  • 当 SQL Server 和应用程序托管在同一台机器上时，存储过程和直接查询之间的性能非常相似。当 SQL Server 托管在通过 LAN 访问的专用服务器上时，使用存储过程可能会带来更好的性能。

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存储过程与原始查询的效率 23
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使用 psql 一次获取多个文件 29
如何证明数据库中缺少隐式顺序？ 22