{"id":9765,"date":"2021-08-10T00:00:34","date_gmt":"2021-08-10T07:00:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.couchbase.com\/blog\/?p=9765"},"modified":"2025-06-13T18:43:33","modified_gmt":"2025-06-14T01:43:33","slug":"cost-based-optimization-with-couchbase-json-database","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.couchbase.com\/blog\/pt\/cost-based-optimization-with-couchbase-json-database\/","title":{"rendered":"Aumente a efici\u00eancia da consulta com a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo no Couchbase"},"content":{"rendered":"

Os usu\u00e1rios de bancos de dados de todos os tipos esperam uma otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos<\/strong> para suas consultas.<\/p>\n

Esse \u00e9 um recurso padr\u00e3o de todos os bancos de dados relacionais tradicionais (RDBMS), mas ainda n\u00e3o existe um otimizador baseado em custo (CBO) para bancos de dados de documentos NoSQL. Isto \u00e9, at\u00e9 agora.<\/p>\n

A otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos para consultas do Couchbase foi lan\u00e7ada como Developer Preview no Couchbase 6.5, e agora est\u00e1 pronto para disponibilidade geral com o Couchbase 7.0<\/a>.<\/p>\n

Vamos dar uma olhada mais de perto nos novos recursos de CBO do Couchbase Server 7.0.<\/p>\n

A maneira antiga: Otimiza\u00e7\u00e3o baseada em regras<\/h2>\n

\u00c9 imposs\u00edvel discutir a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos sem fazer refer\u00eancia \u00e0 abordagem anterior da otimiza\u00e7\u00e3o de consultas a bancos de dados: a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em regras (RBO).<\/p>\n

Com a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em regras, o otimizador de consultas considera o uso de qualquer<\/em> que fornece um caminho para recuperar o resultado da consulta. No entanto, quando o otimizador recebe mais de um caminho para processar a consulta, ou seja, quando a consulta pode usar v\u00e1rios \u00edndices, ele pode acabar usando todos<\/em> \u00edndices.<\/p>\n

Com a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos, o otimizador de consultas calcula o custo do uso de cada \u00edndice e, em seguida, decide o plano de execu\u00e7\u00e3o com o menor custo.<\/p>\n

O que \u00e9 otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos?<\/h2>\n

A otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos permite que o otimizador de consultas do banco de dados escolha o melhor plano (de menor custo) para processar uma consulta.<\/p>\n

Isso \u00e9 mais importante sempre que uma consulta tiver mais de um caminho de execu\u00e7\u00e3o em potencial, ou seja, mais de um \u00edndice qualificado. A cada caminho de plano de consulta \u00e9 atribu\u00eddo um custo total para todas as opera\u00e7\u00f5es que a consulta precisa executar. Esses custos dependem particularmente da seletividade dos predicados especificados. Para chegar ao valor de seletividade de um predicado, as estat\u00edsticas dos campos do predicado precisam ter sido pr\u00e9-computadas.<\/p>\n

Observe que o valor do custo \u00e9 uma unidade arbitr\u00e1ria de c\u00e1lculo estat\u00edstico: ele n\u00e3o equivale ao custo do recurso ou ao uso da CPU.<\/p>\n

Otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos versus otimiza\u00e7\u00e3o baseada em regras<\/h2>\n

A otimiza\u00e7\u00e3o de consultas com base no custo sempre oferece um caminho de execu\u00e7\u00e3o melhor quando o otimizador \u00e9 apresentado a mais de uma op\u00e7\u00e3o. As estat\u00edsticas computadas garantem que o otimizador esteja equipado com o conhecimento sobre a distribui\u00e7\u00e3o de dados e, consequentemente, sobre a efici\u00eancia de um plano de consulta em rela\u00e7\u00e3o a outro.<\/p>\n

Por exemplo, imagine uma cole\u00e7\u00e3o do Couchbase<\/a> que cont\u00e9m informa\u00e7\u00f5es sobre os clientes e seus endere\u00e7os, com um \u00edndice sobre ix1(c\u00f3digo postal)<\/code> e ix2(cidade)<\/code>. Estatisticamente, h\u00e1 mais CEPs do que cidades nos Estados Unidos. Mas isso n\u00e3o significa necessariamente que usar o c\u00f3digo de endere\u00e7amento postal seja uma forma de se obter um resultado positivo. ix1(c\u00f3digo postal)<\/code> tem um custo menor (e, portanto, melhor desempenho) do que o \u00edndice ix2(cidade)<\/code> \u00edndice. Por qu\u00ea? Porque ainda n\u00e3o sabemos se os clientes do sistema est\u00e3o distribu\u00eddos uniformemente em todas as cidades e c\u00f3digos postais dos EUA. \u00c9 prov\u00e1vel que n\u00e3o sejam.<\/p>\n

Nesse cen\u00e1rio, s\u00e3o as estat\u00edsticas coletadas previamente pelo otimizador baseado em custo que o ajudam a decidir o caminho de consulta de menor custo em tempo de execu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Com a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em regras, se uma consulta tiver predicados de cidade e CEP, o otimizador de consultas usar\u00e1 os dois \u00edndices com a varredura de interse\u00e7\u00e3o. No entanto, o CBO usa apenas um \u00edndice - o que tiver o menor custo com base nos dados da cole\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Como habilitar a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo no Couchbase<\/h2>\n

H\u00e1 duas etapas importantes que voc\u00ea precisa seguir para usar a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo no Couchbase Server 7.0:<\/p>\n

1. Ativar o recurso CBO<\/strong><\/p>\n

Atualmente, o otimizador baseado em custo est\u00e1 ativado por padr\u00e3o no Couchbase 7.0.<\/p>\n

No entanto, voc\u00ea pode desativ\u00e1-lo com o comando N1QL<\/a> Valor do controle de recursos em Configura\u00e7\u00f5es->Configura\u00e7\u00f5es de consulta. Se voc\u00ea planeja usar a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo, certifique-se de que ela esteja ativada.<\/p>\n

2. Coletar estat\u00edsticas<\/strong><\/p>\n

Al\u00e9m de ter o otimizador baseado em custo ativado em seu cluster, voc\u00ea tamb\u00e9m deve ter coletado estat\u00edsticas sobre os campos subjacentes dos \u00edndices usados por suas consultas. Aqui est\u00e1 um exemplo de consulta sobre como fazer isso:<\/p>\n

UPDATE STATISTICS FOR<keyspace> (<index_expr1>,..) \r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Por exemplo, usando o amostra de viagem<\/code> essa consulta acima teria a seguinte apar\u00eancia:<\/p>\n
UPDATE STATISTICS FOR `travel-sample`._default.hotel (city);\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Voc\u00ea tamb\u00e9m pode coletar as estat\u00edsticas de acordo com o nome do \u00edndice:<\/p>\n
UPDATE STATISTICS FOR `travel-sample`._default.route.def_route_schedule_utc;\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Observe que voc\u00ea tamb\u00e9m pode desativar o otimizador baseado em custos usando a op\u00e7\u00e3o cbo_flag<\/code> em sua API, ou excluindo as estat\u00edsticas com UPDATE STATISTICS  DELETE (,...)<\/code>.<\/p>\n
O balde do sistema CBO<\/h2>\n
Quando tiver ativado a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo e coletado estat\u00edsticas, voc\u00ea notar\u00e1 um Bucket adicional em seu cluster chamado N1QL_SYSTEM_BUCKET.N1QL_SYSTEM_SCOPE.N1QL_CBO_STAT<\/code>. O acesso direto a esse Bucket \u00e9 restrito aos administradores do sistema.<\/p>\n
Usando o ESTAT\u00cdSTICAS DE ATUALIZA\u00c7\u00c3O<\/code> voc\u00ea pode adicionar mais estat\u00edsticas ao Bucket ou excluir as estat\u00edsticas com o comando Estat\u00edsticas de atualiza\u00e7\u00e3o para  DELETE<\/code>.<\/p>\n
Otimizador baseado em custo em a\u00e7\u00e3o<\/h2>\n
Vamos dar uma olhada mais de perto em como a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo funciona no Couchbase 7.0 usando o `amostra de viagem`<\/code> no cen\u00e1rio a seguir.<\/p>\n
Sele\u00e7\u00e3o aprimorada de \u00edndices com otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos<\/h3>\n
Digamos que voc\u00ea tenha definido dois \u00edndices para o `travel-sample`._default.airport<\/code> Cole\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
CREATE INDEX def_airport_city_country ON airport(city,country); \r\nCREATE INDEX def_airport_faa ON airport(faa);\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
E voc\u00ea tem uma pergunta abaixo:<\/p>\n
SELECT * FROM airport WHERE city = \"New York\" AND faa = \"JFK\";\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Se a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo acima n\u00e3o fosse usada, o plano de execu\u00e7\u00e3o do otimizador baseado em regras para a consulta acima seria:<\/p>\n
<\/div>\n
\"rules-based<\/p>\n
<\/div>\n
Observe que, como os predicados de consulta est\u00e3o em ambos os cidade<\/code> e faa<\/code> ambos os \u00edndices s\u00e3o usados na varredura de interse\u00e7\u00e3o. Saiba mais sobre varreduras de interse\u00e7\u00e3o neste artigo: Ingredientes de desempenho para NoSQL: Varreduras de interse\u00e7\u00e3o no N1QL<\/a>.<\/p>\n
Em seguida, voc\u00ea habilita a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo para a consulta ao banco de dados. Como a CBO j\u00e1 est\u00e1 ativada por padr\u00e3o, tudo o que voc\u00ea precisa fazer \u00e9 coletar as estat\u00edsticas.<\/p>\n
UPDATE STATISTICS FOR airport(city, faa);\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Depois que as estat\u00edsticas forem coletadas, execute o comando SELECIONAR<\/code> perguntar novamente.<\/p>\n
Voc\u00ea ver\u00e1 que o plano de execu\u00e7\u00e3o muda para usar apenas o aeroporto.faa<\/code> \u00edndice. Essa altera\u00e7\u00e3o ocorre porque as estat\u00edsticas est\u00e3o informando ao otimizador que o \u00edndice faa<\/code> tem uma seletividade melhor em compara\u00e7\u00e3o com o campo cidade<\/code> campo. Portanto, o aeroporto.faa<\/code> \u00e9 o \u00edndice mais eficiente a ser usado pela consulta.<\/p>\n
<\/div>\n
\"Couchbase<\/p>\n
<\/div>\n
Um JOIN melhor com otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos<\/h3>\n
Vejamos outro exemplo de otimiza\u00e7\u00e3o de consulta baseada em custo que ilustra como o otimizador baseado em custo escolhe um tipo de JOIN melhor entre aeroporto<\/code> e rota<\/code>.<\/p>\n
Primeiro, criamos um \u00edndice para rastrear o aeroporto de origem:<\/p>\n
CREATE INDEX `def_route_sourceairport` ON `travel-sample`.`_default`.`route`(`sourceairport`)\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
E ent\u00e3o usamos a consulta abaixo:<\/p>\n
SELECT DISTINCT route.destinationairport FROM airport JOIN route ON airport.faa = route.sourceairport;\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Com o antigo otimizador baseado em regras, o plano de execu\u00e7\u00e3o da consulta acima teria a seguinte apar\u00eancia:<\/p>\n
<\/div>\n
\"rules-based<\/p>\n
<\/div>\n
Observe que o plano de execu\u00e7\u00e3o do RBO acima usa um loop aninhado para unir a cole\u00e7\u00e3o de aeroportos \u00e0 cole\u00e7\u00e3o de rotas.<\/p>\n
Em seguida, voc\u00ea precisa ativar a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo para a consulta. Como a CBO j\u00e1 est\u00e1 ativada por padr\u00e3o, tudo o que voc\u00ea precisa fazer \u00e9 coletar as estat\u00edsticas do campo na Collection.<\/p>\n
UPDATE STATISTICS FOR route(sourceairport);\r\nUPDATE STATISTICS FOR airport(faa);\r\n<\/pre>\n
<\/div>\n
Com as estat\u00edsticas de otimiza\u00e7\u00e3o baseadas em custo dispon\u00edveis nos dois campos subjacentes para os \u00edndices, o otimizador passa a usar um HASH<\/code> para a cole\u00e7\u00e3o JOIN.<\/p>\n
<\/div>\n
\"Couchbase<\/p>\n
<\/div>\n
Solu\u00e7\u00e3o de problemas do otimizador baseado em custo no Couchbase<\/h2>\n
    \n
  1. A otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo \u00e9 ativada por padr\u00e3o no Couchbase 7.0. No entanto, as estat\u00edsticas precisam estar presentes nos campos espec\u00edficos do seu Bucket\/Collections para que o otimizador baseado em custo funcione de forma eficaz.<\/li>\n
  2. Voc\u00ea pode desativar a otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custo no n\u00edvel do cluster usando o campo Controle de recursos N1QL adicionando 16 ao valor. \u00c9 um conjunto com x10 bits.<\/li>\n
  3. As estat\u00edsticas de CBO n\u00e3o s\u00e3o atualizadas automaticamente pelo Servi\u00e7o de Consulta. Voc\u00ea deve coletar estat\u00edsticas regularmente ou ap\u00f3s uma altera\u00e7\u00e3o significativa no conte\u00fado da sua cole\u00e7\u00e3o. Recomendo a coleta de estat\u00edsticas ap\u00f3s um grande upload de dados; caso contr\u00e1rio, uma execu\u00e7\u00e3o semanal deve ser suficiente.<\/li>\n
  4. A otimiza\u00e7\u00e3o baseada em custos s\u00f3 \u00e9 considerada para uma consulta se as estat\u00edsticas estiverem dispon\u00edveis para todos os \u00edndices que estavam sendo considerados pelo otimizador<\/em>. Voc\u00ea pode coletar as estat\u00edsticas de todos os \u00edndices em um determinado espa\u00e7o-chave usando o seguinte:\n
    UPDATE STATISTICS FOR <collection> INDEX((SELECT RAW name from system:indexes \r\n    WHERE state='online' AND keyspace_id='<collection_name>' AND bucket_id='<bucket_name>' AND scope_id='<scope_name>'))\r\n<\/pre>\n<\/li>\n<\/ol>\n
    <\/div>\n
    Mais recursos<\/h2>\n
    Para saber mais sobre o otimizador baseado em custo para JSON - e sobre a vers\u00e3o 7.0 do Couchbase em geral - confira os seguintes recursos:<\/p>\n