基于循环神经网络的数据库查询开销预测

作者：毕里缘; 伍赛; 陈刚; 寿黎但; 陈珂; 胡天磊

来源：软件学报, 2018, 29(03): 799-810.

DOI：10.13328/j.cnki.jos.005439

• 数据库负载管理
• 查询开销预测
• 查询计划
• 循环神经网络
• 长短期记忆

在数据库负载管理、性能调优过程中,开销预测模型是提高其效率的关键技术.首先,由于数据库系统的复杂性和计算机资源的竞争,很难精确地估计不同操作的开销;其次,现有的研究大多没有真正预测查询的执行时间,而是预测了类似查询优化器中开销模型生成的开销;由于查询计划结构的复杂性,现有研究更多地使用了笼统的查询信息,而很少利用查询计划中操作层面的信息,并依据这些信息来获得开销模型.为了减少负载管理的复杂性,提出了基于循环神经网络的精细模型来预测查询开销,以查询计划中的操作行为及其实际运行时间作为特征提取的来源.特别地,考虑到查询计划结构的复杂性,采用一种特殊的循环神经网络——长短期记忆(long-short term memory,简称LSTM).给一个特定的查询计划,在该计划实际执行之前,模型就能产生其预测的执行时间区间.这会比现有数据库的查询优化器产生的开销预估结果(任意单位)更具有参考性,也优于需要在执行开始之后才能预测的查询进度指示器.所提方法预测查询执行时间,可以解决数据库负载管理中的关键问题.通过实验验证,模型的正确率高于71%,在一定程度上证明了方法的可行性.

• 单位
  浙江大学; 计算机辅助设计与图形学国家重点实验室