Zoptymalizowane funkcje skalarnych

Zoptymalizowane funkcje skalarne mogą być inline'owane przez optymalizator, znacznie poprawiając wydajność zapytań.

Na czym polega inlining skalarnej funkcji T-SQL

Zoptymalizowane funkcje skalarne to funkcje użytkownika w języku T-SQL, których wywołania optymalizator SQL Server może przekształcić do postaci wyrażenia relacyjnego wykonywanego bezpośrednio w ramach zapytania. Mechanizm ten nosi nazwę scalar UDF inlining i został wprowadzony w SQL Server 2019, gdy baza danych działa z poziomem zgodności 150 lub wyższym. Funkcja skalarna zwraca pojedynczą wartość, na przykład liczbę, tekst albo datę, a przed zastosowaniem tego mechanizmu była często wykonywana osobno dla każdego wiersza przetwarzanego przez zapytanie.

Klasyczne wywołanie skalarnej funkcji użytkownika mogło utrudniać optymalizatorowi ocenę całego planu wykonania. Koszt instrukcji znajdujących się wewnątrz funkcji nie zawsze był właściwie widoczny w planie zapytania, a wielokrotne przechodzenie między wykonaniem zapytania i funkcją zwiększało narzut. Inlining pozwala analizować logikę funkcji razem z resztą zapytania. Nie oznacza to zmiany wyniku funkcji, lecz zmianę sposobu, w jaki silnik może przygotować i wykonać plan.

Wpływ na plan wykonania i koszt zapytania

Po zastosowaniu inliningu wyrażenia pochodzące z funkcji skalarnej mogą zostać uwzględnione podczas optymalizacji filtrów, złączeń, agregacji oraz innych operatorów planu. SQL Server może wtedy lepiej oszacować koszt obliczeń i dobrać sposób dostępu do danych. W konkretnym zapytaniu może to ograniczyć narzut związany z wywołaniami funkcji dla wielu wierszy, a także umożliwić optymalizacje, które wcześniej były niewidoczne poza ciałem funkcji.

Potencjalna poprawa wydajności nie jest gwarantowana dla każdego przypadku. Zależy od liczby przetwarzanych wierszy, złożoności funkcji, rodzaju danych, indeksów, selektywności filtrów oraz istniejącego planu wykonania. Funkcja wykonująca proste obliczenie na pojedynczej wartości może dać niewielką różnicę, natomiast funkcja wywoływana przy dużym zbiorze wynikowym może generować zauważalny narzut bez inliningu. Po zmianie zachowania trzeba porównać rzeczywisty plan, czas wykonania i zużycie zasobów, a nie oceniać efektu wyłącznie na podstawie samej definicji funkcji.

Warunki automatycznej optymalizacji funkcji

SQL Server nie wstawia automatycznie każdej skalarnej funkcji do zapytania. Funkcja musi spełniać warunki obsługiwanego podzbioru języka T-SQL, a jej treść jest analizowana pod kątem możliwości bezpiecznego przekształcenia. Znaczenie ma między innymi sposób korzystania ze zmiennych, instrukcji sterujących, zapytań wewnętrznych i elementów zależnych od stanu wykonania. Funkcje zawierające konstrukcje, których nie można zachować w równoważnej postaci relacyjnej, pozostają wykonywane tradycyjnie.

Mechanizm jest kontrolowany przez ustawienia bazy danych oraz konfigurację optymalizacji zapytań. Dla poziomu zgodności 150 scalar UDF inlining jest domyślnie dostępny, ale może zostać wyłączony na poziomie bazy albo pojedynczego zapytania przy użyciu odpowiedniego ustawienia lub wskazówki optymalizatora. Przy analizie warto sprawdzić, czy funkcja jest uznawana za możliwą do wstawienia, czy konkretne zapytanie faktycznie korzysta z inliningu oraz czy plan po zmianie nie powoduje nadmiernego zużycia pamięci lub czasu kompilacji.

Istotne jest także zachowanie semantyki. Funkcja może zależeć od kolejności obliczeń, wartości czasu, obsługi wartości NULL albo konwersji typów. Dlatego po włączeniu optymalizacji należy zweryfikować wyniki dla danych typowych i brzegowych. Szczególnej uwagi wymagają funkcje używane w raportach, rozliczeniach i filtrach, gdzie pozornie niewielka różnica w konwersji lub obsłudze wartości NULL może zmienić rezultat zapytania.

Diagnostyka problemów z funkcją skalarną

Diagnostykę należy rozpocząć od ustalenia wersji SQL Server, poziomu zgodności bazy oraz ustawień dotyczących scalar UDF inlining. Następnie trzeba wskazać zapytania, w których funkcja jest wywoływana wiele razy, i porównać ich plany wykonania przed oraz po zmianie konfiguracji. W planie warto obserwować liczbę przetwarzanych wierszy, operacje skanowania i wyszukiwania, złączenia, sortowania, równoległość oraz różnicę między kosztami szacowanymi a rzeczywistymi.

Jeżeli funkcja nie jest optymalizowana, przyczyną może być nieobsługiwana konstrukcja T-SQL, nieodpowiedni poziom zgodności albo wyłączenie mechanizmu w konfiguracji. Jeżeli po inliningu zapytanie działa wolniej, nie musi to oznaczać błędu silnika. Rozwinięcie funkcji może zwiększyć rozmiar planu, czas kompilacji lub ilość pracy wykonywanej przez inne operatory. W takim przypadku należy porównać plany na reprezentatywnych danych i rozważyć zmianę samej funkcji, zapytania, indeksów albo selektywne wyłączenie inliningu dla problematycznego przypadku.

Podczas serwisowej analizy komputera można sprawdzić środowisko SQL Server, konfigurację instancji, dzienniki oraz objawy przeciążenia widoczne na laptopie lub komputerze PC. Warszawskie Pogotowie Komputerowe zajmuje się profesjonalną naprawą laptopów, komputerów stacjonarnych i ich podzespołów, natomiast ocena zachowania funkcji skalarnej wymaga dostępu do konkretnej bazy, zapytań i planów wykonania.