Transazioni ottimizzate nel pool SQL dedicato in Azure Synapse Analytics

Questo articolo illustra come ottimizzare le prestazioni del codice transazionale nel pool SQL dedicato riducendo al contempo il rischio di rollback di lunga durata.

Transazioni e registrazione

Le transazioni sono un componente importante in un motore di pool SQL relazionale. Le transazioni vengono usate durante la modifica dei dati. Queste operazioni possono essere esplicite o implicite. Le istruzioni singole INSERT, UPDATE e DELETE sono esempi di transazioni implicite. Le transazioni esplicite usano BEGIN TRAN, COMMIT TRAN o ROLLBACK TRAN. Le transazioni esplicite vengono usate in genere quando è necessario collegare più istruzioni di modifica in un'unica unità atomica.

Le modifiche apportate al pool SQL vengono rilevate usando i log delle transazioni. Ogni distribuzione ha un proprio log delle transazioni. Le scritture del log delle transazioni avvengono in modo automatico e non è richiesta alcuna configurazione. Tuttavia, se da un lato questo processo garantisce la scrittura dall'altro provoca un sovraccarico nel sistema. È possibile ridurre al minimo tale impatto scrivendo codice efficiente a livello transazionale. Il codice efficiente a livello transazionale rientra in due categorie generali.

• Usare costrutti di registrazione minima, dove possibile
• Elaborare i dati tramite batch con ambito per evitare singole transazioni a esecuzione prolungata.
• Adottare un modello di cambio di partizione per apportare modifiche estese a una determinata partizione.

Confronto tra registrazione minima e registrazione completa

A differenza delle operazioni con registrazione completa, che usano il log delle transazioni per tenere traccia di ogni modifica di riga, le operazioni con registrazione minima tengono traccia unicamente delle allocazioni di extent e delle modifiche ai metadati. La registrazione minima prevede quindi la registrazione delle sole informazioni necessarie per eseguire il rollback della transazione dopo un errore o per una richiesta esplicita (ROLLBACK TRAN). Dato che nel log delle transazioni viene registrata una quantità di informazioni notevolmente inferiore, le operazioni con registrazione minima offrono prestazioni migliori rispetto alle operazioni con registrazione completa di dimensioni simili. Il minor numero di scritture nel log delle transazioni comporta anche la generazione di una quantità molto inferiore di dati di log e quindi operazioni di I/O più efficienti.

I limiti di sicurezza delle transazioni si applicano solo alle operazioni con registrazione completa.

Operazioni con registrazione minima

Le operazioni indicate di seguito sono compatibili con la registrazione minima:

• CREATE TABLE AS SELECT (CTAS)
• INSERT..SELECT
• CREATE INDEX
• ALTER INDEX REBUILD
• DROP INDEX
• TRUNCATE TABLE
• DROP TABLE
• ALTER TABLE SWITCH PARTITION

Registrazione minima con caricamento bulk

CTAS e INSERT...SELECT sono entrambe operazioni di caricamento bulk. Tuttavia, entrambe sono influenzate dalla definizione della tabella di destinazione e variano a seconda dello scenario di caricamento. La tabella seguente illustra i casi in cui le operazioni in blocco usano la registrazione minima e la registrazione completa:

Si noti che eventuali scritture di aggiornamento di indici secondari o non cluster saranno sempre operazioni con registrazione completa.

Il caricamento di dati in una tabella non vuota con un indice cluster può spesso contenere una combinazione di righe con registrazione completa e con registrazione minima. Un indice cluster è un albero B (bilanciato) di pagine. Se la pagina in cui si scrive contiene già righe provenienti da un'altra transazione, la scrittura verrà eseguita con registrazione completa. Se invece la pagina è vuota, la scrittura verrà eseguita con registrazione minima.

Ottimizzazione delle eliminazioni

DELETE è un'operazione con registrazione completa. Per eliminare una grande quantità di dati da una tabella o una partizione spesso è più pratico usare SELECT per indicare i dati da conservare, operazione che può essere eseguita registrazione minima. Per selezionare i dati, creare una nuova tabella con CTAS. Dopo averla creata, usare RENAME per sostituire la tabella precedente con quella nuova.

-- Delete all sales transactions for Promotions except PromotionKey 2.

--Step 01. Create a new table select only the records we want to kep (PromotionKey 2)
CREATE TABLE [dbo].[FactInternetSales_d]
WITH
(    CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX
,    DISTRIBUTION = HASH([ProductKey])
,     PARTITION     (    [OrderDateKey] RANGE RIGHT
                                    FOR VALUES    (    20000101, 20010101, 20020101, 20030101, 20040101, 20050101
                                                ,    20060101, 20070101, 20080101, 20090101, 20100101, 20110101
                                                ,    20120101, 20130101, 20140101, 20150101, 20160101, 20170101
                                                ,    20180101, 20190101, 20200101, 20210101, 20220101, 20230101
                                                ,    20240101, 20250101, 20260101, 20270101, 20280101, 20290101
                                                )
)
AS
SELECT     *
FROM     [dbo].[FactInternetSales]
WHERE    [PromotionKey] = 2
OPTION (LABEL = 'CTAS : Delete')
;

--Step 02. Rename the Tables to replace the
RENAME OBJECT [dbo].[FactInternetSales]   TO [FactInternetSales_old];
RENAME OBJECT [dbo].[FactInternetSales_d] TO [FactInternetSales];

Ottimizzazione degli aggiornamenti

UPDATE è un'operazione con registrazione completa. Se è necessario aggiornare un numero elevato di righe in una tabella o in una partizione, spesso può risultare molto più efficiente usare un'operazione con registrazione minima, ad esempio CTAS.

Nell'esempio seguente l'aggiornamento completo di una tabella è stato convertito in CTAS per consentire la registrazione minima.

In questo caso viene aggiunto a posteriori un importo di sconto alle vendite nella tabella:

--Step 01. Create a new table containing the "Update".
CREATE TABLE [dbo].[FactInternetSales_u]
WITH
(    CLUSTERED INDEX
,    DISTRIBUTION = HASH([ProductKey])
,     PARTITION     (    [OrderDateKey] RANGE RIGHT
                                    FOR VALUES    (    20000101, 20010101, 20020101, 20030101, 20040101, 20050101
                                                ,    20060101, 20070101, 20080101, 20090101, 20100101, 20110101
                                                ,    20120101, 20130101, 20140101, 20150101, 20160101, 20170101
                                                ,    20180101, 20190101, 20200101, 20210101, 20220101, 20230101
                                                ,    20240101, 20250101, 20260101, 20270101, 20280101, 20290101
                                                )
                )
)
AS
SELECT
    [ProductKey]  
,    [OrderDateKey]
,    [DueDateKey]  
,    [ShipDateKey]
,    [CustomerKey]
,    [PromotionKey]
,    [CurrencyKey]
,    [SalesTerritoryKey]
,    [SalesOrderNumber]
,    [SalesOrderLineNumber]
,    [RevisionNumber]
,    [OrderQuantity]
,    [UnitPrice]
,    [ExtendedAmount]
,    [UnitPriceDiscountPct]
,    ISNULL(CAST(5 as float),0) AS [DiscountAmount]
,    [ProductStandardCost]
,    [TotalProductCost]
,    ISNULL(CAST(CASE WHEN [SalesAmount] <=5 THEN 0
         ELSE [SalesAmount] - 5
         END AS MONEY),0) AS [SalesAmount]
,    [TaxAmt]
,    [Freight]
,    [CarrierTrackingNumber]
,    [CustomerPONumber]
FROM    [dbo].[FactInternetSales]
OPTION (LABEL = 'CTAS : Update')
;

--Step 02. Rename the tables
RENAME OBJECT [dbo].[FactInternetSales]   TO [FactInternetSales_old];
RENAME OBJECT [dbo].[FactInternetSales_u] TO [FactInternetSales];

--Step 03. Drop the old table
DROP TABLE [dbo].[FactInternetSales_old]

Ottimizzazione con cambio della partizione

In caso di modifiche su larga scala in una partizione di tabella può risultare utile adottare un modello di cambio della partizione. Se si tratta di una modifica dei dati di notevole entità che si estende su più partizioni, un'operazione di iterazione nelle partizioni permette di ottenere lo stesso risultato.

I passaggi per eseguire un cambio di partizione sono indicati di seguito:

1. Creare una partizione di disattivazione vuota.
2. Eseguire l'operazione di aggiornamento come CTAS.
3. Disattivare i dati esistenti nella tabella di disattivazione.
4. Attivare i nuovi dati.
5. Eseguire la pulizia dei dati.

Tuttavia, per identificare le partizioni per il cambio, creare la routine di supporto seguente.

CREATE PROCEDURE dbo.partition_data_get
    @schema_name           NVARCHAR(128)
,    @table_name               NVARCHAR(128)
,    @boundary_value           INT
AS
IF OBJECT_ID('tempdb..#ptn_data') IS NOT NULL
BEGIN
    DROP TABLE #ptn_data
END
CREATE TABLE #ptn_data
WITH    (    DISTRIBUTION = ROUND_ROBIN
        ,    HEAP
        )
AS
WITH CTE
AS
(
SELECT     s.name                            AS [schema_name]
,        t.name                            AS [table_name]
,         p.partition_number                AS [ptn_nmbr]
,        p.[rows]                        AS [ptn_rows]
,        CAST(r.[value] AS INT)            AS [boundary_value]
FROM        sys.schemas                    AS s
JOIN        sys.tables                    AS t    ON  s.[schema_id]        = t.[schema_id]
JOIN        sys.indexes                    AS i    ON     t.[object_id]        = i.[object_id]
JOIN        sys.partitions                AS p    ON     i.[object_id]        = p.[object_id]
                                                AND i.[index_id]        = p.[index_id]
JOIN        sys.partition_schemes        AS h    ON     i.[data_space_id]    = h.[data_space_id]
JOIN        sys.partition_functions        AS f    ON     h.[function_id]        = f.[function_id]
LEFT JOIN    sys.partition_range_values    AS r     ON     f.[function_id]        = r.[function_id]
                                                AND r.[boundary_id]        = p.[partition_number]
WHERE i.[index_id] <= 1
)
SELECT    *
FROM    CTE
WHERE    [schema_name]        = @schema_name
AND        [table_name]        = @table_name
AND        [boundary_value]    = @boundary_value
OPTION (LABEL = 'dbo.partition_data_get : CTAS : #ptn_data')
;
GO

Questa routine ottimizza il riutilizzo del codice e permette di mantenere più compatto l'esempio di cambio di partizione.

Il codice seguente illustra i passaggi citati sopra per ottenere una routine di cambio di partizione completa.

--Create a partitioned aligned empty table to switch out the data
IF OBJECT_ID('[dbo].[FactInternetSales_out]') IS NOT NULL
BEGIN
    DROP TABLE [dbo].[FactInternetSales_out]
END

CREATE TABLE [dbo].[FactInternetSales_out]
WITH
(    DISTRIBUTION = HASH([ProductKey])
,    CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX
,     PARTITION     (    [OrderDateKey] RANGE RIGHT
                                    FOR VALUES    (    20020101, 20030101
                                                )
                )
)
AS
SELECT *
FROM    [dbo].[FactInternetSales]
WHERE 1=2
OPTION (LABEL = 'CTAS : Partition Switch IN : UPDATE')
;

--Create a partitioned aligned table and update the data in the select portion of the CTAS
IF OBJECT_ID('[dbo].[FactInternetSales_in]') IS NOT NULL
BEGIN
    DROP TABLE [dbo].[FactInternetSales_in]
END

CREATE TABLE [dbo].[FactInternetSales_in]
WITH
(    DISTRIBUTION = HASH([ProductKey])
,    CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX
,     PARTITION     (    [OrderDateKey] RANGE RIGHT
                                    FOR VALUES    (    20020101, 20030101
                                                )
                )
)
AS
SELECT
    [ProductKey]  
,    [OrderDateKey]
,    [DueDateKey]  
,    [ShipDateKey]
,    [CustomerKey]
,    [PromotionKey]
,    [CurrencyKey]
,    [SalesTerritoryKey]
,    [SalesOrderNumber]
,    [SalesOrderLineNumber]
,    [RevisionNumber]
,    [OrderQuantity]
,    [UnitPrice]
,    [ExtendedAmount]
,    [UnitPriceDiscountPct]
,    ISNULL(CAST(5 as float),0) AS [DiscountAmount]
,    [ProductStandardCost]
,    [TotalProductCost]
,    ISNULL(CAST(CASE WHEN [SalesAmount] <=5 THEN 0
         ELSE [SalesAmount] - 5
         END AS MONEY),0) AS [SalesAmount]
,    [TaxAmt]
,    [Freight]
,    [CarrierTrackingNumber]
,    [CustomerPONumber]
FROM    [dbo].[FactInternetSales]
WHERE    OrderDateKey BETWEEN 20020101 AND 20021231
OPTION (LABEL = 'CTAS : Partition Switch IN : UPDATE')
;

--Use the helper procedure to identify the partitions
--The source table
EXEC dbo.partition_data_get 'dbo','FactInternetSales',20030101
DECLARE @ptn_nmbr_src INT = (SELECT ptn_nmbr FROM #ptn_data)
SELECT @ptn_nmbr_src

--The "in" table
EXEC dbo.partition_data_get 'dbo','FactInternetSales_in',20030101
DECLARE @ptn_nmbr_in INT = (SELECT ptn_nmbr FROM #ptn_data)
SELECT @ptn_nmbr_in

--The "out" table
EXEC dbo.partition_data_get 'dbo','FactInternetSales_out',20030101
DECLARE @ptn_nmbr_out INT = (SELECT ptn_nmbr FROM #ptn_data)
SELECT @ptn_nmbr_out

--Switch the partitions over
DECLARE @SQL NVARCHAR(4000) = '
ALTER TABLE [dbo].[FactInternetSales]    SWITCH PARTITION '+CAST(@ptn_nmbr_src AS VARCHAR(20))    +' TO [dbo].[FactInternetSales_out] PARTITION '    +CAST(@ptn_nmbr_out AS VARCHAR(20))+';
ALTER TABLE [dbo].[FactInternetSales_in] SWITCH PARTITION '+CAST(@ptn_nmbr_in AS VARCHAR(20))    +' TO [dbo].[FactInternetSales] PARTITION '        +CAST(@ptn_nmbr_src AS VARCHAR(20))+';'
EXEC sp_executesql @SQL

--Perform the clean-up
TRUNCATE TABLE dbo.FactInternetSales_out;
TRUNCATE TABLE dbo.FactInternetSales_in;

DROP TABLE dbo.FactInternetSales_out
DROP TABLE dbo.FactInternetSales_in
DROP TABLE #ptn_data

Riduzione della registrazione con batch di piccole dimensioni

Per operazioni di modifica dei dati di grandi dimensioni, può risultare utile suddividere l'operazione in blocchi o in batch per definire l'ambito dell'unità di lavoro.

Il codice seguente è un esempio funzionante. Le dimensioni del batch sono state impostate su un numero simbolico per evidenziare la tecnica. Nella realtà le dimensioni del batch sarebbero notevolmente più grandi.

SET NO_COUNT ON;
IF OBJECT_ID('tempdb..#t') IS NOT NULL
BEGIN
    DROP TABLE #t;
    PRINT '#t dropped';
END

CREATE TABLE #t
WITH    (    DISTRIBUTION = ROUND_ROBIN
        ,    HEAP
        )
AS
SELECT    ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY (SELECT NULL)) AS seq_nmbr
,        SalesOrderNumber
,        SalesOrderLineNumber
FROM    dbo.FactInternetSales
WHERE    [OrderDateKey] BETWEEN 20010101 and 20011231
;

DECLARE    @seq_start        INT = 1
,        @batch_iterator    INT = 1
,        @batch_size        INT = 50
,        @max_seq_nmbr    INT = (SELECT MAX(seq_nmbr) FROM dbo.#t)
;

DECLARE    @batch_count    INT = (SELECT CEILING((@max_seq_nmbr*1.0)/@batch_size))
,        @seq_end        INT = @batch_size
;

SELECT COUNT(*)
FROM    dbo.FactInternetSales f

PRINT 'MAX_seq_nmbr '+CAST(@max_seq_nmbr AS VARCHAR(20))
PRINT 'MAX_Batch_count '+CAST(@batch_count AS VARCHAR(20))

WHILE    @batch_iterator <= @batch_count
BEGIN
    DELETE
    FROM    dbo.FactInternetSales
    WHERE EXISTS
    (
            SELECT    1
            FROM    #t t
            WHERE    seq_nmbr BETWEEN  @seq_start AND @seq_end
            AND        FactInternetSales.SalesOrderNumber        = t.SalesOrderNumber
            AND        FactInternetSales.SalesOrderLineNumber    = t.SalesOrderLineNumber
    )
    ;

    SET @seq_start = @seq_end
    SET @seq_end = (@seq_start+@batch_size);
    SET @batch_iterator +=1;
END

Linee guida per la sospensione e il ridimensionamento

Il pool SQL dedicato consente di sospendere, riprendere e ridimensionare il pool SQL dedicato su richiesta. Quando si sospende o si ridimensiona il pool SQL dedicato, è importante sapere che le eventuali transazioni in corso vengono interrotte immediatamente, con il conseguente rollback delle transazioni aperte. Se il carico di lavoro ha avviato una modifica dei dati a esecuzione prolungata e incompleta prima dell'operazione di sospensione o ridimensionamento, occorre annullare l'operazione. Questo può influire sul tempo richiesto per sospendere o dimensionare il pool SQL dedicato.

Lo scenario migliore sarebbe consentire il completamento delle transazioni di modifica dei dati in corso prima di sospendere o ridimensionare un pool SQL dedicato. Tuttavia, questo potrebbe non essere sempre possibile. Per ridurre il rischio di un rollback troppo lungo, prendere in considerazione una delle opzioni seguenti:

• Riscrivere le operazioni a esecuzione prolungata con CTAS
• Suddividere l'operazione in blocchi e lavorare su un subset delle righe

Passaggi successivi

Vedere Transazioni nel pool SQL dedicato per altre informazioni sui limiti transazionali e i livelli di isolamento. Per una panoramica delle altre procedure consigliate, vedere Procedure consigliate per il pool SQL dedicato.