Оптимизировать SQLite сложно. Массовая вставка приложения C может варьироваться от 85 вставок в секунду до более 96 000 вставок в секунду!
Справочная информация: Мы используем SQLite как часть настольного приложения. У нас есть большие объемы данных конфигурации, хранящихся в файлах XML, которые анализируются и загружаются в базу данных SQLite для дальнейшей обработки при инициализации приложения. SQLite идеально подходит для этой ситуации, поскольку он быстрый, не требует специальной настройки, а база данных хранится на диске в виде одного файла.
Обоснование: Сначала я был разочарован тем, что увидел. Оказывается, что производительность SQLite может значительно различаться (как для массовых вставок, так и для выборок) в зависимости от того, как настроена база данных и как вы используете API. Было непросто выяснить, каковы были все варианты и методы, поэтому я подумал, что было бы разумно создать эту вики-статью сообщества, чтобы поделиться результатами с читателями Qaru, чтобы избавить других от проблем, связанных с теми же исследованиями.
Эксперимент: Вместо того, чтобы просто говорить о советах по повышению производительности в общем смысле (т.е. "Использовать транзакцию!"), Я подумал, что лучше написать некоторый код на C и фактически измерить влияние различных вариантов. Начнем с простых данных:
- Текстовый файл с разделением табуляции в 28 МБ (приблизительно 865 000 записей) полного расписания для города Торонто
- Мой тестовый компьютер - 3,60 ГГц P4 под управлением Windows XP.
- Код скомпилирован с Visual C++ 2005 как "Release" с "Full Optimization" (/Ox) и Favor Fast Code (/Ot).
- .Я использую SQLite "Amalgamation", скомпилированный непосредственно в мое тестовое приложение. Моя версия SQLite немного старше (3.6.7), но я подозреваю, что эти результаты будут сопоставимы с последним выпуском (пожалуйста, оставьте комментарий, если вы думаете иначе).
Давай напишем какой-нибудь код!
Код: Простая программа на Си, которая построчно читает текстовый файл, разбивает строку на значения и затем вставляет данные в базу данных SQLite. В этой "базовой" версии кода база данных создана, но мы не будем вставлять данные:
/*************************************************************
Baseline code to experiment with SQLite performance.
Input data is a 28 MB TAB-delimited text file of the
complete Toronto Transit System schedule/route info
from http://www.toronto.ca/open/datasets/ttc-routes/
**************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include "sqlite3.h"
#define INPUTDATA "C:\\TTC_schedule_scheduleitem_10-27-2009.txt"
#define DATABASE "c:\\TTC_schedule_scheduleitem_10-27-2009.sqlite"
#define TABLE "CREATE TABLE IF NOT EXISTS TTC (id INTEGER PRIMARY KEY, Route_ID TEXT, Branch_Code TEXT, Version INTEGER, Stop INTEGER, Vehicle_Index INTEGER, Day Integer, Time TEXT)"
#define BUFFER_SIZE 256
int main(int argc, char **argv) {
sqlite3 * db;
sqlite3_stmt * stmt;
char * sErrMsg = 0;
char * tail = 0;
int nRetCode;
int n = 0;
clock_t cStartClock;
FILE * pFile;
char sInputBuf [BUFFER_SIZE] = "\0";
char * sRT = 0; /* Route */
char * sBR = 0; /* Branch */
char * sVR = 0; /* Version */
char * sST = 0; /* Stop Number */
char * sVI = 0; /* Vehicle */
char * sDT = 0; /* Date */
char * sTM = 0; /* Time */
char sSQL [BUFFER_SIZE] = "\0";
/*********************************************/
/* Open the Database and create the Schema */
sqlite3_open(DATABASE, &db);
sqlite3_exec(db, TABLE, NULL, NULL, &sErrMsg);
/*********************************************/
/* Open input file and import into Database*/
cStartClock = clock();
pFile = fopen (INPUTDATA,"r");
while (!feof(pFile)) {
fgets (sInputBuf, BUFFER_SIZE, pFile);
sRT = strtok (sInputBuf, "\t"); /* Get Route */
sBR = strtok (NULL, "\t"); /* Get Branch */
sVR = strtok (NULL, "\t"); /* Get Version */
sST = strtok (NULL, "\t"); /* Get Stop Number */
sVI = strtok (NULL, "\t"); /* Get Vehicle */
sDT = strtok (NULL, "\t"); /* Get Date */
sTM = strtok (NULL, "\t"); /* Get Time */
/* ACTUAL INSERT WILL GO HERE */
n++;
}
fclose (pFile);
printf("Imported %d records in %4.2f seconds\n", n, (clock() - cStartClock) / (double)CLOCKS_PER_SEC);
sqlite3_close(db);
return 0;
}
"Контроль"
Выполнение кода "как есть" на самом деле не выполняет никаких операций с базой данных, но даст нам представление о том, насколько быстры операции ввода-вывода и обработки строк в необработанном C файле.
Импортировано 864913 записей в 0,94 секунд
Большой! Мы можем сделать 920 000 вставок в секунду, при условии, что мы фактически не делаем никаких вставок: -)
"Наихудший случай-сценарий"
Мы собираемся сгенерировать строку SQL, используя значения, считанные из файла, и вызвать эту операцию SQL, используя sqlite3_exec:
sprintf(sSQL, "INSERT INTO TTC VALUES (NULL, '%s', '%s', '%s', '%s', '%s', '%s', '%s')", sRT, sBR, sVR, sST, sVI, sDT, sTM);
sqlite3_exec(db, sSQL, NULL, NULL, &sErrMsg);
Это будет медленно, потому что SQL будет скомпилирован в код VDBE для каждой вставки, и каждая вставка будет происходить в своей собственной транзакции. Как медленно?
Импортировано 864913 записей в 9933,61 секунд
Хлоп! 2 часа 45 минут! Это только 85 вставок в секунду.
Использование транзакции
По умолчанию SQLite оценивает каждый оператор INSERT/UPDATE в пределах уникальной транзакции. Если выполняется большое количество вставок, рекомендуется заключить вашу операцию в транзакцию:
sqlite3_exec(db, "BEGIN TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
pFile = fopen (INPUTDATA,"r");
while (!feof(pFile)) {
...
}
fclose (pFile);
sqlite3_exec(db, "END TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
Импортировано 864913 записей за 38.03 секунд
Что лучше. Простое объединение всех наших вставок в одну транзакцию улучшило нашу производительность до 23 000 вставок в секунду.
Использование подготовленного оператора
Использование транзакции было огромным улучшением, но перекомпиляция оператора SQL для каждой вставки не имеет смысла, если мы используем один и тот же SQL снова и снова. Давайте использовать sqlite3_prepare_v2
, чтобы скомпилировать наш оператор SQL один раз, а затем связать наши параметры с этим оператором, используя sqlite3_bind_text
:
/* Open input file and import into the database */
cStartClock = clock();
sprintf(sSQL, "INSERT INTO TTC VALUES (NULL, @RT, @BR, @VR, @ST, @VI, @DT, @TM)");
sqlite3_prepare_v2(db, sSQL, BUFFER_SIZE, &stmt, &tail);
sqlite3_exec(db, "BEGIN TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
pFile = fopen (INPUTDATA,"r");
while (!feof(pFile)) {
fgets (sInputBuf, BUFFER_SIZE, pFile);
sRT = strtok (sInputBuf, "\t"); /* Get Route */
sBR = strtok (NULL, "\t"); /* Get Branch */
sVR = strtok (NULL, "\t"); /* Get Version */
sST = strtok (NULL, "\t"); /* Get Stop Number */
sVI = strtok (NULL, "\t"); /* Get Vehicle */
sDT = strtok (NULL, "\t"); /* Get Date */
sTM = strtok (NULL, "\t"); /* Get Time */
sqlite3_bind_text(stmt, 1, sRT, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 2, sBR, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 3, sVR, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 4, sST, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 5, sVI, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 6, sDT, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_bind_text(stmt, 7, sTM, -1, SQLITE_TRANSIENT);
sqlite3_step(stmt);
sqlite3_clear_bindings(stmt);
sqlite3_reset(stmt);
n++;
}
fclose (pFile);
sqlite3_exec(db, "END TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
printf("Imported %d records in %4.2f seconds\n", n, (clock() - cStartClock) / (double)CLOCKS_PER_SEC);
sqlite3_finalize(stmt);
sqlite3_close(db);
return 0;
Импортировано 864913 записей в 16.27 секунд
Приятно! Там немного больше кода (не забудьте назвать sqlite3_clear_bindings
и sqlite3_reset
), но мы более чем удвоили нашу производительность до 53 000 вставок в секунду.
PRAGMA синхронно = ВЫКЛ
По умолчанию SQLite приостанавливается после выдачи команды записи на уровне ОС. Это гарантирует, что данные будут записаны на диск. Установив synchronous = OFF
, мы инструктируем SQLite просто передать данные в ОС для записи и затем продолжить. Существует вероятность того, что файл базы данных может быть поврежден в случае катастрофического сбоя (или сбоя питания) компьютера перед записью данных на диск:
/* Open the database and create the schema */
sqlite3_open(DATABASE, &db);
sqlite3_exec(db, TABLE, NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "PRAGMA synchronous = OFF", NULL, NULL, &sErrMsg);
Импортировано 864913 записей в 12.41 секунд
Улучшения теперь меньше, но мы достигаем 69 600 вставок в секунду.
PRAGMA journal_mode = MEMORY
Рассмотрите возможность сохранения журнала отката в памяти, оценивая PRAGMA journal_mode = MEMORY
. Ваша транзакция будет быстрее, но если вы потеряете энергию или ваша программа выйдет из строя во время транзакции, ваша база данных может остаться в поврежденном состоянии с частично завершенной транзакцией:
/* Open the database and create the schema */
sqlite3_open(DATABASE, &db);
sqlite3_exec(db, TABLE, NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "PRAGMA journal_mode = MEMORY", NULL, NULL, &sErrMsg);
Импортировано 864913 записей в 13.50 секунд
Немного медленнее, чем предыдущая оптимизация при 64 000 вставок в секунду.
PRAGMA синхронно = OFF и PRAGMA journal_mode = MEMORY
Давайте объединим две предыдущие оптимизации. Это немного более рискованно (в случае сбоя), но мы просто импортируем данные (не управляя банком):
/* Open the database and create the schema */
sqlite3_open(DATABASE, &db);
sqlite3_exec(db, TABLE, NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "PRAGMA synchronous = OFF", NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "PRAGMA journal_mode = MEMORY", NULL, NULL, &sErrMsg);
Импортировано 864913 записей в 12.00 секунд
Фантастика! Мы можем сделать 72 000 вставок в секунду.
Использование базы данных в памяти
Для простоты позвольте основываться на всех предыдущих оптимизациях и переопределить имя файла базы данных, чтобы мы полностью работали в оперативной памяти:
#define DATABASE ":memory:"
Импортировано 864913 записей в 10,94 секунд
Хранить нашу базу данных в ОЗУ не супер практично, но впечатляет, что мы можем выполнять 79 000 операций вставки в секунду.
Рефакторинг кода С
Хотя это и не улучшение SQLite, мне не нравятся дополнительные операции присваивания char*
в цикле while
. Давайте быстро проведем рефакторинг этого кода, чтобы передать вывод strtok()
непосредственно в sqlite3_bind_text()
, и пусть компилятор попытается ускорить процесс за нас:
pFile = fopen (INPUTDATA,"r");
while (!feof(pFile)) {
fgets (sInputBuf, BUFFER_SIZE, pFile);
sqlite3_bind_text(stmt, 1, strtok (sInputBuf, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Route */
sqlite3_bind_text(stmt, 2, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Branch */
sqlite3_bind_text(stmt, 3, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Version */
sqlite3_bind_text(stmt, 4, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Stop Number */
sqlite3_bind_text(stmt, 5, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Vehicle */
sqlite3_bind_text(stmt, 6, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Date */
sqlite3_bind_text(stmt, 7, strtok (NULL, "\t"), -1, SQLITE_TRANSIENT); /* Get Time */
sqlite3_step(stmt); /* Execute the SQL Statement */
sqlite3_clear_bindings(stmt); /* Clear bindings */
sqlite3_reset(stmt); /* Reset VDBE */
n++;
}
fclose (pFile);
Примечание. Мы вернулись к использованию реального файла базы данных. Базы данных в памяти быстрые, но не обязательно практичные
Импортировано 864913 записей в 8,94 секунд
Небольшой рефакторинг кода обработки строки, используемого в нашей привязке параметров, позволил нам выполнить 96 700 операций вставки в секунду. Я думаю, можно с уверенностью сказать, что это достаточно быстро. Когда мы начнем настраивать другие переменные (например, размер страницы, создание индекса и т.д.), Это будет нашим эталоном.
Резюме (пока)
Я надеюсь, что ты все еще со мной! Причина, по которой мы пошли по этому пути, заключается в том, что производительность массовых вставок так сильно варьируется в SQLite, и не всегда очевидно, какие изменения необходимо внести для ускорения нашей работы. Используя тот же компилятор (и параметры компилятора), ту же версию SQLite и те же данные, мы оптимизировали наш код и используем SQLite для перехода от от наихудшего сценария к 85 вставкам в секунду к более чем 96 000 вставок в секунду!
CREATE INDEX, затем INSERT и INSERT, затем CREATE INDEX
Прежде чем мы начнем измерять производительность SELECT
, мы знаем, что будем создавать индексы. В одном из приведенных ниже ответов было предложено, чтобы при выполнении массовой вставки индекс создавался быстрее после вставки данных (в отличие от создания индекса сначала, а затем вставки данных). Давай попробуем:
Создать индекс, затем вставить данные
sqlite3_exec(db, "CREATE INDEX 'TTC_Stop_Index' ON 'TTC' ('Stop')", NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "BEGIN TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
...
Импортировано 864913 записей в 18.13 секунд
Вставьте данные, затем создайте индекс
...
sqlite3_exec(db, "END TRANSACTION", NULL, NULL, &sErrMsg);
sqlite3_exec(db, "CREATE INDEX 'TTC_Stop_Index' ON 'TTC' ('Stop')", NULL, NULL, &sErrMsg);
Импортировано 864913 записей в 13,66 секунд
Как и ожидалось, массовая вставка выполняется медленнее, если индексируется один столбец, но это имеет значение, если индекс создается после вставки данных. Наш базовый уровень без индекса составляет 96 000 вставок в секунду. Сначала создание индекса, а затем вставка данных дает нам 47 700 вставок в секунду, тогда как вставка данных сначала, а затем создание индекса дает нам 63 300 вставок в секунду.
Я бы с удовольствием принял предложения по другим сценариям, чтобы попробовать... И скоро собираю аналогичные данные для запросов SELECT.