Algoritmos para Operação de Junção
Loops Aninhados
AULA 18
Profa. Sandra de Amo
GBC053 – BCC
Tabelas a serem juntadas

R : tabela externa



S : tabela interna




M páginas
Pr tuplas por página
N páginas
Ps tuplas por página
Condição de Junção: Ri = Sj
Custo de uma operação de I/O = 10ms
Nested Loops Join – tupla a tupla
Para cada tupla r ε R faça
Para cada tupla s ε S faça
se ri = sj então
insere <r,s> em
Result
Retorne Result
t
Página de R
Páginas de S
Custo do NLJ - t/t





S é escaneada Pr . M vezes
Cada scan em S equivale a N operações de
I/O (N = número de páginas de S)
R é escaneada uma vez
Custo total = Pr. M. N + M
Não se considera o custo de escrever o
resultado, pois é igual para todos os
métodos.
Exemplo




M = 1000 páginas
Pr = 100 registros por página
N = 500
Custo = 1000 + 100.1000.500 = 50.000.100 I/Os
~ 140 horas de processamento !!
Nested Loops Join – página a página
Para cada R-page de R faça
Para cada S-page de S faça
se ri = sj então
insere <r,s> em
Result
Retorne Result
Páginas de S
Página de R
Custo do NLJ- p/p





S é escaneada M vezes
Cada scan em S equivale a N operações de
I/O (N = número de páginas de S)
R é escaneada uma vez
Custo total = M. N + M
Não se considera o custo de escrever o
resultado, pois é igual para todos os
métodos.
Exemplo



M = 1000 páginas
N = 500
Custo = 1000 + 1000.500 = 501.000 I/Os
~ 1,4 horas de processamento
Block Nested Loops Join – uso do Buffer
Caso 1:
Tem-se espaço suficiente no buffer
para a relação S inteira + 2
páginas extras
Para cada R-page faça
Para cada S-page na memória faça
se ri = sj então insere <r,s> em
Result
Retorna Result
Relação S inteira
Página de R
Página de output
Buffer
Custo = M + N I/Os
No exemplo :
1500 I/Os = 15
segundos
Block Nested Loops Join – uso do Buffer
Caso 2:
Tem-se espaço suficiente no buffer
para B - 2 páginas da relação R
+ 2 páginas extras
Para cada bloco de (B-2) páginas in
memory de R faça
Para cada S-page faça
se ri = sj então insere <r,s> em
Result
Retorna Result
Bloco de B-2 páginas de R
Página de S
Página de output
Buffer tem capacidade para B páginas
Esquema Geral do BNL Join
Relação R
Relações R e S
Bloco de B-2 páginas de R
Página de S
Página de output
Buffer tem capacidade para B páginas
Disco
Disco
S
Custo do BNL Join

K = Número de blocos de B-2 páginas de M






K = [M/(B-2)]
Cada página de S é escaneada K vezes
Cada scan em S equivale a N operações de I/O (N =
número de páginas de S)
R é escaneada uma vez
Custo total = K.N + M = [M/(B-2)]N + M
Não se considera o custo de escrever o resultado,
pois é igual para todos os métodos.
Exemplo




M = 1000 páginas
N = 500
B = 102
Custo = (1000/100).500 + 1000 = 6000 I/Os
~ 1 minuto
Exercício

Calcular o custo do BNL Join, caso a relação S (menor) seja
escolhida como a relação externa.

Calcular o custo do BNL Join no Caso 1, caso só se tenha
espaço suficiente no buffer para B - 2 páginas da relação S +
2 páginas extras
Para cada R-page faça
Para cada bloco de B-2 páginas de S faça
se ri = sj então insere <r,s> em Result
Retorna Result
Otimizações do BNL Join
1. Diminuindo o custo de CPU para fazer as
junções.


Se houver espaço suficiente na memória,
construir uma tabela hash para cada R-block
carregado na memória, com chave = atributo da
junção.
Para cada tupla s ε S, para encontrar r ε R-block
tal que ri = sj, utiliza-se a tabela Hash construída.
Otimizações do BNL Join
2. Ao invés de utilizar B-2 páginas em memória para
alocar blocos da relação externa R, e uma só página
para a relação S, utilizar (B-1)/2 páginas para alocar
um bloco de R e (B-1)/2 páginas para alocar um
bloco da relação interna S.
Exercício: calcular o custo neste caso.
Onde há melhora de performance em relação ao método
anterior (onde 1 única página em memória é alocada
para a relação S) ?
Conclusão

Até o momento:



NLJ - t/t = 140 horas
NLJ - p/p = 1 hora e 24 min
BNL Join com B = 102 páginas no buffer =
1 min