Abfrageverarbeitung

Abfrageverarbeitung bezeichnet den Prozess der Analyse, Optimierung und Ausführung von Abfragen in Informationssystemen mit dem Ziel, korrekte Ergebnisse effizient bereitzustellen. Sie kommt in relationalen Datenbanken ebenso zum Einsatz wie in Suchmaschinen, Data-Warehouse-Systemen und semantischen Abfragesprachen.

Der Ablauf beginnt mit der Abfrageeingabe. Ein Parser wandelt die Abfrage in eine interne Repräsentation um, eine semantische Analyse prüft Referenzen, Typen und Integritätsbedingungen. Danach folgt die Abfrageoptimierung, bei der logische und physische Ausführungspläne erzeugt werden. Der Optimierer bewertet Alternativen anhand eines Kostenmodells, aktueller Statistiken und Zugriffspfadregeln und wählt den günstigsten Plan aus.

Der Ausführungsplan wird von der Ausführungs-Engine umgesetzt. Typische Operatoren sind TableScan oder IndexScan, Join-Operatoren, Sort, Group-By, Projection und Filter. Die Verarbeitung kann pipelined oder materialisiert erfolgen; Indizes, Datenpartitionierung, Pufferspeicher und vectorisierte Ausführung beeinflussen Leistung und Ressourcenverbrauch.

Bei verteilten oder großen Datensätzen erweitert sich die Abfrageverarbeitung um parallele Ausführung, Datenlokalität, Netzwerkkosten und spezialisierte Join-Strategien. Beispiele sind verteilte relationale Systeme, Data-Warehouses und Big-Data-Plattformen wie Spark SQL. Zentrale Herausforderungen umfassen Kardinalitätsabschätzung, Optimierungskomplexität, Datenaktualisierung und Konsistenzmodelle.