Query Execution Process

عند كتابة SQL Query في أي قاعدة بيانات مثل SQL Server، فإن الاستعلام يمر بعدة مراحل لضمان تنفيذه بكفاءة وتحقيق أفضل أداء ممكن. كل مرحلة لها دور محدد في تحويل الاستعلام من كود SQL بسيط إلى نتائج يمكن استخدامها. في هذا المقال، سنتناول بالتفصيل مراحل تنفيذ الاستعلام خطوة بخطوة.

---

1. Parsing (تحليل الاستعلام)

أول خطوة تحدث بعد إرسال الاستعلام لقاعدة البيانات هي Parsing، وفيها يتم التحقق من صحة الاستعلام من حيث التركيب النحوي (Syntax) والمنطقي (Semantics).

ما يحدث في مرحلة Parsing؟

• Lexical Analysis: يتم تقسيم الاستعلام إلى Tokens (الكلمات المكونة للاستعلام، مثل الكلمات المفتاحية SELECT و WHERE وأسماء الجداول والأعمدة).
• Syntax Analysis: يتم التحقق من صحة تركيبة الاستعلام بناءً على قواعد SQL.
• Semantic Analysis: التحقق من منطقية الاستعلام:
  • هل الجداول موجودة؟
  • هل الأعمدة المحددة في الاستعلام صحيحة؟
  • هل يوجد تعارض في أنواع البيانات؟

مثال:

SELECT Name, Price 
FROM Products
WHERE Price > 100;

• يتم التحقق من وجود الجدول Products والعمودين Name و Price.
• التأكد من أن الشرط Price > 100 منطقي وصحيح.

---

2. Binding (تحليل الروابط)

في هذه المرحلة، يتم تحليل الاستعلام بشكل أعمق لتحديد الجداول والأعمدة المطلوبة وربط العلاقات فيما بينها.

ما يحدث في مرحلة Binding؟

1. تحليل البيانات الوصفية (Metadata): تحديد الجداول والأعمدة وأنواع البيانات المستخدمة في الاستعلام.
2. حل الروابط: التأكد من العلاقات بين الجداول (مثل Joins).

مثال:

SELECT P.Name, C.CategoryName 
FROM Products P
JOIN Categories C ON P.CategoryId = C.Id
WHERE P.Price > 100;

• يتم التحقق من وجود الجداول Products و Categories.
• تحليل العلاقة بين P.CategoryId و C.Id.

---

3. Optimization (تحسين الاستعلام)

بعد تحليل الاستعلام بالكامل، يقوم الـ Query Optimizer بتحليل جميع الطرق الممكنة لتنفيذ الاستعلام ثم اختيار أفضل خطة تنفيذ بناءً على التكلفة.

كيف تتم عملية التحسين؟

1. تقييم جميع خطط التنفيذ الممكنة:
   • تحليل ترتيب Joins.
   • استخدام Indexes عند توفرها بدلًا من إجراء Table Scan.
2. اختيار خطة التنفيذ الأقل تكلفة:
   • تعتمد التكلفة على موارد مثل CPU, Memory, I/O.
   • يتم استخدام إحصائيات البيانات (Statistics) للتنبؤ بتكلفة كل خطة.

أهمية الـ Optimization:

تحسين أداء الاستعلام بشكل كبير، خاصةً مع الاستعلامات الكبيرة والبيانات الضخمة.

---

4. Execution Plan (توليد خطة التنفيذ)

بيخزن Precompiled Queries زي الـ Stored Procedure في هذه المرحلة، يتم إنشاء Execution Plan الذي يُعتبر خارطة الطريق لتنفيذ الاستعلام.

ما هو Execution Plan؟

• عبارة عن تسلسل تفصيلي للعمليات التي سيتم تنفيذها لاسترجاع البيانات.
• يحتوي على معلومات حول:
  • Index Seek (استخدام الفهارس).
  • Table Scan (فحص الجدول بالكامل).
  • Joins وكيفية تنفيذها.
  • Sort (ترتيب البيانات).
• يمكن أن يكون Estimated (تقديري) أو Actual (فعلي بعد التنفيذ).

مثال لخطة تنفيذ مبسطة:

Execution Plan:
1. Index Seek on "Products" using Price Index
2. Sort Operation on "Name"
3. Return Rows

• الـIndex Seek: استخدام الفهارس لتسريع البحث.
• الـSort: ترتيب البيانات حسب اسم المنتج Name.

---

5. Execution (تنفيذ الاستعلام)

المرحلة الأخيرة هي تنفيذ الاستعلام فعليًا بناءً على خطة التنفيذ التي تم توليدها.

ما يحدث في التنفيذ؟

1. تطبيق خطة التنفيذ: يتم تنفيذ العمليات مثل:
   • قراءة البيانات (Index Seek أو Table Scan).
   • تنفيذ العمليات الشرطية (مثل WHERE).
   • ترتيب البيانات أو تصفيتها.
2. جلب النتائج: بعد تنفيذ الاستعلام، يتم إرجاع Result Set إلى المستخدم أو التطبيق.
3. التخزين المؤقت (Caching): يتم حفظ خطة التنفيذ في الذاكرة لاستخدامها لاحقًا إذا تكرر نفس الاستعلام.

---

مثال كامل لمراحل التنفيذ

SELECT Name, Price 
FROM Products
WHERE Price > 100
ORDER BY Name;

مراحل التنفيذ:

1. Parsing:
   • التحقق من صحة الاستعلام نحويًا ومنطقيًا.
2. Binding:
   • تحديد الجدول Products والأعمدة Name و Price.
3. Optimization:
   • اختيار أفضل خطة تنفيذ:
     • استخدام Index على عمود Price.
4. Execution Plan:
   • خطة التنفيذ تحتوي على Index Seek للبحث في الجدول.
5. Execution:
   • تنفيذ الاستعلام واسترجاع النتائج:

Name    | Price
----------------
Product1 | 120
Product2 | 150

---

ملخص المراحل الخمس

1. Parsing: تحليل الاستعلام والتأكد من صحته.
2. Binding: تحديد الجداول والأعمدة والعلاقات.
3. Optimization: اختيار أفضل خطة تنفيذ بناءً على التكلفة.
4. Execution Plan: إنشاء خارطة طريق لتنفيذ الاستعلام.
5. Execution: تنفيذ الخطة وجلب النتائج.

---

أهمية فهم مراحل تنفيذ الاستعلام

• تحليل الأداء: يساعدنا في فهم المشاكل وتحسين أداء الاستعلامات.
• تحسين الاستعلامات: من خلال فهم Execution Plan ومعرفة كيفية تحسينه باستخدام Indexes أو إعادة كتابة الاستعلام.
• تجنب الأخطاء: مثل استخدام Table Scan بدلاً من Index Seek، مما يبطئ الأداء.