ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОДУКТИВНОСТІ РЕЛЯЦІЙНИХ БАЗ ДАНИХ ШЛЯХОМ КОМБІНОВАНОГО ВИКОРИСТАННЯ МЕХАНІЗМІВ СЕКЦІОНУВАННЯ ТА ІНДЕКСУВАННЯ

Анотація

У роботі проведено комплексне дослідження методів підвищення швидкодії реляційних систем керування базами даних шляхом інтеграції механізмів секціонування та індексування. Актуальність роботи зумовлена стрімким зростанням обсягів великих даних, що потребує пошуку оптимального балансу між складністю архітектурних рішень і апаратними витратами. Методологія дослідження ґрунтується на серії експериментів у середовищі СУБД PostgreSQL 18.1. Для забезпечення об’єктивності результатів згенеровано синтетичний набір даних обсягом 1 мільйон записів, який за структурою та бізнес-логікою імітує сучасну E-commerce систему. Експериментальна архітектура включає несекціоновану таблицю (Plain) та три типи секціонованих структур: за діапазоном дат (Range), списком категоріальних ознак (List) і хешем ідентифікатора (Hash). Програма випробувань охоплює шість ключових сценаріїв, зокрема агрегаційні запити, складні діапазонні вибірки, точкові звернення та операції з’єднання (JOIN). Основними метриками оцінювання визначено час виконання запитів (latency) та інтенсивність використання ресурсів підсистеми введення-виведення (I/O cost), виміряну в одиницях системних буферів. Результати порівняльного аналізу засвідчили, що секціонування без додаткового індексування забезпечує суттєве прискорення (до 11,9 разів для стратегії Range) лише за умови відповідності критерію фільтрації ключу секціонування, що пояснюється використанням механізму partition pruning. Водночас встановлено, що для точкових запитів несекціоновані таблиці з індексами перевершують секціоновані аналоги на 40–60% через відсутність накладних витрат планувальника на аналіз ієрархії секцій. Найвищу ефективність продемонструвало поєднання секціонування з композитними індексами, яке забезпечило зниження ресурсоспоживання до 99,1% у складних багатофакторних запитах. Окремо проаналізовано вплив фрагментації: встановлено, що під час масових агрегацій несекціонована таблиця може працювати приблизно на 20% швидше завдяки зменшенню кількості операцій з файловими дескрипторами. За результатами дослідження сформульовано практичні рекомендації щодо вибору стратегій оптимізації залежно від профілю навантаження. Робота підтверджує, що секціонування та індексація не є взаємозамінними, а виступають взаємодоповнюючими технологіями, максимальна ефективність яких досягається лише за умови їх узгодженого застосування в межах єдиної архітектури.