• 3.1
  • 5.0
  • 6.1
  • Версия документации: 3.2

Оптимизация работы с базой данных

Django всячески помогает разработчикам получить максимальную отдачу от используемой базы данных. В этом разделе собрана информация, которая пригодится при оптимизации вашего приложения.

Первым делом - профайлинг

As general programming practice, this goes without saying. Find out what queries you are doing and what they are costing you. Use QuerySet.explain() to understand how specific QuerySets are executed by your database. You may also want to use an external project like django-debug-toolbar, or a tool that monitors your database directly.

Вы можете оптимизировать скорость работы, или потребляемую память, или оба параметра. Иногда оптимизация одного пагубно влияет на другой параметр, но иногда можно улучшить оба. Так же нагрузка на базу данных может быть не так важна(для вас) как нагрузка на сервер(работы python). Вы сами определяете золотую средину, и не забывайте выполнить профайлинг всего этого, перед оптимизацией.

Не забывайте выполнять профайлинг после каждого изменения, чтобы удостоверится что изменения повысили производительность, и что это повышение стоит усложнения кода. Все советы ниже могут и не сработать в вашем случае, или даже понизить производительность.

Используйте стандартные техники оптимизации БД

…включая:

  • Индексы. Следует добавить в первую очередь, после того, когда вы определите через профайлинг, какие индексы требуются. Используйте Field.db_index или Meta.index_together чтобы добавить индексы из Django. Следует добавить индексы полям, которые используются в filter(), exclude(), order_by() и др., т.к. они ускоряют поиск по полям. Куда добавлять индексы - сложный вопрос, который зависит от БД и вашего приложения. Накладные расходы на поддержку индекса могут перевесить полученное ускорение при выполнении запросов.

  • Используйте правильные типы полей.

Предположим вы уже выполнили эти очевидные вещи. Остальная часть этого раздела расскажет, как оптимально использовать Django. Этот документ не описывает другие методы оптимизации, которые применимы для всех «тяжелых» операций, например, кэширование.

Понимание QuerySet

Понимание QuerySets - важная часть для написания эффективного простого кода. В частности:

Понимание выполнения QuerySet

Для избежания проблем с производительностью, важно понимать:

Понимание кэширования атрибутов

As well as caching of the whole QuerySet, there is caching of the result of attributes on ORM objects. In general, attributes that are not callable will be cached. For example, assuming the example Weblog models:

>>> entry = Entry.objects.get(id=1)
>>> entry.blog   # Blog object is retrieved at this point
>>> entry.blog   # cached version, no DB access

But in general, callable attributes cause DB lookups every time:

>>> entry = Entry.objects.get(id=1)
>>> entry.authors.all()   # query performed
>>> entry.authors.all()   # query performed again

Будьте внимательны читая код шаблонов - шаблонизатор не позволяет использовать скобки и автоматом вызывает функции и методы.

Будьте внимательны с собственными свойствами - вы должны самостоятельно реализовать кэширование, используя, например, декоратор cached_property.

Используйте шаблонный тэг with

Для использования кэширования в QuerySet можно использовать шаблонный тэг with.

Используйте iterator()

Если у вас очень много объектов, кэширование в QuerySet может использовать большой объем памяти. В этом случае может помочь iterator().

Используйте iterator()

QuerySet.explain() предоставляет подробную информацию о том, как база данных выполняет запрос, включая используемые индексы и объединения. Эти сведения могут помочь вам найти запросы, которые можно было бы переписать более эффективно, или определить индексы, которые можно добавить для повышения производительности.

Выполняйте задачи базы данных в базе данных, а не в Python

Например:

Если этого не достаточно для создания необходимого SQL:

Используйте RawSQL

Не совсем переносимый между разными БД, но очень мощный метод – RawSQL, который позволяет добавить SQL непосредственно в запрос. Если и этого вам не достаточно:

Используйте SQL

Используйте собственный SQL запрос для получения данных и загрузки в модели. Используйте django.db.connection.queries, чтобы понять что создает Django и начните с изменения этого запроса.

Получения объекта, используя уникальное или проиндексированное поле

Есть две причины использовать поле с unique или db_index в методе get(). Первая - запрос будет быстрее т.к. будет использовать индекс в базе данных. Вторая - запрос будет гораздо медленнее, если несколько объектов будут удовлетворять запросу, уникальное поле исключает такую ситуацию.

So using the example Weblog models:

>>> entry = Entry.objects.get(id=10)

будет быстрее чем:

>>> entry = Entry.objects.get(headline="News Item Title")

т.к. id проиндексировано и уникально.

Следующий запрос будет скорее всего медленным:

>>> entry = Entry.objects.get(headline__startswith="News")

Во-первых headline не проиндексировано и база данных будет медленнее вычислять результат.

Во-вторых - запрос не гарантирует, что будет возвращен только один объект. Если несколько объектов удовлетворяют запросу, они все будут переданы с базы данных. Задержка может быть значительной при передачи сотен или тысяч объектов. Еще большую задержку получаем, если база данных находится на другом сервере.

Загружайте все данные сразу, если уверены, что будете использовать их.

Обращение несколько раз к базе данных для получения различных частей одного «массива» данных обычно менее эффективно, чем получение всех данных одним запросом. Это особенно важно для запросов, выполняемых в цикле, что может привести к большому количеству запросов. Поэтому:

Не получайте данные, которые вам не нужны

Используйте QuerySet.values() и values_list()

Если вам нужен dict или list значений, а не объекты моделей ORM, используйте values(). Это можно использовать для подмены объектов моделей в шаблоне - если атрибуты словаря совпадают с используемыми атрибутами моделей, все будет хорошо работать.

Используйте QuerySet.defer() и only()

Используйте defer() и only(), если есть колонки в базе данных, которые вы не будете использовать. Запомните, что если вы все же будете их использовать, ORM сделает дополнительный запрос для их получения, что уменьшит производительность.

Don’t be too aggressive in deferring fields without profiling as the database has to read most of the non-text, non-VARCHAR data from the disk for a single row in the results, even if it ends up only using a few columns. The defer() and only() methods are most useful when you can avoid loading a lot of text data or for fields that might take a lot of processing to convert back to Python. As always, profile first, then optimize.

Используйте QuerySet.count()

…вместо``len(queryset)``, если вам необходимо только количество объектов.

Используйте QuerySet.exists()

…если необходимо проверить есть ли результат, вместо if queryset.

Но:

Don’t overuse count() and exists()

Если вам необходимы остальные данные из QuerySet, просто вычислите их.

For example, assuming an Email model that has a subject attribute and a many-to-many relation to User, the following code is optimal:

if display_emails:
    emails = user.emails.all()
    if emails:
        print('You have', len(emails), 'emails:')
        for email in emails:
            print(email.subject)
    else:
        print('You do not have any emails.')

Он оптимальный потому что:

  1. Since QuerySets are lazy, this does no database queries if display_emails is False.

  2. Storing user.emails.all() in the emails variable allows its result cache to be re-used.

  3. The line if emails causes QuerySet.__bool__() to be called, which causes the user.emails.all() query to be run on the database. If there aren’t any results, it will return False, otherwise True.

  4. The use of len(emails) calls QuerySet.__len__(), reusing the result cache.

  5. The for loop iterates over the already filled cache.

In total, this code does either one or zero database queries. The only deliberate optimization performed is using the emails variable. Using QuerySet.exists() for the if or QuerySet.count() for the count would each cause additional queries.

Используйте QuerySet.update() и delete()

Вместо загрузки данных в объекты, изменения значений и отдельного их сохранения, используйте SQL UPDATE запросы через QuerySet.update(). Аналогично используйте массовое удаление при возможности.

Однако учтите, что эти методы не вызывают save() или delete() объектов. Это означает, что логика добавленная вами в эти методы, не будет выполнена, учитывая обработчики сигналов от объектов.

Используйте значения ключей непосредственно

Если вам необходимо только значение внешнего ключа, используйте его, т.к. оно уже в объекте, который вы получили, вместо получения всего связанного объекта и использования первичного ключа. Например, делайте:

entry.blog_id

вместо:

entry.blog.id

Не сортируйте данные, если вам это не требуется

Сортировка требует ресурсы. Каждое поле, по которому производится сортировка, требует от базы данных дополнительных ресурсов. Если модель имеет сортировку по-умолчанию (Meta.ordering) и она вам не нужна, уберите её из запроса с помощью order_by() (без параметров).

Добавление индекса в вашу базу данных может улучшить производительность операции сортировки.

Используйте массовые методы

Используйте массовые методы, чтобы сократить количество операторов SQL.

Используйте общее добавление

При создании объектов, если возможно, используйте метод bulk_create() чтобы сократить количество SQL запросов. Например:

Entry.objects.bulk_create([
    Entry(headline='This is a test'),
    Entry(headline='This is only a test'),
])

…предпочтительнее чем:

Entry.objects.create(headline='This is a test')
Entry.objects.create(headline='This is only a test')

Заметим, что есть несколько предостережений к этому методу, убедитесь что этот метод подходит для всего случая.

Используйте общее добавление

При создании объектов, если возможно, используйте метод bulk_create() чтобы сократить количество SQL запросов. Например:

entries = Entry.objects.bulk_create([
    Entry(headline='This is a test'),
    Entry(headline='This is only a test'),
])

Следующий пример:

entries[0].headline = 'This is not a test'
entries[1].headline = 'This is no longer a test'
Entry.objects.bulk_update(entries, ['headline'])

…предпочтительнее чем:

entries[0].headline = 'This is not a test'
entries[0].save()
entries[1].headline = 'This is no longer a test'
entries[1].save()

Заметим, что есть несколько предостережений к этому методу, убедитесь что этот метод подходит для всего случая.

Используйте общее добавление

При создании объектов, если возможно, используйте метод bulk_create() чтобы сократить количество SQL запросов. Например:

my_band.members.add(me, my_friend)

…предпочтительнее чем:

my_band.members.add(me)
my_band.members.add(my_friend)

…где Bands и Artists связаны через многие-ко-многим.

При создании объектов, если возможно, используйте метод bulk_create() чтобы сократить количество SQL запросов. Например:

PizzaToppingRelationship = Pizza.toppings.through
PizzaToppingRelationship.objects.bulk_create([
    PizzaToppingRelationship(pizza=my_pizza, topping=pepperoni),
    PizzaToppingRelationship(pizza=your_pizza, topping=pepperoni),
    PizzaToppingRelationship(pizza=your_pizza, topping=mushroom),
], ignore_conflicts=True)

…предпочтительнее чем:

my_pizza.toppings.add(pepperoni)
your_pizza.toppings.add(pepperoni, mushroom)

Заметим, что есть несколько предостережений к этому методу, убедитесь что этот метод подходит для всего случая.

Используйте общее добавление

При создании объектов, если возможно, используйте метод bulk_create() чтобы сократить количество SQL запросов. Например:

my_band.members.remove(me, my_friend)

…предпочтительнее чем:

my_band.members.remove(me)
my_band.members.remove(my_friend)

…где Bands и Artists связаны через многие-ко-многим.

При удалении разных пар объектов из ManyToManyFields используйте delete() для выражения Q с несколькими through экземпляры модели для уменьшения количества SQL-запросов. Например:

from django.db.models import Q
PizzaToppingRelationship = Pizza.toppings.through
PizzaToppingRelationship.objects.filter(
    Q(pizza=my_pizza, topping=pepperoni) |
    Q(pizza=your_pizza, topping=pepperoni) |
    Q(pizza=your_pizza, topping=mushroom)
).delete()

…предпочтительнее чем:

my_pizza.toppings.remove(pepperoni)
your_pizza.toppings.remove(pepperoni, mushroom)

…где Bands и Artists связаны через многие-ко-многим.

Back to Top