关系系统和关系模型是两个不同的概念，但它们紧密相关。关系模型是由数学家E.F. Codd提出的，它基于集合论和一阶谓词逻辑，并为数据库提供了一个坚实的理论基础。关系模型的核心是关系，它是一种二维表结构，用于存储和操作数据。

关系系统是指实现了关系模型的数据库管理系统（DBMS）。但并非所有的关系系统都完全实现了关系模型的所有功能。基于所支持的关系模型特性的不同，关系系统可以分为以下几个层次：

1. 表式系统（Table-based System）：
   这是最基本的层次，它提供了表的结构来存储数据，并支持一些基本的数据操作，但可能并不完全符合关系模型的完整定义。

2. 最小关系系统（Minimal Relational System）：
   在表式系统的基础上，最小关系系统增加了一些基本的关系特性，如支持选择、投影和连接操作。然而，它可能仍然缺少某些关系完整性约束或更高级的关系操作。

3. 关系完备系统（Relationally Complete System）：
   关系完备系统支持关系模型的所有基本操作，包括选择、投影、连接、并、差、笛卡尔积以及重命名等。此外，它还支持关系完整性约束，如实体完整性和引用完整性。

4. 全关系系统（Full Relational System）：
   全关系系统不仅支持关系模型的所有基本操作和完整性约束，还支持视图、高级查询优化、存储过程和触发器等功能。此外，它还要求符合ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）事务特性，并提供数据恢复和并发控制机制。

这些层次是累加的，即每个更高级别的系统都包含了较低级别的所有功能，并增加了新的功能。全关系系统是最完整、最强大的关系系统，它提供了关系模型的所有特性和优势。

关系系统的查询优化是关系数据库管理系统（RDBMS）中的关键技术之一。查询优化旨在提高查询的执行效率，从而提高整个系统的性能。查询优化器是RDBMS中的一个组件，它负责分析和优化查询请求，以便以最有效的方式执行这些请求。

查询优化器通过多种策略和算法来选择最佳的执行计划。以下是一些常用的查询优化技术：

• 索引优化：利用索引可以大大加速对数据的访问速度。查询优化器会评估是否可以使用索引来加速查询，以及使用哪个索引最为有效。

• 选择操作符：选择操作符（如WHERE子句）用于过滤不满足特定条件的行。查询优化器会尽量减少需要检查的行数，从而提高查询效率。

• 连接操作：连接是关系数据库中的基本操作之一，用于将多个表中的相关行组合在一起。查询优化器会选择最有效的连接算法，如嵌套循环连接、排序合并连接等。

• 排序操作：当需要对查询结果进行排序时，查询优化器会选择最有效的排序方法，如归并排序或快速排序。

• 子查询优化：对于复杂的查询，查询优化器会尝试将子查询转换为连接操作或其他更高效的形式。

• 物化视图：物化视图是预先计算并存储的查询结果。当相同的查询被执行时，可以直接从物化视图中获取结果，而不是重新计算整个查询。

• 并行处理：查询优化器可以并行执行某些操作，以提高查询的执行速度。例如，多个线程或进程可以同时处理查询的不同部分。

• 查询重写：有时，通过改变查询的表示形式可以获得更好的性能。查询优化器可以尝试重写查询，以找到一种更有效的方式来执行它。

此外，关系系统的查询优化还包括利用统计信息、数据分布、系统资源等多个方面的因素来做出决策。为了实现高效的查询优化，RDBMS通常会维护和更新各种统计信息，如表的大小、索引的分布和选择性等。这些统计信息对于查询优化器的决策至关重要。