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(桂林理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

隨著信息化技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，Oracle數(shù)據(jù)庫也越來越多地被使用到很多關(guān)鍵領(lǐng)域，成為國內(nèi)高端數(shù)據(jù)庫市場的主流產(chǎn)品和眾多行業(yè)信息化系統(tǒng)的主要支柱。如何充分利用Oracle的各種功能來提高數(shù)據(jù)庫的可用性，如何提高數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)時間以及如何診斷數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)的問題已經(jīng)成為不斷提高Oracle應(yīng)用水平和提高Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)性能的關(guān)鍵[1]。

1 SQL查詢過程及優(yōu)化器

1.1 SQL查詢語句的執(zhí)行過程[2]

查詢優(yōu)化最重要的就是對SQL語句進行優(yōu)化。調(diào)整SQL對性能的改善要比調(diào)整其他方面明顯得多。理解SQL語句的執(zhí)行過程有助于更好地對其進行優(yōu)化。SQL語句在Oracle中是自動執(zhí)行的，絕大多數(shù)用戶不需要關(guān)心各個階段的執(zhí)行細節(jié)。但是，對執(zhí)行的各個階段的了解會有助于快速找到性能低下的SQL語句，幫助書寫出更高效的SQL語句，進而解決問題。幾乎所有的SQL語句都分為語法分析、執(zhí)行、讀取數(shù)據(jù)三大階段進行處理[3]。SQL查詢語句的執(zhí)行過程如圖1所示。

1.2 Oracle查詢優(yōu)化器[4]

SQL是一種非過程化的語言，用戶只需要發(fā)送取出數(shù)據(jù)的命令，對于數(shù)據(jù)的取出方式(如是通過索引還是全表掃描)，則由數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化器決定。Oracle的優(yōu)化器用來決定SQL訪問數(shù)據(jù)的有效路徑，使語句執(zhí)行所需要的開銷最小。在Oracle的發(fā)展過程中，一共開發(fā)過兩類優(yōu)化器：基于規(guī)則的優(yōu)化器和基于成本的優(yōu)化器。它們之間的不同之處主要在于取得代價的方法與衡量代價的大小不同。

圖1 SQL查詢語句執(zhí)行圖

1.3 SQL查詢語句的執(zhí)行計劃

Oracle要實現(xiàn)許多步驟才能完成SQL查詢語句的執(zhí)行，優(yōu)化器將這些步驟組合在一起稱為SQL查詢語句的執(zhí)行計劃。從執(zhí)行計劃中可以看出數(shù)據(jù)庫是如何執(zhí)行查詢語句的，判斷出查詢語句的執(zhí)行是否高效，從而制定查詢的優(yōu)化方案。獲取執(zhí)行計劃的方法有以下兩種：(1)用Explain plan命令對語句的執(zhí)行過程的一些信息進行統(tǒng)計，Explain plan用來顯示優(yōu)化器使用的執(zhí)行計劃而不實際運行查詢；(2)用Set Autotrace動態(tài)查看每個SQL語句的執(zhí)行計劃，Autotrace可以查看會話中每個SQL語句的執(zhí)行計劃。SQL自動地進行Explain plan的工作，不用維護plan table表，因此使用非常方便。

2 系統(tǒng)優(yōu)化措施

以具體的實例來說明系統(tǒng)優(yōu)化問題以及調(diào)整方法。在某電子產(chǎn)品售后服務(wù)系統(tǒng)中，為加強對售后維修點備件使用情況的精確管理，庫房發(fā)貨人員對出庫的每件備件粘貼一個唯一的一式兩聯(lián)條碼，一聯(lián)粘貼在發(fā)出的好備件上，另一聯(lián)粘貼到從用戶那里返回的壞備件上。發(fā)貨業(yè)務(wù)和備件條碼管理有關(guān)的E-R圖如圖2所示。

圖2 發(fā)貨業(yè)務(wù)E-R圖

這個系統(tǒng)中有一個查詢出庫信息詳單的視圖，該視圖在系統(tǒng)運行初期的查詢速度較快，但隨著時間推移，數(shù)據(jù)量增加，其中有些表的數(shù)據(jù)量已達20萬行以上，導(dǎo)致該視圖的查詢速度明顯變慢，而由于資金等各方面的原因，短期內(nèi)很難從硬件方面對系統(tǒng)進行升級。因此決定在其運行的Oracle 9i平臺上進行優(yōu)化。在進行優(yōu)化前，該視圖的查詢時間為1′07″左右，運行的硬件環(huán)境為：P42.66、IGB內(nèi)存、240 GB普通IDE硬盤。在SQL*Plus中優(yōu)化前的運行時間如圖3所示。

圖3 優(yōu)化前運行時間

2.1 優(yōu)化SQL語句

2.1.1 分析SQL語句的執(zhí)行計劃

T1、T2、T3都是大表，且在 T1表上一個組合索引：T1(C1，C2)，注意C1列為索引的引導(dǎo)列。對于查詢：：Select T1.C4 from T1，T2，T3 where T2.C4=6 and T1.C1=T2.C1 and T1.C2=T3.C2 and T3.C3=7，跟蹤該查詢的執(zhí)行計劃如圖4所示。

圖4 查詢的執(zhí)行計劃

分析圖4查詢計劃，找出各個表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而得到執(zhí)行計劃中哪個表為驅(qū)動表。在執(zhí)行計劃中，需要知道哪個操作是先執(zhí)行的，哪個操作是后執(zhí)行的，這對于判斷哪個表為驅(qū)動表有用處。

執(zhí)行計劃的第3列，即字母部分，每列值的左面有空格作為縮進字符。在該列值左邊的空格越多，說明該列值的縮進越多，該列值也越靠右。如圖4的執(zhí)行計劃所示：第一列值為6的行的縮進最多，即該行最靠右；第一列值為4、5的行的縮進一樣，其靠右的程度也一樣，但是第一列值為4的行比第一列值為5的行靠上；在上下關(guān)系方面，只對連續(xù)的、縮進一致的行有效。對于NESTED LOOPS部分，最右、最上的操作是TABLE ACCESS(FULL)OF’T2’，所以這一操作先執(zhí)行，該操作對應(yīng)的T2表為第一個驅(qū)動表(外部表)，T1表即為內(nèi)部表。T2與T1表做嵌套循環(huán)后生成了新的row source，對該row source進行排序后，與T3表對應(yīng)的排了序的row source(應(yīng)用了 T3.C3=7限制條件)進行 MERGEJOIN連接操作。所以由此可以得出如下事實：T2表先與T1表做嵌套循環(huán)，然后將生成的row source與T3表做排序合并連接。通過分析上面的執(zhí)行計劃，不能認為T3表一定在T1、T2表之后才被讀取，事實上，T2表有可能與 T3表同時被讀入內(nèi)存，因為將表中的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存的操作可能為并行的。

事實上許多操作可能為交叉進行，因為Oracle讀取數(shù)據(jù)時，如果就是需要一行數(shù)據(jù)也是將該行所在的整個數(shù)據(jù)塊讀入內(nèi)存，而且還有可能為多塊讀?？磮?zhí)行計劃時，其關(guān)鍵不是看哪個操作先執(zhí)行，哪個操作后執(zhí)行，而關(guān)鍵是看表之間連接的順序 (如需知道哪個為驅(qū)動表，這需要從操作的順序進行判斷)、使用了何種類型的關(guān)聯(lián)及具體的存取路徑(如判斷是否利用了索引)，在從執(zhí)行計劃中判斷出哪個表為驅(qū)動表后，根據(jù)掌握的知識判斷該表作為驅(qū)動表。在這個例子中，T2為驅(qū)動表，表的連接順序為 (T2->T1)->T3，查詢的過程中也使用到了T1表中的索引，因此，Oracle優(yōu)化器對其進行的優(yōu)化效果是比較好的。如果分析了執(zhí)行計劃發(fā)現(xiàn)不合適，就要對SQL語句進行更改，或用Oracle提供的提示(Hints)使優(yōu)化器可以選擇正確的驅(qū)動表，以更為合理的順序進行表的連接。

2.1.2 使用提示(Hints)干預(yù)執(zhí)行計劃[5]

基于成本的優(yōu)化器智能化程度很高，絕大多數(shù)情況下它能對SQL進行合理地優(yōu)化，減輕了DBA的負擔(dān)。但有時受到一些因素的影響，優(yōu)化器也會選擇很差的執(zhí)行計劃，使某個語句的執(zhí)行變得奇慢無比。此時就需要DBA進行人為的干預(yù)，告訴優(yōu)化器使用所指定的存取路徑或連接類型生成執(zhí)行計劃，從而使語句高效地運行。例如，如果認為對于一個特定的語句，執(zhí)行全表掃描要比執(zhí)行索引掃描更有效，則就可以指示優(yōu)化器使用全表掃描。在Oracle中，是通過為語句添加 Hints(提示)來實現(xiàn)干預(yù)優(yōu)化器優(yōu)化的目的。Hints是Oracle提供的一種機制，用來告訴優(yōu)化器按照技術(shù)人員告訴它的方式生成執(zhí)行計劃：

(1)使用的優(yōu)化器的類型。

(2)基于代價的優(yōu)化器的優(yōu)化目標(biāo)，是all_rows還是first_rows。

(3)表的訪問路徑，是全表掃描，還是索引掃描，還是直接利用rowid。

(4)表之間的連接類型。

(5)表之間的連接順序。

(6)語句的并行程度。

Hints只應(yīng)用在其所在SQL語句塊上，對其他SQL語句或語句的其他部分沒有影響。除了“RULE”提示外，一旦使用別的提示，語句就會自動地改為使用CBO優(yōu)化器，此時如果數(shù)據(jù)字典中沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)，就會使用缺省的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。所以如果使用CBO或Hints提示，則最好對表和索引進行定期的分析。

對于表的訪問，可以使用兩種Hints：FULL和ROWID。FULL提示告訴Oracle使用全表掃描的方式訪問指定表。例如：

索引Hints告訴Oracle使用基于索引的掃描方式，不必說明具體的索引名稱。例如：

使用Hints對Oracle 優(yōu)化器缺省的執(zhí)行路徑進行手工修改是一個很有技巧性的工作，一般建議只針對特定的、少數(shù)的SQL進行Hints的優(yōu)化。絕大多數(shù)情況下，只要SQL書寫規(guī)范，Oracle查詢優(yōu)化器的工作情況是相當(dāng)理想的。Hints提示雖然能帶來一些方便，但是不能濫用，因為這種方法過于復(fù)雜，缺乏必要的通用性和應(yīng)變能力，同時增加了維護上的代價。

調(diào)整SQL語句后的查詢時間圖5所示。

圖5 調(diào)整SQL語句后的查詢時間

目前數(shù)據(jù)庫規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級上升，使數(shù)據(jù)庫的性能越來越重要。Oracle數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響系統(tǒng)性能因素較多，但在系統(tǒng)硬件不變的情況下，SQL語句的優(yōu)化是性能得以提高的根本。但優(yōu)化并不能一勞永逸，隨著表結(jié)構(gòu)的改變和數(shù)據(jù)量的增加，優(yōu)化也必須實時調(diào)整。

[1]卞榮兵.基于ORACLE數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的研究[J].應(yīng)用技術(shù)，2002(9)：36-38.

[2]鐘小權(quán).Oracle數(shù)據(jù)庫的SQL語句優(yōu)化[J].計算機與現(xiàn)代化，2011(3).124-126.

[3]谷小秋，李德昌.索引調(diào)整優(yōu)化 oracle 9i工作性能的研究[J].計算機工程與應(yīng)用，2005，26：174-176.

[4]路川.Oracle 10g寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[5]仇道霞.Oracle數(shù)據(jù)庫性能調(diào)整優(yōu)化 [J].山東輕工業(yè)學(xué)報，2010，24(3).52-54.