崔黎 明志遠(yuǎn) 李婧

摘要：Oracle是目前國(guó)內(nèi)在大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中用得比較多的一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，磁盤陣列技術(shù)（RAID）和集群技術(shù)（RAC）的運(yùn)用，使Oracle在處理數(shù)據(jù)效率和數(shù)據(jù)安全上有非常大的提高，在國(guó)內(nèi)交通、電力，通信和金融等重要領(lǐng)域都有廣泛的用途。本文基于Oracle 11g版本，對(duì)Rowid和索引的原理機(jī)制做出分析，并論述利用這些原理對(duì)大型數(shù)據(jù)表查詢的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：Oracle Rowid 索引 查詢

中圖分類號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0234-02

在邏輯上，Oracle是由多個(gè)表空間構(gòu)成的，在新建一個(gè)表空間的時(shí)候，必須指定存儲(chǔ)的文件，可以指向多個(gè)存儲(chǔ)在不同磁盤上的數(shù)據(jù)。表空間下面分為段、區(qū)、塊。新建一張表的時(shí)候，Oracle數(shù)據(jù)庫就會(huì)為它創(chuàng)建一個(gè)段。所謂區(qū)就是指連續(xù)的塊（block）構(gòu)成的空間，一般區(qū)包含8個(gè)空塊，block是Oracle數(shù)據(jù)庫最小的數(shù)據(jù)空間，一般為8k或16k，當(dāng)開始往這個(gè)表中插入數(shù)據(jù)的時(shí)候，Oralce數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)為這個(gè)表分配一個(gè)區(qū)，并把數(shù)據(jù)不斷往此區(qū)進(jìn)行填充，當(dāng)數(shù)據(jù)填滿此區(qū)后，Oralce數(shù)據(jù)庫會(huì)重新為該表分配一個(gè)區(qū)而不是一個(gè)段。實(shí)際上，對(duì)于我們不同的查詢過程中，就是通過一些謂詞過濾條件，從對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中獲取正確的一行數(shù)據(jù)或多行數(shù)據(jù)。如何快速定位到該數(shù)據(jù)行，是一個(gè)數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)者不斷探索的方向。

1 Rowid

1.1 簡(jiǎn)介

從字面上理解是行標(biāo)識(shí)的意思，它是Oracle數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的一個(gè)偽列，用于存放該表中每一行數(shù)據(jù)的地址，在8i版本之前，Oracle采用受限制的rowid，它是由數(shù)據(jù)文件編號(hào)，塊編號(hào)和數(shù)據(jù)在該塊內(nèi)的偏移量這三個(gè)部分構(gòu)成，長(zhǎng)度為6個(gè)字節(jié)，因此在8i之前的版本中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫最多可以包含1022個(gè)文件，每個(gè)文件最多能有4m個(gè)數(shù)據(jù)塊，而每個(gè)數(shù)據(jù)庫最多能存儲(chǔ)64k條記錄。為了突破長(zhǎng)度的限制和解決其他一些缺陷，Oracle數(shù)據(jù)庫引入了這樣一個(gè)概念：相對(duì)文件號(hào)。它的主要特點(diǎn)是改變之前rowid中數(shù)據(jù)文件編號(hào)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫范圍組成的表空間，即文件編號(hào)為5的文件不再是數(shù)據(jù)庫中編號(hào)為5的數(shù)據(jù)文件，而是表空間中對(duì)應(yīng)編號(hào)的數(shù)據(jù)文件。如下圖1所示為Oracle11g中一個(gè)普通表的rowid。

從該圖1中可以看到rowid共有18位，分為四部分，格式為：AAAAAABBBCCCCCCDDD，其中AAAAAA六位表示dataobjectid，根據(jù)這個(gè)id可以確定該行數(shù)據(jù)在哪個(gè)段中；BBB三位表示相對(duì)文件號(hào)，通過這個(gè)字段號(hào)可以用來確定該行數(shù)據(jù)的絕對(duì)文件號(hào)；CCCCCC六位表示datablocknumber，它是相對(duì)于datafile的編號(hào)；最后三位DDD表示該行數(shù)據(jù)在哪一行。通過Oracle數(shù)據(jù)庫自帶的一些函數(shù)可以把字符串轉(zhuǎn)成數(shù)字形式圖2所示。

1.2 rowid的應(yīng)用

（1）通過rowid查找重復(fù)記錄的數(shù)據(jù)，sql如下：

（2）通過rowid刪除重復(fù)記錄的方法：

2 索引

2.1索引的概念

一般情況下，用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫最多的操作是進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，當(dāng)一張表很大需要進(jìn)行全表掃描時(shí)，查詢就需要很長(zhǎng)的時(shí)間，服務(wù)器會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)讓用戶體驗(yàn)效果變得很差。因此，Oracle數(shù)據(jù)庫引入了索引的機(jī)制。索引是一個(gè)獨(dú)立的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，類似于C語言中的指針的概念，是表中一列或者多列和指向表中存儲(chǔ)這些列值的地址的數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是Rowid。索引的本質(zhì)，就是根據(jù)rowid，再到數(shù)據(jù)表中定位到某條數(shù)據(jù)。類似于一本書，索引是目錄，而書的內(nèi)容是數(shù)據(jù)，那么rowid就是聯(lián)系目錄和內(nèi)容的那一個(gè)“頁碼”。

2.2 索引的分類

Oralce數(shù)據(jù)庫提供了多種類型的索引供選擇使用，在給定條件下選擇什么類型的索引，是單列還是組合列，對(duì)于數(shù)據(jù)庫的性能來說非常重要。本文對(duì)常用的幾種索引做下分析。

2.2.1 B樹索引

Oracle數(shù)據(jù)庫默認(rèn)創(chuàng)建的是B樹索引，可以有多列構(gòu)成復(fù)合索引，但最多不能超過32列。B數(shù)索引的結(jié)構(gòu)如下圖3所示。

其中最頂層稱為根節(jié)點(diǎn)，最底層稱為葉子節(jié)點(diǎn)，每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)包含了索引值、Rowid以及指向后一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)和前一個(gè)葉節(jié)點(diǎn)的指針，因此Oracle可以分別從前后兩個(gè)方向來遍歷這個(gè)二叉樹。創(chuàng)建B樹索引的語法如下：

createindex索引名on表名（列名[，列名，......]）；

一般來說，當(dāng)取出的數(shù)據(jù)行數(shù)占整個(gè)表的比例很小的時(shí)候，該索引的性能會(huì)很高；但是，當(dāng)該比例超過10%的時(shí)候，使用索引的效率就會(huì)變差，此時(shí)，Oracle在基于CBO的規(guī)則下會(huì)選擇使用全表掃描。表kjyq_rz2016共中有21000條數(shù)據(jù)，其中某個(gè)字段compid=“440C”的數(shù)據(jù)共有5000余條，此時(shí)在利用compid字段過濾進(jìn)行查詢時(shí)，Oralce就會(huì)選擇使用全表掃描方式進(jìn)行，執(zhí)行計(jì)劃如圖4所示。

而如果在查詢的時(shí)候強(qiáng)制使用索引方式，反而效果不好，強(qiáng)制索引的執(zhí)行計(jì)劃如圖5所示。

對(duì)比兩圖來看，在強(qiáng)制使用索引的情況下，cost和iocost是使用全表掃描的將近5倍。所以在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，盡量讓Oracle數(shù)據(jù)庫自動(dòng)選擇執(zhí)行計(jì)劃而少用hint方式去強(qiáng)制使用索引。

2.2.2 位圖索引

位圖索引適用于在重復(fù)度比較高的場(chǎng)景中，比如某個(gè)表中包含性別列，它只可能有男和女兩個(gè)值。如果需要按照此列作為過濾條件，此時(shí)就可以把此列設(shè)置為位圖索引列。應(yīng)該注意的是，該列的不同值如果越少效果就越好。普通B樹索引的索引結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)著鍵值和鍵值的Rowid，并且是一一對(duì)應(yīng)的，而位圖索引主要針對(duì)大量相同值的列而創(chuàng)建（例如：類別，操作員，部門ID等），索引塊的一個(gè)索引行中存儲(chǔ)鍵值和起止Rowid，以及這些鍵值的位置編碼，位置編碼中的每一位表示鍵值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行的有無，一個(gè)位圖索引塊可能指向的是幾十甚至成百上千行數(shù)據(jù)的位置。創(chuàng)建位圖索引的語法如下：

createbitmapindex索引名on表名（列名[，列名，......]）；

還是針對(duì)上面的test1表進(jìn)行處理，刪除掉B數(shù)索引，同時(shí)在compid列上增加位圖索引，以該列作為過濾條件進(jìn)行查詢，執(zhí)行計(jì)劃如下圖6所示。

從執(zhí)行計(jì)劃來看，Oracle此時(shí)會(huì)自動(dòng)按照位圖索引的方式而不是選擇全表掃描的方式了，對(duì)比上面的全表掃描方式和普通索引方式，無論是cost，iocost還是cpucost都有非常好的效果。

3 結(jié)語

本文對(duì)rowid，常用的B樹索引和位圖索引根據(jù)實(shí)際情況做了相應(yīng)的對(duì)比分析，并利用Oracle11g做了對(duì)比測(cè)試。我們?cè)趯?shí)際的數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)運(yùn)用環(huán)境中，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求和表結(jié)構(gòu)選擇使用最適合的索引，如果出現(xiàn)索引失效的情況，則需重建索引。同時(shí)也要定期檢查表中的數(shù)據(jù)變化，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)變化情況做出相應(yīng)的更改，及時(shí)有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)。

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