喬淑鳳 遼寧錦州渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

分析oracle數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化的研究

喬淑鳳 遼寧錦州渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

Oracle被廣泛的應(yīng)用到眾多領(lǐng)域中，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)用戶量指數(shù)倍數(shù)和用戶訪問(wèn)量劇增，數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)處理性能呈直線下降的趨勢(shì)。本文研究關(guān)于如何優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能分析問(wèn)題以及如何確定系統(tǒng)的性能優(yōu)化方案，通過(guò)分析影響因素提升數(shù)據(jù)優(yōu)化方案，確定本文使用數(shù)據(jù)優(yōu)化方案的目標(biāo)，期望通過(guò)本文優(yōu)化技術(shù)使得其性能達(dá)到最優(yōu)化，研究表明：性能優(yōu)化和系統(tǒng)運(yùn)行效率都會(huì)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù) 表分區(qū)技術(shù) 性能優(yōu)化 優(yōu)化方案

1 引言

Oracle的用戶應(yīng)用越來(lái)越多，怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)Oracle性能優(yōu)化、提升運(yùn)行效率、盡量減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和系統(tǒng)吞吐量的改進(jìn)，當(dāng)實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，重點(diǎn)需要考慮是系統(tǒng)優(yōu)化部分。當(dāng)前，Oracle是被廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如：行政機(jī)關(guān)、警務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)業(yè)務(wù)管理、銀行業(yè)務(wù)、國(guó)際金融業(yè)等多個(gè)管理部門，并將Oracle系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到企業(yè)的管理平臺(tái)，目前，隨著Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)被廣泛應(yīng)用每個(gè)領(lǐng)域，用戶使用量逐年增多，對(duì)于選擇大型數(shù)據(jù)庫(kù)作為應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)架構(gòu)，它是軟件運(yùn)行的骨架，但是，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，越多用戶量使用系統(tǒng)，其用戶訪問(wèn)量指數(shù)上升，系統(tǒng)中需要同時(shí)處理用戶請(qǐng)求不斷增多，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)處理性能直線下降，根據(jù)本文需要改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)性能，在滿足系統(tǒng)需求分析的前提下，我們通過(guò)對(duì)其整體性能的優(yōu)化操作，使系統(tǒng)的運(yùn)行與數(shù)據(jù)處理狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)地步。

2 分析與優(yōu)化系統(tǒng)性能

2.1 如何提高數(shù)據(jù)命中率

Oracle的用戶進(jìn)程把全部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩沖區(qū)，因?yàn)?，高速緩沖區(qū)的讀寫速度快、數(shù)據(jù)命中率高。用戶獲取數(shù)據(jù)如果不在高速緩沖區(qū)獲取，就到低速磁盤中獲取，為了提高數(shù)據(jù)命中率并縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，有效的提高在高速緩沖區(qū)命中率，這是衡量數(shù)據(jù)庫(kù)性能的另一種重要方法。

2.2 如何縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間

系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間是指用戶發(fā)出請(qǐng)求到系統(tǒng)返回結(jié)果的時(shí)間戳，為了提升數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的整體性能，縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)縮短用戶體驗(yàn)的目的，既可實(shí)現(xiàn)縮短用戶請(qǐng)求等待時(shí)間，與此同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)性能和提高CPU資源使用率。

2.3 如何優(yōu)化系統(tǒng)I/O性能

Oracle將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到系統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)塊中，如果數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始讀寫操作之后，必須與磁盤I/O讀寫操作相關(guān)，程序員合理規(guī)劃磁盤I/ O操作，基于高速緩存技術(shù)提高磁盤I/O吞吐量，用戶請(qǐng)求與響應(yīng)時(shí)間變短，有效利用數(shù)據(jù)庫(kù)物理內(nèi)存空間，有效的避免頻繁地使用磁盤I/O讀寫功能。

2.4 如何實(shí)現(xiàn)合理使用內(nèi)存

數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化與內(nèi)存優(yōu)化有關(guān)，大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)并發(fā)訪問(wèn)量要求較高，如果Oracle內(nèi)存空間使用不合理便會(huì)影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率，延遲用戶等待時(shí)間，如果內(nèi)存空間足夠大，得到最大數(shù)據(jù)處理效率和內(nèi)存空間利用率，內(nèi)存空間的使用評(píng)價(jià)參數(shù)作為系統(tǒng)性能判斷，通過(guò)合理使用數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)存空間，數(shù)據(jù)庫(kù)的使用性能才有所提高。

2.5 如何減小磁盤排序

當(dāng)用戶發(fā)出事務(wù)請(qǐng)求時(shí)，此請(qǐng)求事務(wù)中有數(shù)據(jù)排序函數(shù)或者嵌套函數(shù)時(shí)，有可能執(zhí)行事務(wù)排序在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存中進(jìn)行，或許已經(jīng)在低速磁盤上數(shù)據(jù)排序完畢。但是，由于讀寫操作在低速磁盤上實(shí)現(xiàn)往往降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率，再加上低速磁盤物理結(jié)構(gòu)影響，其實(shí)現(xiàn)讀寫操作的效率比內(nèi)存要慢的多，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)的性能優(yōu)化要減少磁盤排序操作。

3 影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能因素

目前，存在多種因素影響數(shù)據(jù)性能，如下幾點(diǎn)：

①操作系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)性能在某種程度上依賴于運(yùn)行的服務(wù)器，操作系統(tǒng)性能取決于服務(wù)器的性能。

②內(nèi)存參數(shù)設(shè)置。CPU是服務(wù)器運(yùn)行的硬件組成部分，CPU資源被數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)程占用過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致其他事務(wù)暫停運(yùn)行，致使系統(tǒng)的響應(yīng)等待時(shí)間延遲，反而當(dāng)服務(wù)器空閑時(shí)，CPU資源占用率超過(guò)80%以上的比例，因此，表明服務(wù)器的內(nèi)存參數(shù)有問(wèn)題。

③數(shù)據(jù)讀寫的I/O操作沖突。如果數(shù)據(jù)讀寫操作都在高速緩存上讀取，由于低速磁盤操作僅允許一個(gè)進(jìn)程，當(dāng)多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)磁盤數(shù)據(jù)時(shí)，操作系統(tǒng)的互斥操作防止數(shù)據(jù)讀寫沖突。

④Oracle配置。如果正確配置Oracle參數(shù)會(huì)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能。

⑤應(yīng)用程序管理，應(yīng)用程序在某種程度上影響著服務(wù)器的整體性能，尤其是SQL語(yǔ)句執(zhí)行。

⑥網(wǎng)絡(luò)傳輸速度因素。網(wǎng)速影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能是外界因素，如果網(wǎng)速慢則導(dǎo)致服務(wù)器的負(fù)荷量增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸速率和系統(tǒng)的吞吐量有所下降，系統(tǒng)請(qǐng)求等待與響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。

⑦SQL邏輯錯(cuò)誤。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)出現(xiàn)很多遞歸執(zhí)行的SQL事務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)置和約束條件設(shè)置不對(duì)，SQL事務(wù)執(zhí)行和讀寫效率變低。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化方案

4.1 優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)往往是應(yīng)用軟件上，由于應(yīng)用系統(tǒng)存在缺陷導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)死鎖以及運(yùn)行效率降低等。對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠完善，例如，大型應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與測(cè)試方案，應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間系統(tǒng)性能下降，表明應(yīng)用系統(tǒng)存在問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要結(jié)合多任務(wù)、高并發(fā)量的設(shè)計(jì)過(guò)程，并充分分析應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能取決于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的整體性能。

4.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL語(yǔ)句

優(yōu)化的SQL語(yǔ)句不僅提高系統(tǒng)的吞吐率和降低I/O訪問(wèn)次數(shù)，而且能占用網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。優(yōu)化后的執(zhí)行SQL語(yǔ)句使得數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)變得高可靠性，從根本上提高服務(wù)器運(yùn)行效率。系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行SQL事務(wù)完成系統(tǒng)的功能操作，有簡(jiǎn)單的增刪改查操作，還有其他復(fù)雜操作。因此，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的整體性能取決于SQL執(zhí)行效率，另外，編寫SQL語(yǔ)句要注意：

①使數(shù)據(jù)表分區(qū)，以分區(qū)查詢避免全表掃描，占用數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)存空間。

②實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)表級(jí)聯(lián)查詢，建立表結(jié)構(gòu)索引以減少SQL事務(wù)執(zhí)行。

③實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)表集中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊。

優(yōu)化Oracle系統(tǒng)性能需要通過(guò)改進(jìn)編寫SQL語(yǔ)句的過(guò)程，根據(jù)影響數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能的主要因素，要采取不同方案加以優(yōu)化，要考慮到重要技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)加以優(yōu)化操作，SQL語(yǔ)句優(yōu)化使得數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能處于最優(yōu)狀態(tài)。

4.3 優(yōu)化內(nèi)存區(qū)設(shè)置

優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)置區(qū)完成被服務(wù)器和用戶之間的數(shù)據(jù)共享操作，其中包括:優(yōu)化共享池、優(yōu)化高速緩沖區(qū)和優(yōu)化日志訪問(wèn)區(qū)。優(yōu)化共享池是只存放SQL事務(wù)的存儲(chǔ)空間；優(yōu)化高速緩沖區(qū)的緩存空間越大，則表示可獲取的數(shù)據(jù)就越多，完成的磁盤I/O操作次數(shù)減少；優(yōu)化日志訪問(wèn)區(qū)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)的緩存區(qū)設(shè)置太小，會(huì)導(dǎo)致緩存空間不足，降低系統(tǒng)的性能。

第一，優(yōu)化共享池設(shè)置。優(yōu)化共享池主要縮短用戶操作時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)共享池優(yōu)化操作，就是指對(duì)于已經(jīng)執(zhí)行SQL命令置于數(shù)據(jù)共享池中實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，并不需要再消耗解析與存儲(chǔ)時(shí)間，系統(tǒng)對(duì)共享池進(jìn)行優(yōu)化后需要盡量保證存放在高速緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序被訪問(wèn)到。因此，基于高速緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)的命中率方法。

第二，優(yōu)化高速緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。高速緩沖區(qū)的優(yōu)化可以縮短用戶操作的時(shí)間，當(dāng)用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢可以在高速緩沖區(qū)中獲取，如果用戶查詢數(shù)據(jù)在高速緩沖區(qū)中獲取，用戶請(qǐng)求等待時(shí)間就會(huì)縮短，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將會(huì)通過(guò)高速緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)返回給用戶進(jìn)行顯示，相反，如果不在高速緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)，那么，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)從文件服務(wù)器中將數(shù)據(jù)讀取一份，再?gòu)?fù)制一份放在高速緩沖區(qū)里，這種方式便于后面的用戶讀取數(shù)據(jù)操作。因此，當(dāng)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索時(shí)，要保證高速緩存區(qū)的存儲(chǔ)空間足夠大，只有保證高數(shù)據(jù)緩沖區(qū)有較大的數(shù)據(jù)命中率才能優(yōu)化系統(tǒng)的性能。

第三，優(yōu)化日志緩沖區(qū)。優(yōu)化日志緩沖區(qū)主要實(shí)現(xiàn)在于對(duì)數(shù)據(jù)的修改操作。為了系統(tǒng)的操作日志寫進(jìn)該緩存區(qū)文件中，首先，要將操作日志寫入高速緩沖區(qū)，然后基于用戶的請(qǐng)求進(jìn)程操作緩沖區(qū)文件，若日志緩沖區(qū)沒(méi)的空間不足，系統(tǒng)的操作日志不可存儲(chǔ)在其中，導(dǎo)致磁盤I/O操作頻繁，嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)庫(kù)的處理性能。

4.4 優(yōu)化設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)的回滾段

在Oracle中，數(shù)據(jù)庫(kù)的回滾段設(shè)置的目的是為了保存原始數(shù)據(jù)的內(nèi)容，基于原始內(nèi)容可以撤銷用戶未保存的數(shù)據(jù)，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的真正作用也是為了從系統(tǒng)SQL執(zhí)行操作的失敗過(guò)程中將原始數(shù)據(jù)恢復(fù)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置回滾方便數(shù)據(jù)處理中的重要操作。在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)回滾段設(shè)置時(shí)，也需要根據(jù)優(yōu)點(diǎn)建立不同的數(shù)據(jù)庫(kù)回滾段，并且將不同的數(shù)據(jù)庫(kù)回滾段置于表的分區(qū)中。

4.5 優(yōu)化磁盤I/O操作

優(yōu)化磁盤I/O操作是數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化關(guān)鍵環(huán)節(jié)，磁盤I/O操作優(yōu)劣取決于很多因素影響。其中有優(yōu)化磁盤I/O操作次數(shù)太多，分配數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間不當(dāng)，因此，減少I/O操作的次數(shù)頻率需要將大部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩沖區(qū)內(nèi)，當(dāng)管理員降低Oracle服務(wù)器查詢等待時(shí)間，需要將數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)分區(qū)和索引。

第一，優(yōu)化數(shù)據(jù)表的索引Index結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)中表結(jié)構(gòu)重要就是索引設(shè)置，優(yōu)化表的索引結(jié)構(gòu)性能是優(yōu)化整體性能的基礎(chǔ)，原因是大多數(shù)的查詢都是基于索引實(shí)現(xiàn)的，如果能夠有效利用表的索引結(jié)構(gòu)，從而提高系統(tǒng)訪問(wèn)的效率，提高了用戶查詢效率。利用表的索引減少數(shù)據(jù)庫(kù)中的I/O讀寫次數(shù)，在建立表的索引結(jié)構(gòu)時(shí)，并不是索引越多越好，雖然，有索引的數(shù)據(jù)庫(kù)比沒(méi)有索引的檢索效率，但有的時(shí)候需要修改表的索引，修改索引操作影響了數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。

第二，合理劃分表分區(qū)技術(shù)。表分區(qū)可以實(shí)現(xiàn)將不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件磁盤中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)物理區(qū)分，合理劃分表分區(qū)技術(shù)時(shí)，系統(tǒng)需要把用戶查詢分布不同的表分區(qū)中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分區(qū)查詢可以大大減小檢索時(shí)間，在進(jìn)行分區(qū)的同時(shí)，可將數(shù)據(jù)分散到不同的磁盤中，磁盤I/O操作增加會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。

4.6 CPU性能調(diào)整

本文通過(guò)對(duì)CPU性能優(yōu)化利用各種資源，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的CPU性能。

第一，使用多個(gè)CPU共同完成用戶的事務(wù)執(zhí)行操作，如果資源允許的情況下，需要將數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器和CPU資源實(shí)現(xiàn)分離。

第二，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)批量檢索方式，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索功能。

4.7 優(yōu)化oracle表空間

優(yōu)化數(shù)據(jù)表空間是重要的概念，高效合理的優(yōu)化表空間可以實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)的性能。合理優(yōu)化表空間應(yīng)適當(dāng)數(shù)據(jù)分離和建立表的索引結(jié)構(gòu)。減少磁盤I/O操作應(yīng)分離操作日志；在數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)銷上應(yīng)分離表的存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

5 本文結(jié)論與未來(lái)研究方向

在需求階段分析階段，Oracle性能優(yōu)化是應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不斷地進(jìn)行優(yōu)化系統(tǒng)的管理性能，建設(shè)性能狀態(tài)良好的系統(tǒng)。

[1]蓋國(guó)強(qiáng)．循序漸進(jìn)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理、優(yōu)化與備份恢復(fù)[M]．北京：人民郵電出版社,2007

[2]趙夢(mèng)勤,李秀蘭．ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)化策略[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用．2003(27):217-218

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[4]韓云波．Oracle性能調(diào)整技術(shù)研究[J]．電腦知識(shí)與技術(shù),2010(7):65-66