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解析Oracle 8i/9i的计划稳定性

来源:编辑:发布于:2011-01-06人围观

  由Oralce8.1开始,Oracle增加了一个新的特性就是Stored Outlines,或者称为Plan Stability(计划稳定性)。这个特性带来三个好处。首先,你可以优化开销很大的语句的处理。第二,如果有一些语句Oracle需要花费长时间来优化(而不是执行),你可以节省时间并且减少优化阶段的竞争。最后,它可以让你选择使用新的cursor_sharing参数而无需要担心因此而不采用优化的执行路径。

  要知道如何使用存储概要才是最优的,我们首先运行一些极度没有效率的SQL的存储过程开始,要注意的是,我们不能修改源代码(理论上)。
 
  我们将看一下如何跟踪SQL语句,并且查看它当前在中的执行计划,找出一些提示来改进SQL语句的性能,然后再重新执行该SQL语句时,让Oracle使用我们的提示。

  在这个示例中,我们将创建一个用户,在该用户的模式中建一个表格,并且创建一个存储过程访问该表格,我们将在这个存储过程上使用wrap工具,这样我们就不能通过反向方式得到源代码。然后我们将通过该存储过程来调试SQL的执行。

  例子中我们将假定存储慨要已经在创建的时候被自动安装。

  准备工作


  创建一个用户,他的权限有:create session, create table, create procedure, create any outline, and alter session。以该用户连接并且运行以下的脚本来创建一个表格:

create table so_demo (
n1 number,
n2 number,
v1 varchar2(10)
)
;

insert into so_demo values (1,1,One);

create index sd_i1 on so_demo(n1);
create index sd_i2 on so_demo(n2);

analyze table so_demo compute statistics;

  接着需要编码来创建一个存储过程访问该表格。创建一个称为c_proc.sql的脚本,如下:

create or replace procedure get_value (
i_n1 in number,
i_n2 in number,
io_v1 out varchar2
)
as
begin
select v1
into io_v1
from so_demo
where n1 = i_n1
and n2 = i_n2
;
end;
/

  当然,也可以直接执行这个脚本来建立该过程--不过,为了更有效果,转到的命令行并且执行以下命令:

  wrap iname=c_proc.sql

  响应是:

  Processing c_proc.sql to c_proc.plb

  这里不是通过执行c_proc.sql脚本来产生该过程,而是执行看不到源码的c_proc.plb脚本,你将会发现在user_source的视图中找不到我们的SQL语句。

  这个应用的作用是什么?

  现在我们已经产生了一个模拟的应用,我们就可以运行它,打开sql_trace,看看有什么事情发生。我们将会发现这个SQL执行一个全表搜索来得到请求的数据。

  在这个测试中,全表检索或许是最有效的方式--不过让我们假定已经证明使用一个单列的索引和and-equal选项才是最佳的执行路径时,我们可以怎样修改呢(无需在代码中加入提示)?

  通过存储概要,答案是简单的。要达到我下面所做的事情实际上有好几种方法,因此不要认为这是唯一的做法。Oracle一直改进它的特性以方便使用,这里所讲的技术或许在未来的一个版本中就会消失。

  你想该应用做什么?

  要令Oracle如我们所想的那样运作,有三个阶段:

  . 启动一个新的session(连接),然后重新运行该过程,首先告诉Oracle我们要跟踪将要运行的SQL语句和该SQL使用的路径。这里说的"路径"就是我们存储概要的第一个例子。

  . 为有问题的SQL语句创建更好的存储概要,然后用好的代替有问题的。

  . 启动一个新的session,并且告诉Oracle在看到匹配的SQL时,开始使用新的存储概要,而不是使用通常的优化方法来执行;然后重新运行该过程。

  我们必须停止和启动新的session来确保pl/sql缓冲中的游标(cursors)并不是保持打开的。存储概要只在一个游标被分析的时候产生和(或)应用,因此我们必须要确认以前存在的类似游标是关闭的。

  启动一个session并且执行以下的命令:

alter session set create_stored_outlines = demo;

  然后运行一小段匿名的代码块来执行该过程,例如:

declare
m_value varchar2(10);
begin
get_value(1, 1, m_value);
end;
/

  然后停止收集执行的路径(否则以下你执行的一些SQL也会放到存储概要的表格中,令接下来的处理有点困难)。

  alter session set create_stored_outlines = false;

  要看到这样做的结果,我们可以查询以下视图来看清Oracle为我们创建和存储的概要细节。。

select name, category, used, sql_text
from user_outines
where category = DEMO;

NAME CATEGORY USED
------------------------------ ------------------------------ -------
SQL_TEXT
------------------------------------------------------------------------------
SYS_OUTLINE_020503165427311 DEMO UNUSED
SELECT V1 FROM SO_DEMO WHERE N1 = :b1 AND N2 = :b2



select name, stage, hint
from user_outline_hints
where name = SYS_OUTLINE_020503165427311;


NAME STAGE HINT
------------------------------ ---------- ------------------------------
SYS_OUTLINE_020503165427311 3 NO_EXPAND
SYS_OUTLINE_020503165427311 3 ORDERED
SYS_OUTLINE_020503165427311 3 NO_FACT(SO_DEMO)
SYS_OUTLINE_020503165427311 3 FULL(SO_DEMO)
SYS_OUTLINE_020503165427311 2 NOREWRITE
SYS_OUTLINE_020503165427311 1 NOREWRITE

  我们可以看到在demo的分类中只有一个存储概要,查看概要中的sql_text我们可以看到与我们原来PL/SQL代码类似的、但又有点不同的语句。这是很重要的一点,因为Oracle仅在存储的sql_text和将要执行的SQL非常相似的时候才会使用存储概要。实际上,在Oracle8i中,两个SQL语句要完全一样才可以,这也是存储概要的一个大问题。

  你可以由列表中看到存储概要中是一套hints用来描述Oracle如何执行(或者将要执行)该SQL。这个计划使用一个全表搜索--即使是一个全表搜索这样的操作,Oracle使用大量的hints来确保执行的计划。

  要注意到存储概要通常都是属于一个分类的;在这里是demo分类,我们是通过alter session命令来指定的。如果在上面的命令中,我们使用true来代替demo,我们将在一个名字为default的分类中找到该存储概要。

  存储概要都有一个名字,该名字在整个中都必须是唯一的。没有两个概要的名字是相同的,即使是它们是由不同的用户产生。实际上,概要并不是由谁拥有的,它们仅有创建者。如果你创建的一个存储概要和我以后执行的一个SQL语句匹配,Oracle将会应用你的hints列表到我的语句--即使这些hints在我的模式中是无意义的。(这样我们就有完全不同的选项来欺骗存储概要,不过这是另一篇文章的事情了)。你还可能注意到,当Oracle自动产生存储概要时,它的名字中包含有一个接近毫秒的时间戳。

  继续处理我们那个有问题的SQL,我们判定如果使用一个/*+ and_equal(so_demo, sd_i1, sd_i2) */ 的hint,那么Oracle将会使用我们想要的执行路径,所以我们现在通过以下的方法显式创建一个存储概要:

create or replace outline so_fix
for category demo on
select /*+ and_equal(so_demo, sd_i1, sd_i2) */ v1
from so_demo
where n1 = 1
and n2 = 2;

  这样就显式地在我们的demo分类中创建了一个名字为so_fix的存储概要。我们可以通过name=SO_FIX这个条件来重新查询user_outlines和user_outline_hints,查看一下存储概要是怎样的。

NAME CATEGORY USED
------------------------------ ------------------------------ ---------
SQL_TEXT
---------------------------------------------------------------------------
SO_FIX DEMO UNUSED
select /*+ and_equal(so_demo, sd_i1, sd_i2) */ v1
from so_demo
where n1 = 1
and n2 = 2


NAME STAGE HINT
------------------------------ ---------- --------------------------------
SO_FIX 3 NO_EXPAND
SO_FIX 3 ORDERED
SO_FIX 3 NO_FACT(SO_DEMO)
SO_FIX 3 AND_EQUAL(SO_DEMO SD_I1 SD_I2)
SO_FIX 2 NOREWRITE
SO_FIX 1 NOREWRITE

  要注意到的是FULL(SO_DEMO)那一行已经被AND_EQUAL(SO_DEMO SD_I1 SD_I2)替换了,这是我们想要看到的。

  现在我们必须将两个存储概要"替换"过来。我们想Oracle在看到以前的语句时使用新的hint列表;要做到这一点,我们必须做一些欺骗。user_outlines和user_outline_hints视图是由两个表格产生的(分别是ol$和ol$hints),它们由outln模式拥有,我们必须直接修改这些表格;这意味着要使用outln连接,并且使用一个有权限的帐号来更新表格。

  幸运的是,outln表格并没有任何引用的完整性限制。便利的是,ol$ (outlines)和ol$hints (hints) 表格间的关系是由概要的名字定义的(存储在ol_name列中)。因此,仔细检查名字,我们就可以通过交换ol$hints表上的名字交换存储概要的提示:

update outln.ol$hints
set ol_name =
decode(
ol_name,
SO_FIX,SYS_OUTLINE_020503165427311,
SYS_OUTLINE_020503165427311,SO_FIX
)
where ol_name in (SYS_OUTLINE_020503165427311,SO_FIX)
;


  对于这样做,你可能感到有点不习惯,特别是根据指南上的建议--不过这个更新在Metalink(译者注:这是Oracle的一个技术支持站点)上是允许的。不过,你还需要做第二次更新来确保和每个存储概要相联系的hints数目保持一致。如果你忽略了这一步,你将会发现你的一些存储概要被损坏,或者在一个导出/导入中的处理中被破坏。

update outln.ol$ ol1
set hintcount = (
select hintcount
from ol$ ol2
where ol2.ol_name in (SYS_OUTLINE_020503165427311, SO_FIX)
and ol2.ol_name != ol1.ol_name
)
where
ol1.ol_name in (SYS_OUTLINE_020503165427311,SO_FIX)
;

  一旦完成上面的语句,你就可以发起一个新的连接,告诉它使用存储概要,重新运行该过程然后退出;同样地,你可以使用sql_trace来确认Oracle确实是这样做的。要告诉Oracle使用修改后的存储概要,你可以使用以下的命令:

alter session set use_stored_outline = demo;

  检查trace文件,你将会发现该SQL现在使用and_equal的路径(如果你使用tkprof来处理和解释trace文件,你将会发现输出显示了两个矛盾的路径。第一个将展示使用的and_equal路径,第二个将可能是一个全表搜索,这是因为在tkprof在跟踪的SQL上执行explain plan时,该存储概要可能没有被调用)。
  由开发到生成环境

  现在我们已经产生了一个单一的概要,我们需要将它传送到生产环境中。存储概要有很多特性可以帮助我们做到这一点。例如,我们可以将存储概要改名,由开发环境中导出,然后将它导入到生产系统中,首先在生产环境的一个测试分类中检验它,然后在将它转移到生产分类中。有用的命令是:

alter outline SYS_OUTLINE_020503165427311 rename to AND_EQUAL_SAMPLE;
alter outline AND_EQUAL_SAMPLE change category to PROD_CAT;

  要将概要由一个开发系统导出到一个生产系统中,我们可以利用在一个导出的参数文件中加入一个where语句,因此我们的导出参数文件可能是:

userid=outln/outln
tables=(ol$, ol$hints, ol$nodes) # ol$nodes exists in v9 only
file=so.dmp
consistent=y # very important
rows=yes
query=where ol_name = AND_EQUAL_SAMPLE

  Oracle 9的加强

  在使用存储概要时,还有许多其它的细节需要考虑,在Oracle8中,对于它们能够做什么以及如何工作是有一些不便的限制的,不过其中许多的问题已经在Oracle 9中消除了。

  存储概要在Oracle8中使用的最大不足是它只可以在存储的文本和将要执行的文本要完全一样才可以使用。在Oracle 9中,有一个"标准化"的处理可以消除这个匹配的限制;在对比前,文本将会被转换为大写并且被除去空格。这样就提升了不同的SQL可以使用同一个存储概要的机会。

  调用多个存储块的复杂执行计划中还有一些问题。Oracle公司通过在Oracle 9中推出了一个在outln模式中的ol$nodes表来解决。这样就可以帮助Oracle减少ol$hints中的hints列表,并且可以在即将执行SQL的子区中正确地交叉应用它们。不过,由存储概要之间交换hints的策略有一个副作用,因为ol$hints表还需要不同细节的文本长度和偏移。升级到Oracle9时,将需要选用一些方法来管理存储概要,例如带有特别数据集合或者丢失索引的第二个模式,或者是带有内置的hints的存储视图来替换文本中命名的表格。

  Oracle9的另一个特色是在管理存储概要时有更多的支持,包括初次推出了一个包来让你直接编辑存储概要。更重要的是,还有一个选项可让你更安全地管理生产系统上的计划。虽然没人喜欢在生产环境上做实验,不过在有些时候,只有生产系统才有正确的数据分布和卷,以让你决定某个SQL的最优执行路径。在Oracle9中,你可以创建一个outln表的私人拷贝,并且将"public"的概要释放进去以作"私人的"实验,这样你就不用冒你的私人存储概要被终端用户的代码看到的危险。我个人认为这是一个最后的手段,不过我可以想象到有时它是必须的。更安全的是,如果你有一个full-scale UAT或者开发系统,可以使用这个特性自由地测试。

  告诫

  这篇文章给你足够的信息作存储概要的实验;不过在应用该技术到一个生产系统上时,还有一些地方是你必须意识到的。

  首先--在Oracle8i中,outln(这是拥有存储概要的那些表格所在的模式)有一个默认的密码,该帐号有一个非常危险的权限。你必须修改这个帐号的密码。在Oracle9i中,你将会发现这个帐号已经被锁定。

  第二--保持存储概要的表格在system表空间中创建。在一个生产系统中,当你开始创建存储概要时,你将会发现会使用system表空间中的很多空间。因此最好将这些表格移走,最好是放到它们自己的表空间中。不幸的是,其中的一个表格含有long列,因此你将可能需要使用exp/imp将这些表格移动到一个新的表空间中。

  第三--虽然存储概要对于解决严重的性能问题是很有用的,不过它也有一个开销。如果激活了存储概要,那么Oracle在分析每个新的语句时都会检查是否存在一个相关的存储概要。如果大量的语句都没有存储概要,那么你就需要平衡一下这个开销与你在很少拥有存储概要语句上得到的性能提升,看是否值得这样处理。不过,这个问题只会在一个有着更严重性能问题的系统上出现。

  结论

  存储概要有着巨大的好处。当你不能修改源代码或者索引策略时,存储概要是令第三方的应用运行得更有效率的唯一方法。

  更进一步,如果你还需要面对将一个系统由基于规则切换到开销优先的问题,那么存储概要将是你最有效率和无风险的选择。

  如果你需要发挥存储概要的最大好处,那么Oracle9有一些加强可让它覆盖更多类的SQL,减少开销,并可让你更灵活地测试、管理和安装存储概要。

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