本篇我們繼續討論NO_INVALIDATE引數。

從上篇（http://blog.itpub.net/17203031/viewspace-1067312/）討論情況看，無論是取值true還是false，Oracle進行的行為都是缺乏考量的。如果選擇true，表示舊的執行計劃會持續的在shared pool中駐留，新的執行計劃不會生成，如果系統SQL執行比較頻繁、Age Out現象比較少，更好地執行計劃也許不會出現。

另一個極端是false取值，Oracle會將新統計量涉及的所有shared pool一次性設定為失效。這樣的好處是可以保證更好執行計劃的生成，但是也存在一個效能spike現象。通常統計量的收集是一個集中作業過程，也就是說，通常是絕大多數業務資料表同時進行統計量生成過程。如果設定為false，也就意味著在一個短時間內，Oracle Shared Pool中大部分的shared cursor全部失效，又重新生成執行計劃。這樣，從整體上就會有一個hard parse高峰期，嚴重的話會影響到業務執行。

4、no_invalidate=dbms_stats.auto_invalidate

針對這種左右為難的現象，Oracle 10g引入了引數dbms_stats.auto_invalidate作為NO_INVALIDATE的預設值。從官方解釋看，這個引數的作業就是“讓Oracle來決定是不是對shared cursor進行失效動作”。那麼，其中的演算法原則是如何呢？我們本篇來討論這個取值過程。

Auto_invalidate過程的原則是避免true和false的極端情況，既要實現新執行計劃的生成，也要避免效能spike的出現。Oracle選擇的策略是“延時”，就是讓shared pool中的共享遊標不會一次性的失效，而是“慢慢的”、“有差別的”失效。這樣就避免了hard parse過程中出現spike。

在auto_invalidate取值進行統計量收集的情況下，shared cursor失效原則如下：

ü 當新物件的統計量獲得時，與其有依賴關係的shared cursor物件不是一次性的失效，而是被進行標註。在Oracle中，被稱為“Rolling Invalidation”；

ü 當第二次SQL進行解析的時候，會記錄時間戳資訊。這個時間戳會與系統內部隱含引數“_optimizer_invalidation_period”+一個隨機時間秒數進行比較。如果時間差還沒有超過這個設定，第二次SQL就會依然使用之前的舊shared cursor。依然是一個軟解析過程；

ü 當一個SQL解析過程中，設定的時間超過了時間間隔。Oracle會啟動一個硬解析過程，生成一個新的child cusor執行計劃。原有的子游標被標註為roll_invalidate，失效。我們可以透過檢視v$sql_shared_cursor來檢視；

從auto_invalidate的規則看，Oracle不是不進行共享遊標的失效過程，而是將其分散在一個時間範圍內，隱含引數“_optimizer_invalidation_period”來控制時間範圍起點。透過這樣的手段演算法，來緩解硬解析帶來的效能spike現象。

下面我們透過實驗來證明結論。為防止11g的自適應遊標影響，我們選擇簡單的10g版本進行測試。

SQL> select * from v$version;

BANNER

-----------------------------------

Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod

PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production

CORE 10.2.0.1.0 Production

TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production

NLSRTL Version 10.2.0.1.0 – Production

預設的引數取值為dbms_stats.no_invalidate。

SQL> select dbms_stats.get_param('no_invalidate') from dual;

DBMS_STATS.GET_PARAM('NO_INVAL

-------------------------------------------------

DBMS_STATS.AUTO_INVALIDATE

預設隱含引數取值為18000s，也就是5小時。

SQL> select x.ksppinm name,

2 y.ksppstvl value,

3 y.ksppstdf isdefault,

4 decode(bitand(y.ksppstvf, 7),

5 1,

6 'MODIFIED',

7 4,

8 'SYSTEM_MOD',

9 'FALSE') ismod,

10 decode(bitand(y.ksppstvf, 2), 2, 'TRUE', 'FALSE') isadj

11 from sys.x$ksppi x, sys.x$ksppcv y

12 where x.inst_id = userenv('Instance')

13 and y.inst_id = userenv('Instance')

14 and x.indx = y.indx

15 and x.ksppinm like '_optimizer_invalidation_period';

NAME VALUE ISDEFAULT ISMOD ISADJ

------------------------------ ---------- --------- ---------- -----

_optimizer_invalidation_period 18000 TRUE FALSE FALSE

為了便於實驗，我們將這個時間段設定稍短一些。

SQL> alter system set "_optimizer_invalidation_period"=300;

System altered

建立實驗資料表T，進行相關設定和第一次統計量收集。

SQL> create table t as select * from dba_objects;

Table created

SQL> create index idx_t_id on t(object_id);

Index created

SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true);

PL/SQL procedure successfully completed

SQL> select to_char(last_analyzed,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from dba_tables where table_name='T';

TO_CHAR(LAST_ANALYZED,'YYYY-MM

------------------------------

2014-01-06 10:13:57

第一次執行SQL語句，我們依然使用autotrace平臺，結果集合有省略。

SQL> set autotrace traceonly stat

SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;

統計資訊

---------------------------------------------------------

381 recursive calls

0 db block gets

57 consistent gets

rows processed

Shared Cursor情況如下：

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME

------------- ---------- ------

4rw3pyskdgqtc 1 1 2014-01-06/10:16:55

形成第一個遊標共享，執行一次。第二次執行SQL，遊標有共享情況。

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M

------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------

4rw3pyskdgqtc 2 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55

此時的執行計劃如下：

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 0

-------------------------------------

select /*+demo*/* from t where object_id=1000

Plan hash value: 514881935

--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 2 (100)|

| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 93 | 2 (0)| 00

|* 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_T_ID | 1 | | 1 (0)| 00

--------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

2 - access("OBJECT_ID"=1000)

19 rows selected

執行Index Range Scan路徑。在檢視v$sql_shared_cursor中，有共享資訊。下面修改資料分佈，改變佈局。

SQL> update t set object_id=1000;

49745 rows updated

SQL> commit;

Commit complete

SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true,method_opt => 'for columns size 10 object_id');

PL/SQL procedure successfully completed

預設引數就是auto_invalidate。從經驗看，Oracle只有選擇FTS才是最優路徑。第三次執行SQL語句。

SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;

已選擇49745行。

統計資訊

----------------------------------------------------------

0 recursive calls

0 db block gets

7441 consistent gets

49745 rows processed

此時shared cursor情況如下：

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M

------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------

4rw3pyskdgqtc 3 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55

第三次執行依然使用了原有的Index Range Scan執行計劃，沒有新的父子游標物件生成，執行次數上增加了一次。

過一會進行第四次執行。

10:23:44 SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;

已選擇49745行。

統計資訊

--------------------------------

0 recursive calls

0 db block gets

7441 consistent gets

0 physical reads

49745 rows processed

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M

------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------

4rw3pyskdgqtc 4 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55

第四次執行之後，Oracle依然沒有讓遊標失效。經過三四分鐘之後，執行不同的效果。

10:23:51 SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;

已選擇49745行。

統計資訊

-------------------------------------

173 recursive calls

0 db block gets

3987 consistent gets

49745 rows processed

10:27:16 SQL>

遊標共享情況如下：

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M

------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------

4rw3pyskdgqtc 5 2 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:27:11

形成了一個新的子游標物件，有新的解析動作發生。檢視v$sql_shared_cursor檢視，可以看到變化。

SQL> select sql_id, child_number,ROLL_INVALID_MISMATCH from v$sql_shared_cursor where sql_id='4rw3pyskdgqtc';

SQL_ID CHILD_NUMBER ROLL_INVALID_MISMATCH

------------- ------------ ---------------------

4rw3pyskdgqtc 0 N

4rw3pyskdgqtc 1 Y

Child cursor 0號由於Roll Invalidate原因被拒絕共享。遊標1資訊如下：

SQL> select child_number, executions, first_load_time, last_load_time from v$sql where sql_id='4rw3pyskdgqtc';

CHILD_NUMBER EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME

------------ ---------- -------------------- ----------------------------------------------------------------------------

0 4 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06/10:16:55

1 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06/10:27:11

子游標1和0分別代表了不同的執行計劃。

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc','1'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 1

-------------------------------------

select /*+demo*/* from t where object_id=1000

Plan hash value: 1601196873

--------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 155 (100)| |

|* 1 | TABLE ACCESS FULL| T | 49740 | 4420K| 155 (3)| 00:00:02 |

--------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

1 - filter("OBJECT_ID"=1000)

18 rows selected

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc','0'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 0

-------------------------------------

select /*+demo*/* from t where object_id=1000

Plan hash value: 514881935

--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 2 (100)|

| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 93 | 2 (0)| 00

|* 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_T_ID | 1 | | 1 (0)| 00

--------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

2 - access("OBJECT_ID"=1000)

19 rows selected

從上面實驗，我們可以得到結論：當統計量收集採用no_invalidate=dbms_stats.auto_invalidate的時候，已經存在的共享遊標會在一個時間段之後被失效。這樣的策略避免了集中hard sparse出現，保證了系統效能平穩化過程。

5、結論

Oracle統計量對於執行計劃至關重要，理解no_invalidate引數含義和設定，可以幫助我們更好地理解Oracle工作原理和設計思路。

Oracle 統計量NO_INVALIDATE引數配置（下）

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