Oracle統計量對於CBO執行是至關重要的。RBO是建立在資料結構的基礎上的，DDL結構、約束會將SQL語句分為不同的成本結構等級。而CBO是在資料結構的基礎上，加入資料表細粒度資訊，將成本結構細化為成本cost值。

相對於資料表的DDL結構，統計量反映了當下資料表資料分佈情況，可變性更強。我們經常遇到這樣的場景，資料匯入操作之後，原有一個執行良好的作業突然效率低下。當我們手工收集一下統計量之後，作業效率提升。這種現象也就是反映了統計量和執行計劃的關係。

SGA中的shared pool是進行執行計劃快取的位置。Shared Cursor是SQL語句共享的主要物件。一句SQL語句，如果在Shared Pool中有快取的執行計劃。這個時候，有新的統計量收集動作，有新統計量收集到資料字典中，進而以為了新的執行計劃需求。那麼，Oracle是如何進行抉擇呢？

答案就是dbms_stats的no_invalidate引數。透過不同的引數配置，可以實現對Oracle失效共享遊標行為的控制。

1、no_invalidate引數

No_invalidate引數從字面上比較糾結。No和in都是否定含義，“負負得正”。引數含義就是validate，也就是是否有效。它決定了新統計量生成之後，如何處理此時已經生成的執行計劃，也就是在Shared Pool中的執行計劃。

統計量決定SQL執行計劃，是CBO的一個特徵。但是這個過程是針對新生成的執行計劃，也就是新的Parse過程。對於已經生成的執行計劃，Oracle是透過no_invalidate引數來處理shared cursor的失效過程。

一個物件（資料表、索引）新統計量生成之後，最簡單的方法是一次性將在Shared Pool中有依賴關係的shared cursor失效。下一次再進行SQL執行的時候，必然會用新的執行計劃Parse解析過程。另一個極端是無視新統計量的差異，維持現有的Shared Cursor，不會去讓其失效。

從效能角度看，兩個極端都是有其問題的。如果是一次性將其全部失效，會引起後續作業過程的“解析峰值”。因為，如果系統負載比較高，突然間快取的執行計劃全部被失效，Oracle作業必然要進行一些額外的成本進行執行計劃重新生成。這個會體現在系統執行有一個峰值。

如果不將共享遊標失效，那麼新的統計量不會很快體現在更好執行計劃生成的過程。效能提升無從談起。

所以，是否將遊標失效，是一個“左右為難”的問題。

在Oracle中，no_invalidate引數包括三個取值。

SQL> select * from v$version;

BANNER

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

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production

PL/SQL Release 11.2.0.1.0 - Production

CORE 11.2.0.1.0 Production

TNS for Linux: Version 11.2.0.1.0 - Production

NLSRTL Version 11.2.0.1.0 - Production

-- no_invalidate - Do not invalide the dependent cursors if set to TRUE.

-- The procedure invalidates the dependent cursors immediately

-- if set to FALSE.

-- Use DBMS_STATS.AUTO_INVALIDATE to have oracle decide when to

-- invalidate dependend cursors. This is the default. The default

-- can be changed using set_param procedure.

-- When the 'cascade' argument is specified, not pertinent with certain

-- types of indexes described in the gather_index_stats section.

Oracle支援true、false和dbms_stats.auto_invalidate取值。如果取值為true，表示不進行遊標失效動作，原有的shared cursor保持原有狀態。如果取值為false，表示將統計量物件相關的所有cursor全部失效。如果設定為auto_invalidate，根據官方文件，Oracle自己決定shared cursor失效動作。

從10G開始，Oracle就將auto_invalidate作為預設的統計量收集行為。

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

DBMS_STATS.GET_PARAM(PNAME=>'N

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

DBMS_STATS.AUTO_INVALIDATE

下面，筆者將透過一系列的實驗，來證明no_invalidate引數取值的效果。

2、no_invalidate取值為YES

取值為YES，表示不經心共享遊標失效動作，即使這個過程中，共享的遊標已經不是最優的執行計劃。

我們建立實驗資料表。

SQL> create table t as select * from dba_objects;

Table created

SQL> create index idx_t_id on t(object_id);

Index created

--第一次統計量收集

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

PL/SQL procedure successfully completed

目標SQL語句，注意：出於篇幅原因，筆者將結果遮蔽。

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

統計資訊

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

164 recursive calls

0 db block gets

23 consistent gets

0 physical reads

(有省略……)

1 rows processed

此時shared pool中情況如下，出現第一個執行計劃快取物件。

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 1 1

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(sql_id=>'cnb0ktgvms6vq'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

SQL_ID cnb0ktgvms6vq, child number 0

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

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

Plan hash value: 514881935

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

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

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

| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 11 | 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

此時，最優的執行計劃是索引路徑。在shared pool中有一個父遊標和子游標（version count=1），執行次數為1。

第二次執行之後，Shared Pool中有共享現象。相同的共享遊標執行兩次。

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 2 1

之後，我們更新資料，修改資料分佈結構。

SQL> update t set object_id=1000;

72729 rows updated

SQL> commit;

Commit complete

此時，如果執行SQL語句，我們發現依然是使用原有的索引路徑。此時全部T表中object_id都是1000，走索引不是好的選擇。

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

已選擇72729行。

統計資訊

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

0 recursive calls

0 db block gets

11157 consistent gets

0 physical reads

72729 rows processed

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 3 1

此時的路徑依然是Index Range Scan。這個明顯是由於統計量的過時，外加遊標共享，引起的錯誤路徑。下面我們重新收集一下統計量，採用no_invaliate為true的情況。

SQL> exec dbms_stats.flush_database_monitoring_info;

PL/SQL procedure successfully completed

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

PL/SQL procedure successfully completed

新統計量生成，我們使用explain plan檢視一下，此時SQL應該採用的執行計劃是什麼？

SQL> explain plan for select /*+demo*/object_id, owner from t where object_id=1000;

Explained

SQL> select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

Plan hash value: 1601196873

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

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

| 0 | SELECT STATEMENT | | 72722 | 639K| 266 (1)| 00:00:04 |

|* 1 | TABLE ACCESS FULL| T | 72722 | 639K| 266 (1)| 00:00:04 |

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

Predicate Information (identified by operation id):

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

1 - filter("OBJECT_ID"=1000)

13 rows selected

此時，FTS全表掃描是更好的選擇。但是我們檢視一下實際執行時候，路徑情況。

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

已選擇72729行。

統計資訊

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

0 recursive calls

0 db block gets

10907 consistent gets

0 physical reads

0 redo size

72729 rows processed

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 4 1

此時，Oracle依然選擇了原來的Index路徑，原有的shared cursor沒有失效！！如果我們此時將shared pool清空，新的FTS執行計劃也就生成。

SQL> alter system flush shared_pool;

System altered

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

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

已選擇72729行。

統計資訊

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

243 recursive calls

0 db block gets

5855 consistent gets

0 physical reads

72729 rows processed

--新的shared cursor形成

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 1 1

--FTS執行計劃

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(sql_id => 'cnb0ktgvms6vq'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

SQL_ID cnb0ktgvms6vq, child number 0

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

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

Plan hash value: 1601196873

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

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

| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 266 (100)| |

|* 1 | TABLE ACCESS FULL| T | 72722 | 639K| 266 (1)| 00:00:04 |

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

Predicate Information (identified by operation id):

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

1 - filter("OBJECT_ID"=1000)

18 rows selected

結論：當我們使用no_invalidate為true的時候，原有的shared cursor不會被失效，可以支援共享。只有當被age out或者flush out出shared pool之後，新執行計劃才能生成。

3、no_invalidate=false

下面我們看看取值為false的情況，實驗場景相同。為避免影響，我們重新構建資料表。

SQL> drop table t purge;

Table dropped

SQL> alter system flush shared_pool;

System altered

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

第一次執行SQL語句，形成Index路徑執行計劃。

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

統計資訊

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

164 recursive calls

0 db block gets

23 consistent gets

1 rows processed

SQL> select sql_id, executions, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT

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

cnb0ktgvms6vq 1 1

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(sql_id=>'cnb0ktgvms6vq'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

SQL_ID cnb0ktgvms6vq, child number 0

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

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

Plan hash value: 514881935

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

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

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

| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 11 | 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

第二次執行相同SQL，我們可以看到生成的shared cursor進行共享。

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME

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

cnb0ktgvms6vq 2 1 2014-01-06/00:04:29

修改資料object_id取值，改變資料分佈。

SQL> update t set object_id=1000;

72729 rows updated

SQL> commit;

Commit complete

第三次執行。

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

已選擇72729行。

統計資訊

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

0 recursive calls

0 db block gets

11157 consistent gets

72729 rows processed

此時shared cursor狀態如下：

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME

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

cnb0ktgvms6vq 3 1 2014-01-06/00:04:29

執行計劃是進行Index Range Scan動作。

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(sql_id=>'cnb0ktgvms6vq'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

SQL_ID cnb0ktgvms6vq, child number 0

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

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

Plan hash value: 514881935

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

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

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

| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 11 | 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

收集統計量，使用no_invalidate為false取值。

SQL> exec dbms_stats.flush_database_monitoring_info;

PL/SQL procedure successfully completed

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

PL/SQL procedure successfully completed

第四次執行過程。

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

已選擇72729行。

統計資訊

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

141 recursive calls

0 db block gets

5835 consistent gets

72729 rows processed

SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/%';

SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME

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

cnb0ktgvms6vq 1 1 2014-01-06/00:04:29

注意：在相同的sql_id情況下，version_count和executions都為1。Executions是不可能減少的。所以，這個父遊標是新生成的！

此時，執行計劃如下：

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(sql_id=>'cnb0ktgvms6vq'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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

SQL_ID cnb0ktgvms6vq, child number 0

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

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

Plan hash value: 1601196873

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

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

| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 266 (100)| |

|* 1 | TABLE ACCESS FULL| T | 72722 | 639K| 266 (1)| 00:00:04 |

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

Predicate Information (identified by operation id):

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

1 - filter("OBJECT_ID"=1000)

18 rows selected

這也就是說明了，新的執行計劃已經生成了！也就是原有的遊標被廢棄。

結論：當我們收集統計量使用no_invalidate為false的時候，原有的共享遊標被失效，下一次在執行SQL的時候，Oracle會重新為其生成執行計劃，也就是一次hard parse過程。

True和false取值是比較簡單的。我們接下來討論dbms_stats.auto_invalidate取值情況。

Oracle 統計量NO_INVALIDATE引數配置（上）

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