如何保持Oracle資料庫SQL效能的穩定性

lhrbest發表於2017-04-17

如何保持Oracle資料庫SQL效能的穩定性



使用Oracle資料庫的應用系統,有時出現SQL效能突然變差,特別是對於OLTP型別系統執行頻繁的核心SQL,如果出現效能問題,通常會影響整個資料庫的效能,進而影響整個系統的正常執行。這是常常遇到的問題,也是一些DBA的挑戰。

1、SQL效能變差原因分析

SQL的效能變差,通常是在SQL語句重新進行了解析,解析時使用了錯誤的執行計劃出現的。


下列情況是SQL會重新解析的原因:

  • SQL語句沒有使用繫結變數,這樣SQL每次執行都要解析。

  • SQL長時間沒有執行,被刷出SHARED POOL,再次執行時需要重新解析。

  • 在SQL引用的物件(表、檢視等)上執行了DDL操作,甚至是結構發生了變化,比如建了一個索引。

  • 對SQL引用的物件進行了許可權更改。

  • 重新分析(收集統計資訊)了SQL引用的表和索引,或者表和索引統計資訊被刪除。

  • 修改了與效能相關的部分引數。

  • 重新整理了共享池。

  • 當然重啟資料庫也會使所有SQL全部重新解析。


SQL重新解析後,跟以前相比,效能突然變差,通常是下列原因:

1. 表和索引的優化統計資訊被刪除,或者重新收集後統計資訊不準確。重新收集統計資訊通常是由於收集策略(方法)不正確引起。比如對分割槽表使用analyze命令而不是用dbms_stats包、收集統計資訊時取樣比例過小等等。Oracle優化器嚴重依賴於統計資訊,如果統計資訊有問題,則很容易導致SQL不能使用正確的執行計劃。


2. SQL繫結變數窺探(bind peeking),同時繫結變數對應的列上有直方圖;或者繫結變數的值變化範圍過大、分割槽資料分佈極不均勻:


1) 繫結變數的列上有直方圖:

假如表orders儲存所有的訂單,state列有3種不同的值:0表示未處理,1表示處理成功完成,2表示處理失敗。State列上有一個索引,表中絕大部分資料的state列為1,0和2佔少數。有下面的SQL:

select * from orders where state=:b1


這裡:b1是變數,在大多數情況下這個值為0,則應該使用索引,但是如果SQL被重新解析,而第一次執行時應用傳給變數b1值為1,則不會使用索引,採用全表掃描的方式來訪問表。對於繫結變數的SQL,只在第一次執行時才會進行繫結變數窺探,並以此確定執行計劃,該SQL後續執行時全部按這個執行計劃。這樣在後續執行時,b1變數傳入的值為0的時候,仍然是第一次執行時產生的執行計劃,即使用的是全表掃描,這樣會導致效能很差。


2) 繫結變數的值變化範圍過大
同樣假如orders表有一列created_date表示一筆訂單的下單時間,orders表裡面儲存了最近1年的資料,有如下的SQL:

select * from orders where created_date >=:b1;


假如大多數情況下,應用傳入的b1變數值為最近幾天內的日期值,那麼SQL使用的是created_date列上的索引,而如果b1變數值為5個月之前的一個值,那麼就會使用全表掃描。與上面描述的直方圖引起的問題一樣,如果SQL第1次執行時傳入的變數值引起的是全表掃描,那麼將該SQL後續執行時都使用了全表掃描,從而影響了效能。


3) 分割槽資料量不均勻:
對於範圍和列表分割槽,可能存在各個分割槽之間資料量極不均勻的情況下。比如分割槽表orders按地區area進行了分割槽,P1分割槽只有幾千行,而P2分割槽有200萬行資料。同時假如有一列product_id,其上有一個本地分割槽索引,有如下的SQL:

select * from orders where area=:b1 and produce_id=:b2;


這條SQL由於有area條件,因此會使用分割槽排除。如果第1 次執行時應用傳給b1變數的值正好落在P1分割槽上,很可能導致SQL採用全表掃描訪問,如前面所描述的,導致SQL後續執行時全部使用了全表掃描。


3. 其他原因,比如表做了類似於MOVE操作之後,索引不可用,對索引進行了更改。當然這種情況是屬於維護不當引起的問題,不在本文討論的範圍。


綜上所述,SQL語句效能突然變差,主要是因為繫結變數和統計資訊的原因。注意這裡只討論了突然變差的情況,而對於由於資料量和業務量的增加效能逐步變差的情況不討論。


2、如何保持SQL效能的穩定


為保持SQL效能或者說是執行計劃的穩定性,需要從以下幾個方面著手:

1. 規劃好優化統計資訊的收集策略。對於Oracle 10g來說,預設的策略能夠滿足大部分需求,但是預設的收集策略會過多地收集列上的直方圖。由於繫結變數與直方圖固有的矛盾,為保持效能穩定,對使用繫結變數的列,不收集列上的直方圖;對的確需要收集直方圖的列,在SQL中該列上的條件就不要用繫結變數。


統計資訊收集策略,可以考慮對大部分表,使用系統預設的收集策略,而對於有問題的,可以用DBMS_STATS.LOCK_STATS鎖定表的統計資訊,避免系統自動收集該表的統計資訊,然後編寫指令碼來定製地收集表的統計資訊。指令碼中類似如下:


EXEC dbms_stats.unlock_table_stats...
EXEC dbms_stats.gather_table_stats...
EXEC dbms_stats.lock_table_stats...


2. 修改SQL語句,使用HINT,使SQL語句按HINT指定的執行計劃進行執行。這需要修改應用,同時需要逐條SQL語句進行,加上測試和釋出,時間較長,成本較高,風險也較大。


3. 修改隱含引數” _optim_peek_user_binds”為FALSE,修改這個引數可能會引起效能問題(這裡討論的是穩定性問題)。


4. 使用OUTLINE。對於曾經出現過執行計劃突然變差的SQL語句,可以使用OUTLINE來加固其執行計劃。在10g中DBMS_OUTLN.CREATE_OUTLINE可以根據已有的執行正常的SQL遊標來建立OUTLINE。如果事先對所有頻繁執行的核心SQL使用OUTLINE加固執行計劃,將最大可能地避免SQL語句效能突然變差。


注:DBMS_OUTLN可以通過$ORACLE_HOME/rdbms/admin/dbmsol.sql指令碼來安裝。


5. 使用SQL Profile。SQL Profile是Oracle 10g之後的新功能,此處不再介紹,請參考相應的文件。


除此之外,可以調整一些引數避免潛在的問題,比如將"_btree_bitmap_plans"引數設定為FALSE(這個引數請參考網際網路上的文章或Oracle文件)。


而在實際工作中,通過使用定製的統計資訊收集策略,以及在部分系統上使用OUTLINE,系統基本上不會出現已有的SQL效能突然變差的情況。當然也有維護人員操作不當引起的SQL效能突然變差,比如建了某個索引而沒有收集統計資訊,導致SQL使用了新建的索引,而該索引並不適合於那條SQL;維護人員意外刪除了表個索引的統計資訊。







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