Oracle索引塊分裂split資訊彙總

guocun09發表於2022-08-04
Oracle索引

索引塊分裂概念介紹

 

索引中的資料塊 按照其作用分為：root block 根塊、branch block  枝塊、leaf block 葉塊。

 

root block根塊：

  • 根塊是索引的入口
  • 對於一個索引而言根塊的DBA data block address是固定的

 

Branch Block:

  • 中間的媒介塊， root指向branch ，branch指向 leaf
  • 資料格式 <Child DBA> <Sseparator>

 

Leaf  Block:

  • 最低階別的索引塊
  • 實際資料存放在leaf blocks中
  • 資料格式<Flag> <Lock> <Keydata> <Key> <NonKey>

index btree

 

oracle中的索引塊分裂主要分成 以下幾種：

  • leaf node 90-10 splits
  • leaf node 50-50 splits
  • branch node splits
  • root node splits

 

索引塊分裂index block split 發生在 當某一個 索引塊(root branch leaf) 的空閒空間不足以容納新加入的記錄時， 一般來說INSERT是引起索引塊分裂的主要操作。


按照 不同的 索引塊分類， 其分裂行為可以分為：

  • Leaf Block Split
  • Branch Block Split
  • Root Block Split

按照 leaf Block Split 分裂時的行為 又可以分為：

leaf node 90-10 splits    插入到索引leaf block葉子塊中的索引鍵是該塊中最大的鍵值(包括塊中已刪除的索引鍵值)。 在此種情況下實施 90-10 split( 實際是 99-1 )，原葉子塊仍保持99%的full， 而到另一個空的葉子塊中插入該條新的最大鍵值記錄。如圖：

 

90-10 split

 

leaf node 90-10 splits  行為的次數可透過v$sysstat檢視 中leaf node 90-10 splits獲得，AWR中也有對應記錄：

leaf node split

leaf node 50-50 splits   當插入到索引葉子塊中的索引鍵值不是該塊中的最大值時(包括塊中已刪除的索引鍵值)， 將發生 50/50 split分裂， 這意味著有一半索引記錄仍存在當前塊，而另一半資料移動到新的葉子塊中。

 

leaf node 50-50 splits  行為的次數可透過 v$sysstat檢視 中的 (leaf node splits)-(leaf node 90-10 splits)獲得，AWR中也是類似:

Oracle索引塊分裂split資訊彙總


如上圖中， 則在該AWR效能報告覆蓋的時間中leaf node 50-50 split 發生了(1320-267)=1053 次


50-50 block split

 

Branch Block  50-50 Split  由於不斷的索引葉塊分裂需要將新的leaf block的資訊加入到branch block中，當branch block沒有足夠空間容納新的記錄時，又會引發branch block的 Split 。  branch block的split 是50-50的，即將一半記錄移動到新的branch block中。

 

Branch Block  50-50 Split   行為的次數可透過 v$sysstat檢視 中的branch node splits獲得，AWR中也是類似:

branch node splits

 

Root Block 50-50 Split    root block 根塊實際是一種特殊的branch block, 當root block 50-50 split分裂發生時將分配2個新的資料塊， 分裂將一半的資料移動到一個新塊中，另一半資料移動到另一個新塊中。  並更新原來的root block，使之指向那2個新的資料塊，實際上是2個branch block了。


但是root block的資料塊位置本身沒有變，仍舊是原來的那個資料塊。 當root block split發生時 會導致索引的高度上升。


Root Block 50-50 Split   行為的次數可透過 v$sysstat檢視 中的root node splits獲得，AWR中也是類似:

root node splits

 索引的高度 height 視乎 索引中記錄的多少 、Leaf Block的數量而定，一般Height 為3~4； 舉例來說當一個索引的高度為4，但是其中包含大量刪除的記錄，那麼透過索引rebuild 往往可以降低其高度，例如從4降低到3。 假設該索引再次插入了大量的資料，造成leaf block不斷分裂，最終導致root block 再次分裂， 索引高度從3再次上升到4，在這個root block split 的過程中可能短期內阻塞索引的DML維護，導致程式等待” enqueue TX: index contention” ， 這在OLTP環境中是很常見的問題， 所以一般不推薦在OLTP環境中rebuild index，雖然rebuild index能夠減少索引碎片回收空間 ，但由於rebuild index可能導致索引高度降級，所以對於OLTP環境的索引rebuild 需要慎重。

  

等待事件

當索引塊分裂發生時， 負責實施分裂 split 的程式會持有 相關的佇列鎖enqueue TX 鎖， 直到該程式完成Split操作才會釋放該enqueue Tx，在這個過程中負責split的程式需要找到合適的新塊並將對應的資料移動到該新塊中。  若在此split過程中，有其他程式INSERT資料到該索引塊中，則將進入 enq: TX – index contention等待事件，直到split結束enqueue TX被釋放。

 

負責split的程式需要找到一個合適的新塊， 其會優先尋找本index 已分配的空間中的 free block， 這些free block應當是100% free的，但是在Oracle 的segment bitmap block 中只區分 0%-25%，25%-50%, 50%-75%, 75%-100% 使用率的資料塊， 即無法直接區分 0%-25%使用率的資料塊中哪些是100% free的資料塊，  Oracle這樣做的目的是 為了重用資料塊，以避免過度分配空間。   當oracle發現沒有可重用的資料塊時才會擴充套件索引空間並移動分裂資料。

這個在split 過程中 尋找可複用的free block的過程稱之為failed probes on index block reclamation，在正常的情況下這種找尋可複用塊的過程是很快的 ，但是如果 恰好遇到 物理讀緩慢或者 全域性的資料塊爭用時，該過程可能變得很慢，這將直接導致split 變慢， 進而導致大量INSERT程式長時間等待enq: TX – index contention。

 

RAC中的索引塊分裂

 在RAC環境中 由於全域性緩衝塊的爭用 以及 全域性佇列的爭用， 在RAC private network 心跳網路傳輸存在效能瓶頸的情況下可能導致 負責split工作的程式在分裂過程中遇到 例如 gc buffer busy、gc current block busy、gc current split等等待事件，這將極大拖慢 split的速度，導致大量INSERT程式長時間等待enq: TX – index contention。

  SQL> select name from v$sysstat where name like '%split%' order by name;

NAME
------------------------------------------------------------------------
branch node splits
index compression (ADVANCED HIGH) leaf block 90_10 splits faile
index compression (ADVANCED HIGH) leaf block splits avoided
index compression (ADVANCED LOW) reorg avoid split
leaf node 90-10 splits
leaf node splits
queue splits
root node splits

 

轉自：askmac


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