最佳化器革命之- adaptive cursor sharing (四)

dbhelper發表於2014-11-27
請先閱讀最佳化器革命之- adaptive cursor sharing (一)
http://blog.itpub.net/22034023/viewspace-1218980/

請先閱讀最佳化器革命之- adaptive cursor sharing (二)
http://blog.itpub.net/22034023/viewspace-1222110/
請先閱讀最佳化器革命之- adaptive cursor sharing (三)

http://blog.itpub.net/22034023/viewspace-1222146/

從上面的介紹我們可以看出,ACS雖然可以解決繫結變數窺探引起的問題,更好程度的解決繫結值資料傾斜導致的問題,但是它也存在著一些缺點:
1)一旦一個SQL被標註為繫結敏感,最佳化器就要監視SQL語句處理的行數,一旦行數發生“鉅變”,就要更新v$sql_cs_histogram檢視。
2)在被標註為bind aware後,在解析階段要窺探變數的值,計算謂詞的選擇率,計算後的值要與v$sql_cs_selectivity檢視中的值做比較,看是否在已存的選擇率範圍內。一定程度上加大瞭解析的時間。這裡的解析,指的是軟解析。
3)使用ACS存在一個不穩定期,也就是SQL執行計劃一定先變糟被最佳化器識別到後,再次執行才能產生正確的執行計劃。
4)一旦SQL被刷出共享池,這個SQL還需要重複經歷ACS不穩定期到穩定器的過程。

ACS最佳實踐(很可惜有個BUG,後面會講到)
在我所負責管理的生產環境下,ACS都是關閉的,雖然我本人也對ACS做過一些研究和測試,但是就像對上面說的那些缺陷,始終還是有點敬而遠之。那有沒有什麼辦法既能使用到ACS的特性,又能一定程度避免這些缺點呢?首先我們需要介紹一個hint-bind_aware。

bind_aware的用法和作用
使用了ACS的功能後,一個遊標從bind sensitive 到 bind aware,中間有著不穩定期,如果在遊標中使用bind_aware hint後,將會使遊標的狀態直接進入bind aware,而不會經歷bind sensitive狀態。我們來透過一個例子看一看:

CREATE TABLE test
AS
SELECT ROWNUM id,
       DBMS_RANDOM.STRING('A', 12) name,
       DECODE(MOD(ROWNUM, 500), 0, 'Inactive', 'Active') status
  FROM all_objects
 WHERE ROWNUM <= 50000;


CREATE INDEX test_id_ind ON test(status);
EXEC dbms_stats.gather_table_stats(user, 'test', method_opt => 'for columns status size 254', cascade => true);

SELECT COUNT (*) cnt, status
  FROM test
GROUP BY status
/
       CNT STATUS
---------- ----------------
     14862 Active
        29 Inactive

上面的程式碼本章已經出現過幾次,主要作用是:建立了一張表,表上有一列STATUS有資料傾斜,在這列上收集直方圖。
我們來看看在對SQL增加bind aware的hint後,ACS的表現會是什麼樣。
我們首先查詢STATUS為Inactive的情況,這個值在表裡佔少數。
var a varchar2(100)
exec :a :='Inactive';

select /*+ bind_aware */ count(name) from test where status=:a;

COUNT(NAME)
-----------
         29

test@DLSP>select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null));

PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  a5fy4g63j8vzr, child number 0
-------------------------------------
select /*+ bind_aware */ count(name) from test where status=:a

Plan hash value: 2948918962


--------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |             |       |       |     2 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |             |     1 |    24 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST        |    29 |   696 |     2   (0)| 00:00:01 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | TEST_ID_IND |    29 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
--------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("STATUS"=:A)

test@DLSP>SELECT child_number, executions, buffer_gets, is_bind_sensitive,
  2        is_bind_aware
  3   FROM v$sql
  4  WHERE sql_id='a5fy4g63j8vzr';

CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS IS IS
------------ ---------- ----------- -- --
           0          1          31 Y  Y

從v$sql的is_bind_aware輸出為Y可以看出,SQL僅執行了一次就已經被標註為bind aware,沒有經歷不穩定期。我們再看下執行STATUS為Active時的表現:
test@DLSP>exec :a :='Active'
PL/SQL procedure successfully completed.

test@DLSP>select /*+ bind_aware */ count(name) from test where status=:a;


COUNT(NAME)
-----------
      14862


test@DLSP>select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null));


PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  a5fy4g63j8vzr, child number 1
-------------------------------------
select /*+ bind_aware */ count(name) from test where status=:a

Plan hash value: 1950795681

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |    17 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    24 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| TEST | 14862 |   348K|    17   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------


Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------


   2 - filter("STATUS"=:A)


test@DLSP>SELECT child_number, executions, buffer_gets, is_bind_sensitive,
  2        is_bind_aware
  3   FROM v$sql
  4  WHERE sql_id='a5fy4g63j8vzr';

CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS IS IS
------------ ---------- ----------- -- --
           0          1          31 Y  Y
           1          1          63 Y  Y
非常棒!我們更換繫結變數的值為Active後,第一次執行就已經得到了正確的執行計劃,在v$sql中也已經新增了一個entry,用來記錄新產生的遊標的執行計劃。
因此我想說什麼?
我們可以關閉ACS的功能,對有需要的SQL單獨開啟ACS的功能。可能是從阿里做DBA沿襲來的習慣,喜歡直接關閉繫結變數窺探,繫結變數窺探被關閉後,ACS也就自動關閉了。然後對有需要使用ACS的SQL,透過增加hint-OPT_PARAM('_optim_peek_user_binds' 'true') bind_aware來使用到ACS的特性,OPT_PARAM('_optim_peek_user_binds' 'true')用來在SQL語句級別開啟繫結變數窺探的功能。繫結變數窺探和ACS關閉後,就規避了上面提到的ACS的缺點。DBA可以有選擇性的對某些SQL使用ACS。當然這個對DBA要求較高,需要了解應用,瞭解表的資料分佈特點,瞭解表上的SQL的查詢特點。有些大公司已經配備了應用DBA的角色,負責開發的SQL REVIEW等工作,可以在SQL REVIEW階段裡瞭解應用的SQL,對有需要的SQL增加ACS功能。如果不能第一時間增加hint進去,也可以透過sql profile,sql patch的方式在不修改SQL語句的情況下增加一些hint繫結到SQL語句上去。(SPM baseline無效在這裡)。
如我們可以透過sql profile來對一個SQL增加ACS的功能:
test@DLSP>show parameter binds

NAME                                 TYPE                   VALUE
------------------------------------ ---------------------- ------------------------------
_optim_peek_user_binds               boolean                FALSE

test@DLSP>alter system flush shared_pool;

System altered.
test@DLSP>select  count(name) from test where status=:a;

test@DLSP>select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null));

PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  7yjf9wt1rt8a6, child number 0
-------------------------------------
select  count(name) from test where status=:a


Plan hash value: 1950795681


---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |    17 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    24 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| TEST |  7446 |   174K|    17   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------


Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------


   2 - filter("STATUS"=:A)
test@DLSP>SELECT child_number, executions, buffer_gets, is_bind_sensitive,      
  2         is_bind_aware                                                  
  3    FROM v$sql                                                          
  4   WHERE sql_id='7yjf9wt1rt8a6';                                        


CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS IS IS
------------ ---------- ----------- -- --
           0          1         113 N  N
關閉繫結變數窺探後,也就關閉了ACS的功能,SQL的bind sensitive語句被標註為N。我們透過sql profile增加hint看看。
test@DLSP>@profile
Enter value for sql_id: 7yjf9wt1rt8a6

PLAN_TABLE_OUTPUT
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  7yjf9wt1rt8a6, child number 0
-------------------------------------
select  count(name) from test where status=:a

Plan hash value: 1950795681

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |    17 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    24 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| TEST |  7446 |   174K|    17   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Outline Data
-------------

  /*+
      BEGIN_OUTLINE_DATA
      IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS
      OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('11.2.0.3')
      DB_VERSION('11.2.0.3')
      OPT_PARAM('_optim_peek_user_binds' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_skip_scan_enabled' 'false')
      ALL_ROWS
      OUTLINE_LEAF(@"SEL$1")
      FULL(@"SEL$1" "TEST"@"SEL$1")
      END_OUTLINE_DATA
  */

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("STATUS"=:A)

35 rows selected.

Enter value for hint_text: OPT_PARAM('_optim_peek_user_binds' 'true') bind_aware

Profile profile_7yjf9wt1rt8a6_dwrose created.

test@DLSP>select  count(name) from test where status=:a;

COUNT(NAME)
-----------
      14862
      
test@DLSP>SELECT child_number, executions, buffer_gets, is_bind_sensitive,      
  2         is_bind_aware                                                  
  3    FROM v$sql                                                          
  4   WHERE sql_id='7yjf9wt1rt8a6';                                        

CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS IS IS
------------ ---------- ----------- -- --
           0          1         123 Y  Y
test@DLSP>select * from table(dbms_xplan.display_cursor('7yjf9wt1rt8a6',null));


PLAN_TABLE_OUTPUT
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  7yjf9wt1rt8a6, child number 0
-------------------------------------
select  count(name) from test where status=:a


Plan hash value: 1950795681


---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |    17 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    24 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| TEST | 14862 |   348K|    17   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------


Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------


   2 - filter("STATUS"=:A)


Note
-----
   - SQL profile profile_7yjf9wt1rt8a6_dwrose used for this statement

test@DLSP>exec :a :='Inactive'


PL/SQL procedure successfully completed.

test@DLSP>select  count(name) from test where status=:a;


COUNT(NAME)
-----------
         29


test@DLSP>select * from table(dbms_xplan.display_cursor);


PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  7yjf9wt1rt8a6, child number 16
--------------------------------------
select  count(name) from test where status=:a


Plan hash value: 2948918962


--------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |             |       |       |     2 (100)|          |
|   1 |  SORT AGGREGATE              |             |     1 |    24 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST        |    29 |   696 |     2   (0)| 00:00:01 |
|*  3 |    INDEX RANGE SCAN          | TEST_ID_IND |    29 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
--------------------------------------------------------------------------------------------


Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------


   3 - access("STATUS"=:A)


Note
-----
   - SQL profile profile_7yjf9wt1rt8a6_dwrose used for this statement

但是可惜的是,11.2.0.3版本存在BUG(其他版本沒做測試),在session或system級關閉繫結變數窺探的情況下,如果使用了hint OPT_PARAM('_optim_peek_user_binds' 'true') bind_aware來使用ACS功能,每執行一次SQL,就會在共享池中生成一個執行計劃,之前產生的計劃被標註為不能共享。不能共享的原因是:user_bind_peek_mismatch。此BUG在12.0.1版本已經被修復。因此如果使用筆者所說的方式,使用前一定要做好測試。如果對於有資料傾斜的列,唯一值非常少,可以考慮直接使用文字變數,放棄繫結變數的使用。
sys@DLSP>select child_number,user_bind_peek_mismatch from v$sql_shared_cursor where sql_id='7yjf9wt1rt8a6';

CHILD_NUMBER US
------------ --
           0 N
           1 Y
           2 Y
           3 Y
           4 Y
           5 Y
           6 Y
           7 Y
           8 Y

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