專家調優秘密之改善Oracle數據庫性能

2024-08-29 13:50:54

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在過去的十年中，Oracle已經成為世界上最專業的數據庫之一。對于IT專家來說，就是要確保利用Oracle的強大特性來提高他們公司的生產力。最有效的方法之一是通過Oracle調優。它有大量的調整參數和技術來改進你的Oracle數據庫的性能。 Oracle調優是一個復雜的主題。關于調優可以寫整整一本書，不過，為了改善Oracle數據庫的性能，有一些基本的概念是每個Oracle DBA都應該遵從的。在這篇簡介中，我們將簡要地介紹以下的Oracle主題：外部調整：我們應該記住Oracle并不是單獨運行的。因此我們將查看一下通過調整Oracle服務器以得到高的性能。 Row re-sequencing以減少磁盤I/O：我們應該懂得Oracle調優最重要的目標是減少I/O。 Oracle SQL調整:Oracle SQL調整是Oracle調整中最重要的領域之一，只要通過一些簡單的SQL調優規則就可以大幅度地提升SQL語句的性能，這是一點都不希奇的。--調整Oracle排序：排序對于Oracle性能也是有很大影響的。我們首先從調整Oracle外部的環境開始。假如內存和CPU的資源不足的話，任何的Oracle調整都是沒有幫助的。外部的性能問題 Oracle并不是單獨運行的。Oracle數據庫的性能和外部的環境有很大的關系。這些外部的條件包括有： ● CPU--CPU資源的不足令查詢變慢。當查詢超過了Oracle服務器的CPU性能時，你的數據庫性能就受到CPU的限制。 ● 內存--可用于Oralce的內存數量也會影響SQL的性能，非凡是在數據緩沖和內存排序方面。 ● 網絡--大量的Net8通信令SQL的性能變慢。許多新手都錯誤的認為應該首先調整Oracle數據庫，而不是先確認外部資源是否足夠。實際上，假如外部環境出現瓶頸，再多的Oracle調整都是沒有幫助的。在檢查Oracle的外部環境時，有兩個方面是需要注重的： 1、當運行隊列的數目超過服務器的CPU數量時，服務器的性能就會受到CPU的限制。補救的方法是為服務器增加額外的CPU或者關閉需要很多處理資源的組件，例如Oracle Parallel Query。 2、內存分頁。當內存分頁時，內存容量已經不足，而內存頁是與磁盤上的交換區進行交互的。補救的方法是增加更多的內存，減少Oracle SGA的大小，或者關閉Oracle的多線程服務器。可以使用各種標準的服務器工具來得到服務器的統計數據，例如vmstat,glance,top和sar。DBA的目標是確保數據庫服務器擁有足夠的CPU和內存資源來處理Oracle的請求。以下讓我們來看一下Oracle的row-resequencing是如何能夠極大地減少磁盤I/O的。 Row-resequencing（行的重新排序）就象我們上面提到的，有經驗的Oracle DBA都知道I/O是響應時間的最大組成部分。其中磁盤I/O非凡厲害，因為當Oracle由磁盤上的一個數據文件得到一個數據塊時，讀的進程就必須等待物理I/O操作完成。磁盤操作要比數據緩沖慢10,000倍。因此，假如可以令I/O最小化，或者減少由于磁盤上的文件競爭而帶來的瓶頸，就可以大大地改善Oracle數據庫的性能。假如系統響應很慢，通過減少磁盤I/O就可以有一個很快的改善。假如在一個事務中通過按一定的范圍搜索PRimary-key索引來訪問表，那么重新以CTAS的方法組織表將是你減少I/O的首要策略。通過在物理上將行排序為和primary-key索引一樣的順序，就可以加快獲得數據的速度。就象磁盤的負載平衡一樣，行的重新排序也是很簡單的，而且也很快。通過與其它的DBA治理技巧一起使用，就可以在高I/O的系統中大大地減少響應的時間。在高容量的在線事務處理環境中（online transaction processing，OLTP），數據是由一個primary索引得到的，重新排序表格的行就可以令連續塊的順序和它們的primary索引一樣，這樣就可以在索引驅動的表格查詢中，減少物理I/O并且改善響應時間。這個技巧僅在應用選擇多行的時候有用，或者在使用索引范圍搜索和應用發出多個查詢來得到連續的key時有效。對于隨機的唯一primary-key（主鍵）的訪問將不會由行重新排序中得到好處。讓我們看一下它是如何工作的?？紤]以下的一個SQL的查詢，它使用一個索引來得到100行：

　　select　　salary　　from　　employee　　where　　last_name like 'B%';

　　這個查詢將會使用last_name_index，搜索其中的每一行來得到目標行。這個查詢將會至少使用100次物理磁盤的讀取，因為employee的行存放在不同的數據塊中。不過，假如表中的行已經重新排序為和last_name_index的一樣，同樣的查詢又會怎樣處理呢？我們可以看到這個查詢只需要三次的磁盤I/O就讀完全部100個員工的資料（一次用作索引的讀取，兩次用作數據塊的讀?。?，減少了97次的塊讀取。重新排序帶來的性能改善的程度在于在你開始的時候行的亂序性如何，以及你需要由序列中訪問多少行。至于一個表中的行與索引的排序鍵的匹配程度，可以查看數據字典中的dba_indexes和dba_tables視圖得到。在dba_indexes的視圖中，查看clustering_factor列。假如clustering_factor的值和表中的塊數目大致一樣，那么你的表和索引的順序是一樣的。不過，假如clustering_factor 的值接近表中的行數目，那就表明表格中的行和索引的順序是不一樣的。行重新排序的作用是不可以小看的。在需要進行大范圍的索引搜索的大表中，行重新排序可以令查詢的性能提高三倍。一旦你已經決定重新排序表中的行，你可以使用以下的工具之一來重新組織表格。 . 使用Oracle的Create Table As Select (CTAS) 語法來拷貝表格。 . Oracle9i自帶的表格重新組織工具。以下，我們來看以下SQL語句的調優。 SQL調優 Oracle的SQL調優是一個復雜的主題，甚至是需要整本書來介紹Oracle SQL調優的細微差別。不過有一些基本的規則是每個Oracle DBA都需要跟從的，這些規則可以改善他們系統的性能。SQL調優的目標是簡單的：消除不必要的大表全表搜索：不必要的全表搜索導致大量不必要的I/O，從而拖慢整個數據庫的性能。調優專家首先會根據查詢返回的行數目來評價SQL。在一個有序的表中，假如查詢返回少于40%的行，或者在一個無序的表中，返回少于7%的行，那么這個查詢都可以調整為使用一個索引來代替全表搜索。對于不必要的全表搜索來說，最常見的調優方法是增加索引?？梢栽诒碇屑尤霕藴实腂樹索引，也可以加入bitmap和基于函數的索引。要決定是否消除一個全表搜索，你可以仔細檢查索引搜索的I/O開銷和全表搜索的開銷，它們的開銷和數據塊的讀取和可能的并行執行有關，并將兩者作對比。在一些情況下，一些不必要的全表搜索的消除可以通過強制使用一個index來達到，只需要在SQL語句中加入一個索引的提示就可以了。在全表搜索是一個最快的訪問方法時，將小表的全表搜索放到緩存中，調優專家應該確保有一個專門的數據緩沖用作行緩沖。在Oracle7中，你可以使用alter table xxx cache語句，在Oracle8或以上，小表可以被強制為放到KEEP池中緩沖。確保最優的索引使用：對于改善查詢的速度，這是非凡重要的。有時Oracle可以選擇多個索引來進行查詢，調優專家必須檢查每個索引并且確保Oracle使用正確的索引。它還包括bitmap和基于函數的索引的使用。確保最優的JOIN操作：有些查詢使用NESTED LOOP join快一些，有些則是HASH join快一些，另外一些則是sort-merge join更快。這些規則看來簡單，不過它們占SQL調優任務的90%，并且它們也無需完全懂得Oracle SQL的內部運作。以下我們來簡單概覽以下Oracle SQL的優化。我們首先簡要查看Oracle的排序，并且看一看排序操作是如何影響性能的。調整Oracle的排序操作排序是SQL語法中一個小的方面，但很重要，在Oracle的調整中，它經常被忽略。當使用create index、ORDER BY或者GROUP BY的語句時，Oracle數據庫將會自動執行排序的操作。通常，在以下的情況下Oracle會進行排序的操作：使用Order by的SQL語句。使用Group by的SQL語句。在創建索引的時候進行table join時，由于現有索引的不足而導致SQL優化器調用MERGE SORT。當與Oracle建立起一個session時，在內存中就會為該session分配一個私有的排序區域。假如該連接是一個專用的連接(dedicated connection)，那么就會根據init.ora中sort_area_size參數的大小在內存中分配一個Program Global Area (PGA) 。假如連接是通過多線程服務器建立的，那么排序的空間就在large_pool中分配。不幸的是，對于所有的session，用做排序的內存量都必須是一樣的，我們不能為需要更大排序的操作分配額外的排序區域。因此，設計者必須作出一個平衡，在分配足夠的排序區域以避免發生大的排序任務時出現磁盤排序（disk sorts）的同時，對于那些并不需要進行很大排序的任務，就會出現一些浪費。當然，當排序的空間需求超出了sort_area_size的大小時，這時將會在TEMP表空間中分頁進行磁盤排序。磁盤排序要比內存排序大概慢14,000倍。上面我們已經提到，私有排序區域的大小是有init.ora中的sort_area_size參數決定的。每個排序所占用的大小由init.ora中的sort_area_retained_size參數決定。當排序不能在分配的空間中完成時，就會使用磁盤排序的方式，即在Oracle實例中的臨時表空間中進行。磁盤排序的開銷是很大的，有幾個方面的原因。首先，和內存排序相比較，它們非凡慢；而且磁盤排序會消耗臨時表空間中的資源。Oracle還必須分配緩沖池塊來保持臨時表空間中的塊。無論什么時候，內存排序都比磁盤排序好，磁盤排序將會令任務變慢，并且會影響Oracle實例的當前任務的執行。還有，過多的磁盤排序將會令free buffer waits的值變高，從而令其它任務的數據塊由緩沖中移走。

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