Oracle SQL 性能优化技巧整理

    1.选用适合的ORACLE优化器

     ORACLE的优化器共有3种

     A、RULE (基于规则) b、COST (基于成本) c、CHOOSE (选择性)

     设置缺省的优化器，可以通过对init.ora文件中OPTIMIZER_MODE参数的各种声明，如RULE，COST，CHOOSE，ALL_ROWS，FIRST_ROWS 。你当然也在SQL句级或是会话(session)级对其进行覆盖。

     为了使用基于成本的优化器(CBO， Cost-Based Optimizer) ，你必须经常运行analyze 命令，以增加数据库中的对象统计信息(object statistics)的准确性。

     如果数据库的优化器模式设置为选择性(CHOOSE)，那么实际的优化器模式将和是否运行过analyze命令有关。如果table已经被analyze过，优化器模式将自动成为CBO ，反之，数据库将采用RULE形式的优化器。

在缺省情况下，ORACLE采用CHOOSE优化器，为了避免那些不必要的全表扫描(full table scan) ，你必须尽量避免使用CHOOSE优化器，而直接采用基于规则或者基于成本的优化器。

  2.访问Table的方式

     ORACLE采用两种访问表中记录的方式：
     A、全表扫描
          全表扫描就是顺序地访问表中每条记录。ORACLE采用一次读入多个数据块(database block)的方式优化全表扫描。
     B、通过ROWID访问表
          你可以采用基于ROWID的访问方式情况，提高访问表的效率， ROWID包含了表中记录的物理位置信息。ORACLE采用索引(INDEX)实现了数据和存放数据的物理位置(ROWID)之间的联系。通常索引提供了快速访问ROWID的方法，因此那些基于索引列的查询就可以得到性能上的提高。

3.共享SQL语句

     为了不重复解析相同的SQL语句，在第一次解析之后，ORACLE将SQL语句存放在内存中。这块位于系统全局区域SGA(system global area)的共享池(shared buffer pool)中的内存可以被所有的数据库用户共享。因此，当你执行一个SQL语句(有时被称为一个游标)时，如果它和之前的执行过的语句完全相同，ORACLE就能很快获得已经被解析的语句以及最好的执行路径。ORACLE的这个功能大大地提高了SQL的执行性能并节省了内存的使用。
     可惜的是ORACLE只对简单的表提供高速缓冲(cache buffering)，这个功能并不适用于多表连接查询。
     数据库管理员必须在init.ora中为这个区域设置合适的参数，当这个内存区域越大，就可以保留更多的语句，当然被共享的可能性也就越大了。
     当你向ORACLE提交一个SQL语句，ORACLE会首先在这块内存中查找相同的语句。这里需要注明的是，ORACLE对两者采取的是一种严格匹配，要达成共享，SQL语句必须完全相同(包括空格，换行等)。
     数据库管理员必须在init.ora中为这个区域设置合适的参数，当这个内存区域越大，就可以保留更多的语句，当然被共享的可能性也就越大了。
     共享的语句必须满足三个条件：
     A、字符级的比较：当前被执行的语句和共享池中的语句必须完全相同。
     B、两个语句所指的对象必须完全相同：
     C、两个SQL语句中必须使用相同的名字的绑定变量(bind variables)。

4.选择最有效率的表名顺序(只在基于规则的优化器中有效)

     ORACLE的解析器按照从右到左的顺序处理FROM子句中的表名，因此FROM子句中写在最后的表(基础表 driving table)将被最先处理。在FROM子句中包含多个表的情况下，你必须选择记录条数最少的表作为基础表。当ORACLE处理多个表时，会运用排序及合并的方式连接它们。首先，扫描第一个表(FROM子句中最后的那个表)并对记录进行派序，然后扫描第二个表(FROM子句中最后第二个表)，最后将所有从第二个表中检索出的记录与第一个表中合适记录进行合并。
     如果有3个以上的表连接查询，那就需要选择交叉表(intersection table)作为基础表，交叉表是指那个被其他表所引用的表。

5.WHERE子句中的连接顺序

     ORACLE采用自下而上的顺序解析WHERE子句，根据这个原理，表之间的连接必须写在其他WHERE条件之前，那些可以过滤掉最大数量记录的条件必须写在WHERE子句的末尾。

6.SELECT子句中避免使用 ' * '

     当你想在SELECT子句中列出所有的COLUMN时，使用动态SQL列引用 '*' 是一个方便的方法。不幸的是，这是一个非常低效的方法。实际上，ORACLE在解析的过程中，会将'*' 依次转换成所有的列名，这个工作是通过查询数据字典完成的，这意味着将耗费更多的时间。

7.减少访问数据库的次数

     当执行每条SQL语句时，ORACLE在内部执行了许多工作：解析SQL语句，估算索引的利用率，绑定变量，读数据块等等。由此可见，减少访问数据库的次数，就能实际上减少ORACLE的工作量。

8.使用DECODE函数来减少处理时间

     使用DECODE函数可以避免重复扫描相同记录或重复连接相同的表。

9.整合简单，无关联的数据库访问

     如果你有几个简单的数据库查询语句，你可以把它们整合到一个查询中(即使它们之间没有关系)

10.删除重复记录

11.用TRUNCATE替代DELETE

     当删除表中的记录时，在通常情况下，回滚段(rollback segments ) 用来存放可以被恢复的信息。如果你没有COMMIT事务，ORACLE会将数据恢复到删除之前的状态(准确地说是恢复到执行删除命令之前的状况)。

     而当运用TRUNCATE时，回滚段不再存放任何可被恢复的信息。当命令运行后，数据不能被恢复。因此很少的资源被调用，执行时间也会很短。

 

12.尽量多使用COMMIT

     只要有可能，在程序中尽量多使用COMMIT，这样程序的性能得到提高，需求也会因为COMMIT所释放的资源而减少
     COMMIT所释放的资源：
     A、回滚段上用于恢复数据的信息。
　  B、被程序语句获得的锁。
     C、 redo log buffer 中的空间。
     D、ORACLE为管理上述3种资源中的内部花费。

13.计算记录条数

     和一般的观点相反，count(*) 比count(1)稍快，当然如果可以通过索引检索，对索引列的计数仍旧是最快的。例如 COUNT(EMPNO)

14.用Where子句替换HAVING子句

     避免使用HAVING子句，HAVING 只会在检索出所有记录之后才对结果集进行过滤。这个处理需要排序，总计等操作。如果能通过WHERE子句限制记录的数目，那就能减少这方面的开销。

 

15.减少对表的查询

     在含有子查询的SQL语句中，要特别注意减少对表的查询。

16.通过内部函数提高SQL效率。

17.使用表的别名(Alias)

     当在SQL语句中连接多个表时，请使用表的别名并把别名前缀于每个Column上。这样一来，就可以减少解析的时间并减少那些由Column歧义引起的语法错误。

18.用EXISTS替代IN

     在许多基于基础表的查询中，为了满足一个条件，往往需要对另一个表进行联接。在这种情况下，使用EXISTS(或NOT EXISTS)通常将提高查询的效率。

19.用NOT EXISTS替代NOT IN

     在子查询中，NOT IN子句将执行一个内部的排序和合并。无论在哪种情况下，NOT IN都是最低效的 (因为它对子查询中的表执行了一个全表遍历)。为了避免使用NOT IN ，我们可以把它改写成外连接(Outer Joins)或NOT EXISTS。

20.用表连接替换EXISTS

     通常来说，采用表连接的方式比EXISTS更有效率

21.用EXISTS替换DISTINCT

     当提交一个包含一对多表信息(比如部门表和雇员表)的查询时，避免在SELECT子句中使用DISTINCT。一般可以考虑用EXIST替换

Oracle内存结构(三)----Process Memory的详细信息

The Process Memory:
  除了SGA(System Global Area)之外,Oracle进程还使用下面三个全局区:
  The Process Global Area (PGA)
  The User Global Area (UGA)
  The Call Global Area (CGA)

 很多人都搞不清楚PGA和UGA两者之间的区别,实际上两者之间的区别跟一个进程和一个会话之间的区别是类似的.尽管说进程和会话之间一般都是一对一的关系,但实际上比这个更复杂.一个很明显的情况是MTS配置,会话往往会比进程多得多.在这种配置下,每一个进程会有一个PGA,每一个会话会有一个UGA.PGA所包含的信息跟会话是无任何关联的,而UGA包含的信息是以特定的会话为基础的.

 The PGA:

 进程全局区(PGA即可以理解)为Process Global Area,也可以理解为Program Global Area.它的内存段是在进程私有区(Process Private Memory而不是在共享区(Shared Memory它是个全局区意味着它包含了所有代).)码有可能进入的全局变量和数据结构,但是它是不被所有进程共享的.每个Oracle的服务器进程都包含有属于自己的PGA,它只包含了本进程的相关特定信息.PGA中的结构不需要由latches来保护,因为其它的进程是不能进入到这里面来访问的.

 PGA包含的是有关进程正在使用的操作系统资源信息以及进程的状态信息,而其它的进程所使用的Oracle的共享资源是在SGA中.PGA是私有的而不是共享的,这个机制是有必要的,因为当进程死掉后可以把这些资源清除和释放掉.

 PGA包含两个主要区域:Fixed PGA和Variable PGA或称为PGA Heap. Fixed PGA的作用跟Fixed SGA是类似的,都包含原子变量(不可分的),小的数据结构和指向Variable PGA的指针.

  Variable PGA是一个堆.它的Chunks可以从Fixed Table X$KSMPP查看得到,这个表的结构跟前面有提到的X$KSMSP是相同的.PGA包含了一些有 HEAP关Fixed Table的永久性内存,它跟某些参数的设置有依赖关系.这些参数包含DB_FILES,LOG_FILES,CONTROL_FILES.

  The UGA:

  UGA(User Global Area)包含的是特定会话的信息,有如下一些:

 所打开游标的持续和运行时间内的区域

 包的状态信息,特定的变量

  Java会话状态

 可以用的ROLES

 被ENABLE的跟踪事件

 起作用的NLS参数设置

 打开的DBLINK

 会话的入口控制

 跟PGA一样,UGA也由两区组成:Fixed UGA和Variable UGA,也称为UGA HEAP. Fixed UGA包含了大约70个原子变量,小的数据结构和指向Variable UGA的指针.

  UGA HEAP中的Chunks可以从它们自己的会话中通过查看表X$KSMUP获得相关信息,这个表的结构跟X$KSMSP是一样的.UGA HEAP包含了一些有关fixed tables的永久性内存段,跟一些参数的设置有依赖关系.这些参数有OPEN_CURSORS,OPEN_LINKS,和MAX_ENABLE_ROLES.

  UGA在内存中的位置依赖于会话的配置方式.如果会话连接的配置方式是专用服务器模式(DDS)即是一个会话对应一个进程,则UGA是放在PGA中的.在PGA中,Fixed UGA是其中的一个Chunk,而UGA HEAP是PGA的一个子堆(Subheap).如果会话连接是配置为共享服务器模式(MTS), Fixed UGA是SHARED POOL中的一个Chunk,而UGA HEAP则是SHARED POOL中的子堆(Subheap)

  The CGA:

 跟其它的全局区不同,Call Global Area是短暂性存在的.它只有在调用数据期间存在,一般是在对实例的最低级别的调用时才需要CGA,如下:

 分析一个SQL语句

 执行一个SQL语句

 取出一个SELECT语句的输出

 一个单独的CGA在递归调用时是需要的.在SQL语句的分析过程中,对数据字典信息的递归调用是需要的,因为要对SQL语句进行语法分析,还有在语句的优化期间要计算执行计划.执行PL/SQL块时在处理SQL语句的执行时也是需要递归调用的,在DML语句的执行时要处理触发器执行也是需要递归调用的.

 不管UGA是放在PGA中还是在SGA中,CGA都是PGA的一个子堆(Subheap).这个事实的一个重要推论是在一个调用的期间会话必须是一个进程.对于在一个MTS的Oracle数据库进程应用开发时关于这一点的理解是很重要的.如果相应的调用较多,就得增加processes的数量以适应调用的增加.

 没有CGA中的数据结构,CALLS是没法工作的.而实际上跟一次CALL相关的数据结构一般都是放在UGA中,如SQL AREA,PL/SQL AREA和SORT AREA它们都必须在UGA中,因为它们要在各CALLS之间要一直存在并且可用.而CGA中所包含的数据结构是要在一次CALL结束后能够释放的.例如CGA包含了关于递归调用的信息,直接I/O BUFFER等还有其它的一些临时性的数据结构.

  Java Call Memory也是在CGA中.这一段内存比Oracle的其它内存段管理得更密集.它分成三个Space: Stack Space, New Space, Old Space.在New Space和Old Space中不再被参考使用的Chunks,根据它们在使用期间的长度及SIZE的不同,在调用的执行过程中将被当成不用的Chunks收集起来.New Space Chunks很多次的不用的Chunks的反复收集过程中没有被收集的Chunks将会被放到Old Space Chunks中.这是在Oracle内存管理中唯一的一个废物收集(garbage collection),其它的Oracle内存段都是释放Dead Chunks.

  Process Memory Allocation

 跟SGA不一样的是,SGA在实例启动之后SIZE就已经是定下来的,而PGA的SIZE是会增长的.通过使用malloc()或者sbrk()系统调用来为进程增加堆数据段大小而使得PGA的SIZE的增长.OS的新虚拟内存会被做为PGA HEAP中的一个新的区被加到PGA中来.这些区一般只几KB大,如果有需要,Oracle将会给分配上千个区.

 操作系统对每个进程的堆数据段的增长是有限制的.大部分的情况是操作系统的内存参数进行限制(kernel parameter: MAXDSIZ),有一些情况它的缺省值是可以以每个进程为基准进行修改的.对于所有的进程,操作系统对整个虚拟内存也有一个系统全局性的限制,这个限制跟系统的SWAP SPACE相关.一旦超过了这两个限制,Oracle的进程在执行中会遇到ORA-4030错误.

  ORA-4030这个错误的产生一般不是因为每个进程的资源限制而是因为SWAP SPACE空间不足造成.为了诊断这个问题可以使用操作系统的一些选项来查看SWAP SPACE的使用情况.另外,在一些操作系统中,Oracle包含了一个工具叫maxmem,它可以用来查看每个进程可以被分配的堆数据段的最大SIZE以及哪一个限制是第一次超过的.

 如果这个问题的出现是因为SWAP SPACE空间不足,而且换页的动作非常频繁而且较多,则需要减少系统一级的虚拟内存的使用,这个可以通过减少进程数也可以通过减少每个进程的内存限制.如果换页动作不频繁而且比较少,则需要调大SWAP SPACE SIZE.

 

Process Memory Deallocation:

  Oracle堆的增长比它们的收缩要来得容易,当然它们的SIZE也是可以收缩的.在V$MYSTAT和V$SESSTAT视图中,session的统计信息session uga memory和session pga分 memory别显示了当前session的UGA和PGA的内存大小,包含内部的空闲空间.相应的统计信息session uga memory和 session pga分 memory maxmax别显示了在session的生存期间所使用过得最大的UGA和最大的PGA.

  UGA和PGA只有在特定的操作后才会收缩,这些操作如一次磁盘排序的合并操作,或者用程序DBMS_SESSION.FREE_UNUSED_USER_MEMORY显示释放内存.只有整个free heap extent会被释放给父堆或者是进程堆数据段,所以有一部分的内部free space在内存释放后仍然存在于subheap中.

 在大多的操作系统环境下,Oracle是不会减少进程堆数据段也不会释放虚拟内存并将其返还给操作系统的.所以从一个操作系统的查看中,一个Oracle的进程将会把虚拟内存SIZE作为HWM而保留着.如果有必要时,Oracle是会将一些没用的虚拟内存页换页出去的.因为这个原因,有关Oracle进程的虚拟内存页的操作系统统计信息都是很难理解的.所以一般用的是Oracle内部统计信息来代替使用操作系统的统计信息.

 程序DBMS_SESSION只能在.FREE_UNUSED_USER_MEMORY连接是配置为MTS模式的应用才能使用.这个最好是少点使用,因为它只释放大的包的array变量所占用的内存返还给Large Pool或者是Shared Pool.一般地,UGA HEAP的内存应该首先被释放,可以通过指派新的空array给array变量使用,也可以通过调用程序DBMS_SESSION.RESET_PACKAGE.