面试宝典:介绍下Oracle数据库动态性能视图 V$HANG_INFO

好的，我们来对 Oracle 19C 数据库中的 V$HANG_INFO 动态性能视图进行一次全面、深入的解析。这个视图是诊断数据库“挂起”或严重性能瓶颈的终极工具之一。

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1. 作用与概述

V$HANG_INFO 视图用于检测和分析数据库中的“挂起”（Hang）或严重阻塞情况。它提供了一种结构化的方式来识别会话之间的阻塞链，并帮助定位导致系统停滞的根本原因。

• 核心目的： 它不是用来监控常规等待事件的，而是专门用于诊断那些导致数据库部分或整体失去响应、会话长时间卡住的严重问题。
• 数据生成： 该视图的内容不是持续存在的。它通常是在执行特定的诊断操作（如运行 ORADEBUG HANGANALYZE）或数据库实例自动检测到严重问题时，动态生成一份分析快照。
• 输出内容： 该视图展示了会话之间的等待关系图（Wait Graph），以树形结构清晰地显示出“谁在阻塞谁”，并指出阻塞的资源和等待的事件。

2. 使用场景

此视图在以下紧急场景中至关重要：

1. 数据库挂起诊断：

   • 当大量用户报告他们的会话停止响应，或整个数据库操作极其缓慢近乎停滞时，DBA 使用此视图来识别阻塞链的根源。

2. 严重性能瓶颈分析：

   • 当 V$SESSION 和 V$SESSION_WAIT 显示大量会话在等待同一个或少数几个事件时，使用此视图可以快速理清这些会话之间的依赖和阻塞关系。

3. 死锁与复杂阻塞：

   • 虽然Oracle能自动解决普通的行级死锁，但更复杂的死锁（如由存储过程逻辑、队列锁等引起的）或长时间的串行阻塞，需要借助此视图进行深入分析。

4. Proactive Health Check (可选)：

   • 在系统压力较大时，也可以主动运行hang analyze来检查是否存在潜在的阻塞风险。

3. 字段含义详解

V$HANG_INFO 视图的字段描述了阻塞链中的会话、它们的关系以及等待的详细信息。

字段名称	数据类型	含义说明
BLOCKING_TREE	VARCHAR2(512)	这是最关键的字段。它以一种可视化的树形结构展示会话之间的阻塞关系。 • <- 表示“被…阻塞” • \ 表示一个分支 • 数字和:表示树的层级 例如：<-123 <-456 表示会话456阻塞了会话123。
BLOCKING_SESSION	NUMBER	直接阻塞当前会话的会话标识符(SID)。如果为NULL，则表示该会话是阻塞链的根，或者没有被其他会话阻塞。
BLOCKED_SESSION	NUMBER	当前被阻塞的会话标识符(SID)。
BLOCKING_CHAIN_SIGNATURE	VARCHAR2(128)	阻塞链的签名哈希值。用于唯一标识一个特定的阻塞场景。相同的签名意味着是同一个根本原因引起的挂起。
CHAIN_ID	NUMBER	当前阻塞链的唯一标识符。一个挂起事件可能包含多个独立的阻塞链。
CHAIN_SIGNATURE	VARCHAR2(128)	阻塞链的详细签名，比 BLOCKING_CHAIN_SIGNATURE 包含更多信息。
WAIT_EVENT	VARCHAR2(64)	被阻塞会话正在等待的事件名称（如：enq: TX - row lock contention）。
WAIT_TIME	NUMBER	等待时间（单位：秒）。
SESSION_ID	NUMBER	会话的SID。通常是 BLOCKED_SESSION 的值。
SERIAL#	NUMBER	会话的序列号（SERIAL#）。与 SESSION_ID 一起唯一标识一个会话。
PID	NUMBER	操作系统进程标识符(PID)。
PROCESS_NAME	VARCHAR2(5)	进程名称（如：ora, java）。
SQL_ID	VARCHAR2(13)	当前正在执行的SQL语句的ID。可与 V$SQL 关联查看SQL文本。
SQL_CHILD_NUMBER	NUMBER	SQL语句的子游标号。
MODULE	VARCHAR2(64)	会话的模块名称（通常由应用程序设置）。
ACTION	VARCHAR2(64)	会话的动作名称（通常由应用程序设置）。
CLIENT_IDENTIFIER	VARCHAR2(64)	客户端标识符。
DETECTION_TIME	DATE	检测到挂起/生成此分析结果的时间。
ORIGIN	VARCHAR2(64)	此分析结果的来源。例如：ORADEBUG HANGANALYZE 或 DIAG Process。
RESOLVED	VARCHAR2(5)	指示此挂起问题是否已被解决（YES/NO）。

4. 相关视图与基表

• 相关动态性能视图：

  • V$SESSION / V$SESSION_WAIT： 这是诊断阻塞问题的起点。通过 BLOCKING_SESSION 字段可以初步找到谁在阻塞谁。V$HANG_INFO 是对这些信息的自动化、图形化深度分析。
  • V$LOCK： 查看当前持有的锁和申请的锁，是理解 enq: 等待事件的基础。
  • V$SQL： 通过 SQL_ID 关联，查看阻塞链中会话正在执行的具体SQL语句。
  • DBA_HIST_ACTIVE_SESS_HISTORY (ASH)： 用于查询历史挂起事件，但不如 V$HANG_INFO 的实时分析直接和清晰。
  • V$DIAG_HANG_INFO： 在某些版本中，这可能是一个更底层或相关的诊断视图。

• 基表（Underlying Base Table）：

  • V$HANG_INFO 没有传统意义上的持久化基表。它的数据是在调用 ORADEBUG HANGANALYZE 或由数据库诊断进程（DIAG）自动触发时，动态生成在内存中的一份快照。
  • 执行 hang analyze 时，Oracle 会：
    1. 暂停系统状态片刻（以一种尽可能减少影响的方式）。
    2. 遍历所有活动会话，构建一个等待图（Wait Graph），分析循环等待或长等待链。
    3. 将分析结果格式化并输出到跟踪文件（通常位于 diag/rdbms/<db_name>/<instance_name>/trace 目录下，文件名包含 _hang_）。
    4. 同时，也将分析结果的摘要信息填充到 V$HANG_INFO 视图中，供DBA直接查询。
  • 因此，该视图的内容是瞬态的，每次分析都会覆盖上一次的结果。

5. 底层详细原理

1. ** Hang Analyze 的工作机制**：

   • 当调用 ORADEBUG HANGANALYZE 时，它会向数据库实例发送一个指令。
   • 一个专门的诊断进程（DIAG）会接管并执行以下操作：
     • 获取系统状态： 以一种协调的方式，快速捕获所有活动会话的当前状态（包括它们正在等待什么、持有什么资源、被谁阻塞等）。
     • 构建等待图： 基于收集到的数据，构建一个有向图。节点是会话，边表示“阻塞”关系（Session A -> waits for -> Resource held by -> Session B）。
     • 分析图： 查找图中的环（Cycle，即死锁）和长链（Long Chain，即串行阻塞）。
     • 生成报告： 将分析结果以文本形式写入跟踪文件，并以结构化的方式填充到 V$HANG_INFO 视图中。

2. BLOCKING_TREE 的生成：

   • 这是算法的核心输出。Oracle 从那些没有被其他会话阻塞的“根”会话（通常是空闲会话或真正持有资源的会话）开始，递归地向下遍历，为每个被阻塞的会话构建一个树形字符串。
   • 这个字符串直观地展示了整个阻塞的层次结构，使DBA一眼就能看出问题的全貌。

3. 与死锁检测的区别：

   • Oracle 后台进程 LMON 会定期检测并解决普通的行级死锁（通过回滚其中一个事务）。
   • HANGANALYZE 更强大，它能检测到 LMON 可能无法自动解决的复杂挂起情况，例如由闩锁（latch）、互斥量（mutex）、缓冲区忙等待等引起的挂起，或者虽然不构成死锁但导致系统性能雪崩的长时间阻塞。

6. 相关知识点介绍

• ORADEBUG 工具： 这是一个非常强大但危险的Oracle诊断工具，通常只在Oracle支持人员的指导下使用。生成hang analyze的命令是：

  -- 需要SYSDBA权限
  SQL> ORADEBUG hanganalyze 3
  -- 级别3是常用级别，表示收集详细信息。
  -- 执行后，即可查询 V$HANG_INFO 视图。
  

• 常见挂起原因：

  • 锁竞争： 未提交的事务长期持有行锁（enq: TX - row lock contention）。
  • 闩锁/互斥量竞争： 热点块、共享池/缓冲区库缓存争用（latch: shared pool, library cache: mutex X）。
  • IO 问题： 存储性能瓶颈导致所有会话等待 db file sequential read 或 db file scattered read。
  • 繁忙的日志： 日志文件同步慢（log file sync）会阻塞所有提交操作。
  • 系统资源耗尽： CPU、内存耗尽导致调度异常。

• 安全警告： 在系统负载极高时，运行 ORADEBUG HANGANALYZE 可能会加剧系统负担，导致“雪上加霜”。因此，操作需谨慎。

7. 常用查询 SQL

1. 获取完整的挂起分析报告（最常用）
在执行 ORADEBUG HANGANALYZE 3 后，立即运行此查询。

SELECT blocking_tree,
       blocked_session,
       blocking_session,
       wait_event,
       wait_time,
       sql_id,
       module,
       action
FROM v$hang_info
ORDER BY blocking_tree, blocked_session;

2. 查找阻塞链的根源（顶级阻塞者）

SELECT DISTINCT blocking_session
FROM v$hang_info
WHERE blocking_session IS NOT NULL
MINUS
SELECT blocked_session
FROM v$hang_info;
-- 这个查询找到那些阻塞别人但自己不被阻塞的会话，他们很可能是根源。

3. 查看特定阻塞链的详细信息

SELECT *
FROM v$hang_info
WHERE chain_id = 1 -- 假设Chain ID是1
ORDER BY blocking_tree;

4. 关联 V$SQL 获取阻塞者正在执行的SQL

SELECT h.blocking_tree,
       h.blocked_session,
       h.wait_event,
       s.sql_text
FROM v$hang_info h
LEFT JOIN v$sql s ON h.sql_id = s.sql_id
WHERE h.blocking_session IS NOT NULL;

5. 检查挂起是否解决（比较不同时间点的分析）

-- 第一次分析
-- ORADEBUG HANGANALYZE 3
-- SELECT ... FROM V$HANG_INFO;

-- 采取干预措施（如kill会话）后，再次分析
-- ORADEBUG HANGANALYZE 3
SELECT detection_time, chain_id, blocked_session, resolved
FROM v$hang_info
ORDER BY detection_time DESC;
-- 观察 RESOLVED 字段和新的分析中是否还有阻塞链。

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总结

V$HANG_INFO 是Oracle数据库提供的一个高级诊断“CT机”。它不用于日常监控，而是在系统出现严重性能危机时，用于进行一次性、深层次的病理分析。

它的核心价值在于：

• 可视化阻塞关系： 通过 BLOCKING_TREE 字段，将复杂的会话等待关系以一目了然的树形图呈现，极大简化了诊断过程。
• 定位根本原因： 快速准确地找到导致系统挂起的“罪魁祸首”会话和SQL。
• 指导解决措施： 分析结果直接指导DBA采取最有效的措施，例如终止哪个会话可以最有效地解除阻塞。

掌握 V$HANG_INFO 和 ORADEBUG HANGANALYZE 的使用，是DBA从“普通运维”走向“性能专家”和“故障排查医生”的重要标志。它是在数据库生命攸关时刻的终极诊断工具。

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