面试宝典:介绍下Oracle数据库动态性能视图 V$SESS_IO

好的，我们来详细解析 Oracle 19c 数据库中一个专注于 I/O 统计的会话级视图：V$SESS_IO。

V$SESS_IO 提供了会话级别的 I/O 相关统计信息的累计值。它是 V$SESSTAT 的一个子集，但专门聚焦于与块访问（逻辑I/O）和物理I/O 最直接相关的关键指标，是快速诊断会话 I/O 行为和性能瓶颈的专用工具。

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一、字段含义详解

V$SESS_IO 的字段非常直观，全部围绕 I/O 展开。以下是所有字段的详细说明：

字段名	数据类型	描述	重要说明与性能解读
SID	NUMBER	会话标识符 (Session Identifier)。	与 V$SESSION.SID 直接对应，是关联会话上下文的键。
BLOCK_GETS	NUMBER	会话发起的缓存获取总数。此即 consistent gets 和 db block gets 的总和。	此值基本等同于 V$SESSTAT 中的 session logical reads。是衡量SQL工作量的核心指标。
CONSISTENT_GETS	NUMBER	在一致性读模式下获取的块数。主要用于查询，以保证读取的数据是查询开始时间点的一致快照。	高的 CONSISTENT_GETS 通常意味着复杂的查询或大量回滚以构建CR块。
DB_BLOCK_GETS	NUMBER	在当前模式（CURRENT）下获取的块数。主要用于INSERT, UPDATE, DELETE操作，获取最新的块版本。	DML操作频繁的会话此值会较高。
PHYSICAL_READS	NUMBER	会话从磁盘执行物理读的总次数。这是真正产生磁盘I/O的操作。	关键指标。高的 PHYSICAL_READS 表示该会话是I/O压力的主要来源，可能正在执行全表扫描或缺乏索引。
BLOCK_CHANGES	NUMBER	会话修改的块数。	此值等同于 V$SESSTAT 中的 db block changes。代表DML操作的活跃度，与重做日志生成量强相关。
PHYSICAL_WRITES	NUMBER	会话导致Buffer Cache中的脏块被写入磁盘的总次数。	注意：这是DBWn进程写入的次数，不一定由该会话直接发起。
PHYSICAL_READS_DIRECT	NUMBER	会话通过直接路径读方式从磁盘读取的次数（通常绕过Buffer Cache）。	常见于并行查询、全表扫描提示(/*+ FULL */)、PCA分配等操作。
PHYSICAL_WRITES_DIRECT	NUMBER	会话通过直接路径写方式直接写入磁盘的次数（绕过Buffer Cache）。	常见于直接路径加载（/*+ APPEND */）、ADG备库的日志应用、数据泵等操作。
OPTIMIZED_PHYSICAL_READS	NUMBER	通过智能扫描（Exadata）、存储索引等技术优化的物理读次数。	Exadata环境特有指标，表示节省的I/O次数。

核心指标关系总结：

• BLOCK_GETS = CONSISTENT_GETS + DB_BLOCK_GETS ≈ session logical reads
• 缓存命中率 (Buffer Cache Hit Ratio) 计算公式：
  (BLOCK_GETS - PHYSICAL_READS) / BLOCK_GETS * 100
  注意：会话级命中率可能因单次大批量操作而失真，需谨慎解读。

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二、核心原理与底层机制

1. 数据来源与底层基表

V$SESS_IO 和 V$SESSTAT 一样，是一个动态性能视图，其数据来源于 SGA 中为每个会话分配的内存结构。每个会话在 PGA/UGA 中都有一个区域用于存储其 I/O 统计项的计数器。

其底层源是 X$ 表，通常是 X$KSLESI（或类似结构）。这些 X$ 表直接映射了 SGA 中用于存储所有会话 I/O 统计信息的计数器数组。

• 工作原理：
  1. 会话创建：新会话建立时，Oracle 在内存中为其 I/O 统计计数器分配空间并清零。
  2. 活动计数：
     • 当会话从 Buffer Cache 获取一个块时，BLOCK_GETS、CONSISTENT_GETS 或 DB_BLOCK_GETS 相应增加。
     • 当需要从磁盘读取块到 Buffer Cache 时，PHYSICAL_READS 增加。
     • 当会话修改一个块时，BLOCK_CHANGES 增加。
     • 当 DBWn 进程将属于该会话修改过的脏块写入磁盘时，PHYSICAL_WRITES 增加。
     • 当会话发起直接路径I/O操作时，PHYSICAL_READS_DIRECT 或 PHYSICAL_WRITES_DIRECT 增加。
  3. 实时查询：查询 V$SESS_IO 即直接读取内存中的这些计数器值，性能极高。
  4. 会话终止：会话结束，计数器的内存被释放，记录消失。

2. 与 V$SESSTAT 的关系

V$SESS_IO 可以看作是 V$SESSTAT 的一个预连接、预过滤的专项视图。以下等式在大多数情况下成立：

SELECT s.sid,
       SUM(CASE sn.name WHEN 'session logical reads' THEN ss.value ELSE 0 END) as logical_reads,
       SUM(CASE sn.name WHEN 'physical reads' THEN ss.value ELSE 0 END) as physical_reads,
       SUM(CASE sn.name WHEN 'db block changes' THEN ss.value ELSE 0 END) as block_changes
FROM v$sesstat ss
JOIN v$statname sn ON (ss.statistic# = sn.statistic#)
JOIN v$session s ON (ss.sid = s.sid)
WHERE sn.name IN ('session logical reads', 'physical reads', 'db block changes')
GROUP BY s.sid;

上述查询的结果与查询 V$SESS_IO 是等价的。V$SESS_IO 的优势在于无需关联 V$STATNAME，查询更简单、更快速，专用于I/O分析。

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三、常用查询 SQL 示例

1. 查看所有会话的 I/O 情况，并按物理读排序（快速定位I/O消耗大户）

   SELECT sio.sid,
          s.username,
          s.program,
          s.sql_id,
          sio.block_gets,
          sio.consistent_gets,
          sio.db_block_gets,
          sio.physical_reads,
          ROUND((sio.block_gets - sio.physical_reads) / 
                NULLIF(sio.block_gets, 0) * 100, 2) AS cache_hit_ratio
   FROM v$sess_io sio
   JOIN v$session s ON sio.sid = s.sid
   WHERE s.type = 'USER'
   ORDER BY sio.physical_reads DESC;
   

2. 查找正在执行大量直接路径I/O的会话（常见于并行查询或数据加载）

   SELECT sio.sid, s.username, s.module, s.action, s.sql_id,
          sio.physical_reads_direct,
          sio.physical_writes_direct
   FROM v$sess_io sio
   JOIN v$session s ON sio.sid = s.sid
   WHERE (sio.physical_reads_direct > 0 OR sio.physical_writes_direct > 0)
     AND s.status = 'ACTIVE'
   ORDER BY sio.physical_reads_direct DESC;
   

3. 计算当前会话自身的 I/O 统计（类似于 V$MYSTAT 的I/O版本）

   SELECT sio.block_gets,
          sio.consistent_gets,
          sio.db_block_gets,
          sio.physical_reads,
          sio.block_changes,
          ROUND((sio.block_gets - sio.physical_reads) / 
                NULLIF(sio.block_gets, 0) * 100, 2) AS cache_hit_ratio_pct
   FROM v$sess_io sio
   WHERE sio.sid = (SELECT sid FROM v$mystat WHERE rownum = 1);
   

4. 监控高DML负载的会话（检查数据修改频率）

   SELECT sio.sid, s.username, s.program, s.sql_id,
          sio.block_changes, -- 修改的块数
          sio.physical_writes -- 引发的物理写次数
   FROM v$sess_io sio
   JOIN v$session s ON sio.sid = s.sid
   WHERE sio.block_changes > 10000
   ORDER BY sio.block_changes DESC;
   

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四、主要应用场景

1. 快速定位 I/O 瓶颈源：
   当数据库出现 I/O 压力时，DBA 可以立即查询 V$SESS_IO，按 PHYSICAL_READS 或 PHYSICAL_READS_DIRECT 降序排列，迅速识别出哪些会话是导致磁盘读操作的“元凶”，并进一步关联 V$SESSION 找到对应的 SQL 语句。

2. 分析 SQL 语句效率：
   结合 V$SESSION.SQL_ID，可以分析高 BLOCK_GETS（逻辑读）的SQL。一条SQL如果逻辑读极高，通常意味着访问方式低效（如全表扫描）、缺少索引或索引选择度不高。

3. 监控特殊操作：
   直接路径操作（*_DIRECT）会绕过 Buffer Cache，对系统的影响与传统I/O不同。此视图可用于监控数据泵导入导出、并行查询、直接路径加载等操作的进行情况和资源消耗。

4. 评估工作负载特征：
   通过观察 CONSISTENT_GETS 与 DB_BLOCK_GETS 的比例，可以了解会话是偏向于查询（OLAP）还是数据修改（OLTP）。

5. 容量规划与资源评估：
   在业务高峰期采集 V$SESS_IO 的快照，可以了解不同应用或模块产生的 I/O 负载，为存储规划、缓存调整提供数据依据。

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五、相关视图

• V$SESSION：必须关联的视图。提供会话的上下文信息（用户、程序、状态、当前SQL等）。
• V$SESSTAT：提供更全面的会话统计信息，V$SESS_IO 是其关于I/O部分的预定义子集。
• V$STATNAME：统计项名称字典表。如果需要查询 V$SESSTAT 中其他非I/O统计，需要关联此视图。
• V$SQL / V$SQLAREA：用于通过 SQL_ID 获取正在消耗大量I/O的SQL文本及其执行计划。
• V$FILESTAT：提供数据文件级别的物理I/O统计，可以与 V$SESS_IO 结合，从会话维度下钻到文件维度。

总结：V$SESS_IO 是 Oracle DBA 进行 I/O 性能诊断的“瑞士军刀”。它通过提供一组精炼、高度相关的会话级I/O累计指标，使得定位I/O问题、分析SQL效率、监控特殊负载变得异常直接和高效。在处理任何与磁盘I/O、缓存效率相关的性能问题时，这都应该是首选的查询视图之一。

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