Oracle数据库SQL的内存结构:父游标、子游标等介绍

原创于 2025-09-13 10:18:54 发布 · 626 阅读

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好的，我们将深入探讨 Oracle 共享池中最为核心的内存结构之一：SQL 游标（Cursor） 的存储方式，特别是 父游标（Parent Cursor） 和 子游标（Child Cursor） 的层次结构。理解这个概念是进行 SQL 调优、解决性能问题的基石。

1. 核心概念：为什么需要父游标和子游标？

官方/专业解释

Oracle 引入父游标和子游标的概念，主要是为了高效地管理和共享 SQL 语句的执行计划，同时处理一种特殊情况：即两条文本完全相同的 SQL 语句，可能因执行环境的不同而需要生成不同的执行计划。

通俗解释

想象一个学校的教务处（共享池）。

一位老师提交了一份名为《2023级物理期末考试A卷》的试卷（SQL文本）。
教务处看到试卷名，就会去档案柜里找是不是已经有同名的试卷（在父游标中查找）。
他们发现，档案柜里《2023级物理期末考试A卷》的文件夹（父游标）下面，竟然有好几份答案（执行计划）：
- 答案一（子游标1）：适用于普通班（优化器模式=ALL_ROWS）。
- 答案二（子游标2）：适用于尖子班（优化器模式=FIRST_ROWS）。
- 答案三（子游标3）：使用了和答案一不同的物理试卷（schema下有一张同名但结构不同的表）。

教务处需要根据班级的不同情况（执行环境），从同一个文件夹里拿出不同的答案来批改试卷。父游标和子游标的机制就是为了高效、准确地管理这种“一题多解”的情况。

2. 父游标 (Parent Cursor)

官方/专业解释

父游标是库缓存（Library Cache）中一个基础结构，它代表了一个被提交的 SQL 语句的原始文本。

键（Key）：父游标的唯一标识是 SQL 文本的哈希值。只要 SQL 文本有一个字符不同（包括空格、大小写），其哈希值就不同，从而会产生一个全新的、不同的父游标。
内容：它主要存储指向 SQL 文本的指针，以及一个指向子游标链表的指针。它本身不包含可执行的计划信息。
目的：提供对 SQL 文本的快速查找，并作为管理多个可能执行计划的入口点。

通俗解释

父游标就是档案柜里写有《2023级物理期末考试A卷》的那个文件夹的标签页。它的核心作用是：

快速检索：让你能通过试卷名称快速找到对应的文件夹。
管理多版本：这个文件夹里可以存放多份不同的答案（子游标）。

3. 子游标 (Child Cursor)

官方/专业解释

子游标是附属于某个父游标的结构，它包含了执行该 SQL 语句所需的所有具体信息。一个父游标下可以有一个或多个子游标。

键（Key）：子游标的唯一性由一组 执行环境（Execution Environment） 决定，这包括：
- 优化器模式（OPTIMIZER_MODE）
- 涉及的表/视图/存储过程的模式（Schema）对象定义（例如，不同用户下同名的表结构可能不同）
- 系统环境（如 NLS_SORT 等参数）
- 绑定变量的类型和长度（在初次解析时）
- 等等…
内容：它存储了真正的“干货”：
- 解析树（Parse Tree）
- 执行计划（Execution Plan）
- 执行环境
- 统计信息（执行次数、逻辑读等）

通俗解释

子游标就是文件夹里那份具体的《A卷答案》。但是，给普通班的答案和给尖子班的答案是不同的。

为什么需要多个子游标？：因为考试环境变了。
- 场景一：同一个SQL，一个用户SCOTT执行和一个用户HR执行，他们名下可能都有EMPLOYEES表，但表结构、索引、数据量完全不同，必须生成两份不同的执行计划（两个子游标）。
- 场景二：同一个SQL，第一次执行时优化器目标是ALL_ROWS（批量最优），第二次执行时被会话级修改为FIRST_ROWS（快速响应最优），这也会产生两个子游标。

“一父多子”的结构使得完全相同的SQL文本可以在不同的环境下拥有最优的执行计划。

4. 库缓存装载与查找过程

当一条新SQL语句到来时，库缓存如何工作？

哈希与查找：对SQL文本计算哈希值，在库缓存中寻找对应的父游标。
情况A：未找到父游标（硬解析）：
- 创建一个新的父游标。
- 然后创建一个新的子游标。
- 进行完整的解析：语法、语义检查、优化、生成执行计划。
- 将执行计划等信息存入新创建的子游标中。
- 这是一个成本高昂的过程。
情况B：找到父游标，然后查找子游标：
- 获取当前SQL的执行环境（用户、优化器模式等），生成一个子游标键。
- 在父游标下的子游标链表中，寻找匹配该键的子游标。
- 情况B1：找到匹配的子游标（软解析/软软解析）：
  - 直接使用找到的执行计划，这是性能最佳的方式。
- 情况B2：未找到匹配的子游标（硬解析）：
  - 在已有的父游标下，创建一个新的子游标。
  - 进行完整的解析，并将结果存入这个新的子游标。
  - 这被称为 “硬解析，但找到父游标”，比情况A的硬解析稍快一点，因为不需要创建父游标结构了。

5. 相关查询与管理 SQL 命令

查询 1：查看父游标信息（`V$SQLAREA`）

V$SQLAREA 视图主要提供父游标级别的聚合信息。每条记录代表一个唯一的 SQL 文本。

SELECT sql_id, -- 父游标的唯一标识
       sql_text,
       version_count, -- 关键！此父游标下有多少个子游标
       executions,
       parse_calls,
       loaded_versions -- 当前加载在内存中的子游标数量
FROM v$sqlarea 
WHERE sql_text LIKE '%SELECT * FROM employees%'
ORDER BY executions DESC;

关键字段 version_count：如果这个值很高（例如 > 5），说明这条SQL文本在不同环境下产生了多个执行计划，这可能正常，也可能意味着潜在问题（如绑定变量窥探导致的不稳定）。

查询 2：查看子游标详细信息（`V$SQL`）

V$SQL 视图提供了子游标级别的详细信息。同一SQL文本（sql_id相同）可能有多条记录，每条代表一个子游标。

SELECT sql_id,
       child_number, -- 子游标编号
       plan_hash_value, -- 执行计划的哈希值。不同则意味着执行计划不同
       executions,
       optimizer_mode,
       parsing_schema_name, -- 解析该SQL的用户（执行环境的一部分）
       is_bind_sensitive, -- 是否对绑定变量值敏感
       is_bind_aware       -- 是否是感知绑定变量值的游标（自适应游标共享）
FROM v$sql 
WHERE sql_id = 'ayr58h1qvg3up' -- 替换为具体的sql_id
ORDER BY child_number;

这个查询可以清楚地展示一个SQL文本有多少个“孩子”（执行计划），以及每个孩子的特点。

查询 3：诊断子游标过多的原因

如果发现某个 sql_id 的 version_count 异常高，可以用以下查询深入分析各个子游标的不同之处。

SELECT child_number,
       plan_hash_value,
       optimizer_mode,
       parsing_schema_name,
       executions,
       buffer_gets,
       cpu_time
FROM v$sql
WHERE sql_id = 'ayr58h1qvg3up'
ORDER BY child_number;

如果 plan_hash_value 不同，说明执行计划确实不同。然后需要结合 optimizer_mode, parsing_schema_name 等字段分析导致计划不同的原因。

查询 4：查看子游标无法共享的原因

这是一个更高级的诊断，使用 DBMS_XPLAN 包来直接查看优化器为什么不能共享游标。

SELECT *
FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR(sql_id => 'ayr58h1qvg3up', cursor_child_no => 0));

SELECT *
FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR(sql_id => 'ayr58h1qvg3up', cursor_child_no => 1));

通过对比两个不同 child_number 的执行计划输出，可以清楚地看到优化器环境、访问路径等的差异。

管理命令：

钉住游标：防止重要的游标被 aged out 出共享池。

EXEC DBMS_SHARED_POOL.KEEP('ayr58h1qvg3up', 'C'); -- 'C' for Cursor

刷新单个游标（11g+）：比刷新整个共享池更安全。

EXEC DBMS_SHARED_POOL.PURGE('&address, &hash_value', 'C');
-- address和hash_value可以从v$sql中查询得到

解决绑定变量相关问题：如果子游标过多是由于绑定变量窥探导致执行计划不稳定，可以考虑使用 SQL Plan Baseline 来固定一个最优的执行计划。

总结

理解父游标和子游标的结构，使你能够深入诊断SQL共享性问题、解析开销过高的问题以及执行计划不稳定的问题，是进行数据库性能优化的核心能力之一。

欢迎关注我的公众号《IT小Chen》

Oracle数据库SQL的内存结构:父游标、子游标等介绍

1. 核心概念：为什么需要父游标和子游标？

官方/专业解释

通俗解释

2. 父游标 (Parent Cursor)

官方/专业解释

通俗解释

3. 子游标 (Child Cursor)

官方/专业解释

通俗解释

4. 库缓存装载与查找过程

5. 相关查询与管理 SQL 命令

查询 1：查看父游标信息（V$SQLAREA）

查询 2：查看子游标详细信息（V$SQL）

查询 3：诊断子游标过多的原因

查询 4：查看子游标无法共享的原因

管理命令：

总结

查询 1：查看父游标信息（`V$SQLAREA`）

查询 2：查看子游标详细信息（`V$SQL`）