介绍exadata中的smart Scan技术

什么是Smart Scan？

Smart Scan是Oracle Exadata的核心特性之一，也是Exadata实现高性能的关键黑科技。
它的核心理念是：
让存储层主动参与SQL处理，将数据过滤、投影等工作下推到存储服务器执行，从而大幅减少需要传输到数据库节点的数据量，提升性能。

对比传统存储

在传统数据库架构中：

• 数据库节点从存储设备读取整块数据到内存。
• 在数据库节点内过滤不需要的数据，进行SQL处理。
• 大量无用数据传输，占用带宽，浪费CPU资源。

在Exadata Smart Scan中：

• 数据过滤和部分SQL处理直接在存储服务器（Exadata Storage Server）上执行。
• 只有真正需要的数据才传回数据库服务器。
• 大幅降低数据传输量和数据库服务器负担。

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Smart Scan的主要功能

1. Predicate Filtering（谓词过滤）

• SQL中的WHERE条件下推到存储服务器。
• 只返回符合条件的行，丢弃不符合条件的数据。

例子：

SELECT * FROM orders WHERE order_status = 'CLOSED'; 

• 传统方式：读整个表的数据到数据库节点，然后过滤。
• Smart Scan：在存储服务器直接筛选order_status='CLOSED'的行，丢掉其他数据，只返回符合条件的行。

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2. Column Projection（列投影）

• SQL中的SELECT子句所需的列下推到存储层。
• 只返回查询需要的列，而不是整个数据块。

例子：

SELECT order_id, order_date FROM orders; 

• 传统方式：读取整个表每行的所有列。
• Smart Scan：只读取并返回order_id和order_date列。

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3. Storage Index（存储索引）

• Exadata存储服务器会自动维护存储索引，记录每个存储区域（cell storage region）中：
  • 最小值、最大值
  • NULL信息
• 读取时，如果谓词条件（WHERE条件）与某个区域的存储索引完全不匹配，Exadata直接跳过该区域。

加速效果：避免无意义的磁盘扫描。

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4. Automatic Decompression（智能压缩处理）

• 对于压缩表（Hybrid Columnar Compression，HCC），Smart Scan可以直接在存储层解压并过滤。
• 避免解压整个表块到数据库服务器，只传回符合条件的行。

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5. Join Filtering（动态分区剪裁）

• 对于分区表连接，Smart Scan可以根据主表的过滤条件，动态推断并裁剪子表的读取范围。
• 类似“Bloom Filter”的效果，减少扫描数据量。

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Smart Scan的核心价值

✅ 减少I/O传输量
✅ 降低数据库服务器CPU负担
✅ 最大化利用存储层的计算能力
✅ 提升OLAP和DSS查询性能

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触发条件

Smart Scan的触发条件

• 数据存储在Exadata存储服务器（Cell Storage）。
• 数据表启用了Direct Path Read（直读路径），如：
  • 全表扫描（Full Table Scan）
  • 全索引扫描（Full Index Scan）
  • 并行查询（Parallel Query）

注意：Smart Scan一般不会对基于索引的单行查询（Index Lookup）生效，因为它们走的是buffer cache，无法利用存储层智能处理。

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适用场景

Smart Scan特别适合：

• **数据仓库（DWH）**场景。
• 大表全表扫描。
• 复杂报表查询、分析查询。
• ETL场景中大量批量数据操作。

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总结

传统存储	Exadata Smart Scan
数据全部传输到数据库服务器	只传输过滤后数据
数据过滤在数据库服务器执行	数据过滤下推到存储服务器
高I/O和高CPU消耗	低I/O和低CPU消耗
存储设备是无智能设备	存储设备参与SQL执行

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关键点回顾

• 📍 存储层过滤（Predicate Filtering）
• 📍 列投影（Column Projection）
• 📍 存储索引（Storage Index）
• 📍 智能解压（Decompression）
• 📍 动态剪裁（Join Filtering）