读书笔记-《基于Oracle的SQL优化》-第二章-1

简介: 第二章:Oracle里的执行计划2.1 什么是执行计划Oracle用来执行目标SQL语句的这些步骤的组合就被称为执行计划。执行计划可以分为如下三个部分:1、目标SQL的正文、SQL ID和其执行计划所对应的的PLAN HASH VALUE。
第二章:Oracle里的执行计划
2.1 什么是执行计划
Oracle用来执行目标SQL语句的这些步骤的组合就被称为执行计划。
执行计划可以分为如下三个部分:
1、目标SQL的正文、SQL ID和其执行计划所对应的的PLAN HASH VALUE。
2、执行计划的主体部分。
可以看到Oracle在执行目标SQL时所用的内部执行步骤,这些步骤的执行顺序,所对应的的谓词信息、列信息,优化器评估出来执行这些步骤后返回结果集的Cardinality、成本等内容。
执行计划行前*字符指执行步骤有对应的驱动或者过滤查询条件,这个星号对应的具体的驱动或过滤查询条件可以从执行计划的“Predicate Information(identified y operation id)”中找到。实际上,这部分内饿哦那个就是上述执行步骤所对应的谓词信息。access表示驱动查询条件。
3、执行计划的额外补充信息。
是否使用动态采样(dynamic sampling)
是否使用Cardinality Feedback(Oracle 11g中引入的修正执行计划中返回结果集的Cardinality的一种技术手段)
是否使用SQL Profile(Oracle 10g中引入的调整、稳定执行计划的一种方法)。

2.2 如何查看执行计划
(1)、explain plan命令
按F5,PL/SQL Developer就调用explain plan命令,F5只是explain plan命令上的一层封装而已。
语法:
explain plan for + 目标SQL
select * from table(dbms_xplan.display)
执行explain plan命令,则Oracle就将解析目标SQL所产生的执行计划的具体执行步骤写入PLAN_TABLE$,随后执行的select * from table(dbms_xplan.display)只是从PLAN_TABLE$中将这些具体执行步骤以格式化的方式显示出来。PLAN_TABLE$是一个ON COMMIT PRESERVE ROWS的GLOBAL TEMPORARY TABLE,所以这里Oracle可以做到各个session只能看到自己执行的SQL所产生的执行计划,并且各个session往PLAN_TABLE$写入执行计划的过程互不干扰。
SQL>  select dbms_metadata.get_ddl('TABLE', 'PLAN_TABLE$', 'SYS') from dual;
  CREATE GLOBAL TEMPORARY TABLE "SYS"."PLAN_TABLE$"
   (    "STATEMENT_ID" VARCHAR2(30),
        "PLAN_ID" NUMBER,
        "TIMESTAMP" DATE,
        "REMARKS" VARCHAR2(4000),
        "OPERATION" VARCHAR2(30),
        "OPTIONS" VARCHAR2(255),
        "OBJECT_NODE" VARCHAR2(128),
        "OBJECT_OWNER" VARCHAR2(30),
        "OBJECT_NAME" VARCHAR2(30),
        "OBJECT_ALIAS" VARCHAR2(65),
        "OBJECT_INSTANCE" NUMBER(*,0),

        "OBJECT_TYPE" VARCHAR2(30),
        "OPTIMIZER" VARCHAR2(255),
        "SEARCH_COLUMNS" NUMBER,
        "ID" NUMBER(*,0),
        "PARENT_ID" NUMBER(*,0),
        "DEPTH" NUMBER(*,0),
        "POSITION" NUMBER(*,0),
        "COST" NUMBER(*,0),
        "CARDINALITY" NUMBER(*,0),
        "BYTES" NUMBER(*,0),
        "OTHER_TAG" VARCHAR2(255),
        "PARTITION_START" VARCHAR2(255),
        "PARTITION_STOP" VARCHAR2(255),

        "PARTITION_ID" NUMBER(*,0),
        "OTHER" LONG,
        "OTHER_XML" CLOB,
        "DISTRIBUTION" VARCHAR2(30),
        "CPU_COST" NUMBER(*,0),
        "IO_COST" NUMBER(*,0),
        "TEMP_SPACE" NUMBER(*,0),
        "ACCESS_PREDICATES" VARCHAR2(4000),
        "FILTER_PREDICATES" VARCHAR2(4000),
        "PROJECTION" VARCHAR2(4000),
        "TIME" NUMBER(*,0),
        "QBLOCK_NAME" VARCHAR2(30)
   ) ON COMMIT PRESERVE ROWS

Oracle 10g及其以上版本,explain plan命令在执行后确实将解析目标SQL所产生的执行计划的具体步骤写入了PLAN_TABLE$,随后执行的select * from table(dbms_xplan.display)只是从PLAN_TABLE$中将具体执行步骤以格式化的方式显示出来。
SQL> select count(*) from sys.plan_table$;
  COUNT(*)
----------
         0

SQL> select sid from v$mystat where rownum < 2;
      SID
----------
      1178

SQL> select count(*) from v$mystat;
  COUNT(*)
----------
       604

SQL> select saddr from v$session where sid=1178;  
SADDR
----------------
00000001EEC37778

SQL> select count(*) from v$transaction where ses_addr='00000001EEC37778';
  COUNT(*)
----------
         0

SQL> select count(*) from v$locked_object;
  COUNT(*)
----------
         0

SQL> explain plan for select empno, ename, dname from scott.emp, scott.dept where emp.deptno=dept.deptno;
Explained.

SQL> set long 90000
SQL> set heading off
SQL> set serveroutput on size 1000000

SQL> select operation, options, object_name, id, cardinality, cost from sys.plan_table$;
OPERATION
------------------------------
OPTIONS
--------------------------------------------------------------------------------
OBJECT_NAME                            ID CARDINALITY       COST
------------------------------ ---------- ----------- ----------
SELECT STATEMENT
                                        0          14          6
MERGE JOIN
                                        1          14          6
OPERATION
------------------------------
OPTIONS
--------------------------------------------------------------------------------
OBJECT_NAME                            ID CARDINALITY       COST
------------------------------ ---------- ----------- ----------

TABLE ACCESS
BY INDEX ROWID
DEPT                                    2           4          2

INDEX
FULL SCAN

OPERATION
------------------------------
OPTIONS
--------------------------------------------------------------------------------
OBJECT_NAME                            ID CARDINALITY       COST
------------------------------ ---------- ----------- ----------
PK_DEPT                                 3           4          1
SORT
JOIN
                                        4          14          4
TABLE ACCESS
OPERATION
------------------------------
OPTIONS
--------------------------------------------------------------------------------
OBJECT_NAME                            ID CARDINALITY       COST
------------------------------ ---------- ----------- ----------
FULL
EMP                                     5          14          3
6 rows selected.

SQL> select count(*) from v$transaction where ses_addr='00000001EEC37778';
         1

SQL> select count(*) from v$locked_object;
         1

SQL> select object_id from v$locked_object;
      5003

SQL> select owner, object_name from dba_objects where object_id=5003; 
SYS
PLAN_TABLE$


Oracle 10g:
SQL> select version from v$instance;
10.2.0.4.0

SQL> desc t;
 Name                                      Null?    Type
 ----------------------------------------- -------- ----------------------------
 X                                                  NUMBER

SQL> select operation, options, object_name, id, cardinality, cost from sys.plan_table$;
SELECT STATEMENT
                                        0    10013476        483
PX COORDINATOR
                                        1
PX SEND
QC (RANDOM)
:TQ10000                                2    10013476        483
PX BLOCK
ITERATOR
                                        3    10013476        483
TABLE ACCESS
FULL
T                                       4    10013476        483

SQL> select count(*) from v$transaction where ses_addr='00000000A5A07A70';
         1

SQL> select count(*) from v$locked_object;
         0

SQL> select table_name, degree from user_tables;
TABLE_NAME                     DEGREE
------------------------------ --------------------
T                                       8

alter table t parallel(degree 1);

SQL> select table_name, degree from user_tables;
TABLE_NAME                     DEGREE
------------------------------ --------------------
T                                       1

SQL> select operation, options, object_name, id, cardinality, cost from sys.plan_table$;
SELECT STATEMENT
                                        0    10013476       3483
TABLE ACCESS
FULL
T                                       1    10013476       3483

(2)、DBMS_XPLAN包
select * from table(dbms_xplan.display);
select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null, null, 'advanced'));
advanced比all显示结果更详细一些。
select * from table(dbms_xplan.display_cursor('sql_id/hash_value', child_cursor_number, 'advanced'));
select * from table(dbms_xplan.display_awr('sql_id'));
(3)、SQLPLUS中的AUTOTRACE开关
SET AUTOTRACE ON(SET AUTOT ON):显示执行结果,执行计划和资源消耗。
SET AUTOTRACE OFF(SET AUTOT OFF):只显示执行结果。
SET AUTOTRACE TRACEONLY:不显示执行结果,与ON区别只显示执行结果的数量,不显示执行结果的具体内容,适合于执行结果的具体内容特别长,刷屏的SQL,这时只关心执行计划和资源消耗量。
SET AUTOTRACE TRACEONLY EXPLAIN(SET AUTOT TRACE EXP):与TRACEONLY区别不显示资源消耗量和执行计划,只显示执行计划。
SET AUTOTTRACE TRACEONLY STATISTICS(SET AUTOT TRACE STAT):只显示资源消耗量,与TRACEONLY区别不显示执行计划,只显示执行结果的数量和资源消耗量。
(4)、10046事件
和explain plan、dbms_xplan和autotrace开关不同之处:所得到的的执行计划中明确显示了目标SQL实际执行计划中每一个执行步骤所消耗的逻辑读、物理读和花费的时间。
USER_DUMP_DEST生成trace文件。
激活10046事件:
alter session set events '10046 trace name context forever, level 12'
oradebug event 10046 trace name context forever, level 12,推荐这种方法,因为可以在激活10046事件后执行命令oradebug tracefile_name来得到当前session所对应的的trace文件的具体路径和名称。
通常值是12,表示产生的trace文件中除了有目标SQL的执行计划和资源消耗明细之外,还会包含目标SQL所使用的绑定变量的值及该session所经历的的等待事件。
alter session set events '10046 trace name context off'
oradebug event 10046 trace name context off
10046产生的原始trace文件习惯称为裸trace文件(raw trace),不直观,Oracle提供了tkprof命令,翻译裸文件trace。
oradebug setmypid表示准备对当前session使用oradebug命令。
(5)、10053事件
(6)、AWR报告或Statspack报告。
(7)、一些现成的脚本(display_cursor_9i.sql等)。

2.3 如何得到真实的执行计划
除了10046事件:
explain plan命令
DBMS_XPLAN包
SQLPLUS中的AUTOTRACE开关
这几种方法得到的执行计划都有可能是不准确的。
Oracle中判断得到的执行计划是否准确,就是看目标SQL是否被真正执行,真正执行过的SQL所对应的的执行计划就是准的,反之则有可能不准。注意,这里的判断原则从严格意义上来说并不适用于AUTOTRACE开关,因为所有使用AUTOTRACE开关所显示的执行计划都有可能是不准的,即使对应的目标SQL实际上已经执行过。
(1)、explain plan命令
因为此时SQL并没有被实际执行,可能不准的,尤其SQL包含绑定变量时。默认开启绑定变量窥探的情况下,对含绑定变量的目标SQL使用explain plan得到的执行计划只是一个半成品,Oracle随后对该SQL的绑定变量进行窥探后就得到了这些绑定变量具体的值,此时Oracle很可能会对上述半成品的执行计划做调整,一旦做了调整,使用explain plan命令得到的执行计划就不准了。
(2)、DBMS_XPLAN包
select * from table(dbms_xplan.display);执行计划可能不准,因为它只适用于查看使用explain plan命令得到的目标SQL的执行计划,目标SQL此时还没有被真正执行。
(3)、AUTOTRACE开关
SET AUTOTRACE ON和SET AUTOTRACE TRACEONLY,目标SQL都已被实际执行,所以SET AUTOTRACE ON和SET AUTOTRACE TRACEONLY能看到SQL的实际资源消耗情况。当使用SET AUTOTRACE TRACEONLY EXPLAIN时,如果执行的是SELECT语句,则并没有被实际执行,如果执行的是DML语句,会被Oracle实际执行。
使用SET AUTOTRACE ON、SET AUTOTRACE TRACEONLY和SET AUTOTRACE TRACEONLY EXPLAIN来获得DML语句的执行计划时要小心,因为这些DML语句实际已经被执行过了。
但即使执行过了,但所有使用SET AUTOTRACE命令所得到的的执行计划都有可能是不准的,因为使用SET AUTOTRACE命令所显示的执行计划都是来源于调用explain plan命令。

执行计划还在共享池中:
脚本:display_cursor_9i.sql
存储过程:printsql
得到真实的执行计划和资源消耗情况。
如果执行计划已经被age out出shared pool了,可以执行DBMS_XPLAN.DISPLAY_AWR或者使用AWR SQL报告(awrsqrpt.sql)和Statspack SQL报告来得到其历史执行计划和资源消耗。(sprepsql)

display_cursor_9i.sql适用于Oracle 9i及以后,执行脚本时传入待查勘执行计划的目标SQL的SQL HASH VALUE和CHILD CURSOR NUMBER。
9i中没有DBMS_XPLAN包中的DISPLAY_CURSOR方法,无法使用select * from table(dbms_xplan.display_cursor('sql_id/hash_value', child_cursor_number, 'advanced'));,但执行这个脚本可以得到真实执行计划。

如果执行计划已经被Oracle age out出shared pool,能否得到执行计划取决于:
1、10g以上版本,SQL执行的计划被Oracle捕获并存储到了AWR Repository中,则可以用AWR SQL得到真实执行。
2、9i,除非额外部署Statspack报告,并且采集Statspack报告的level值大于或等于6。

和DBMS_XPLAN.DISPLAY_AWR一样,AWR SQL报告显示的执行计划中也看不执行步骤对应的谓词条件,因为Oracle将执行计划的采样数据从V$SQL_PLAN挪到AWR Repository的基表WRH$_SQL_PLAN中时,没有保留V$SQL_PLAN中记录谓词条件的列ACCESS_PREDICATES和FILTER_PREDICATES的值。
SQL> desc WRH$_SQL_PLAN
Name                                      Null?    Type
----------------------------------------- -------- ----------------------------
SNAP_ID                                            NUMBER
DBID                                      NOT NULL NUMBER
SQL_ID                                    NOT NULL VARCHAR2(13)
PLAN_HASH_VALUE                           NOT NULL NUMBER
ID                                        NOT NULL NUMBER
OPERATION                                          VARCHAR2(30)
OPTIONS                                            VARCHAR2(30)
OBJECT_NODE                                        VARCHAR2(128)
OBJECT#                                            NUMBER
OBJECT_OWNER                                       VARCHAR2(30)
OBJECT_NAME                                        VARCHAR2(31)
OBJECT_ALIAS                                       VARCHAR2(65)
OBJECT_TYPE                                        VARCHAR2(20)
OPTIMIZER                                          VARCHAR2(20)
PARENT_ID                                          NUMBER
DEPTH                                              NUMBER
POSITION                                           NUMBER
SEARCH_COLUMNS                                     NUMBER
COST                                               NUMBER
CARDINALITY                                        NUMBER
BYTES                                              NUMBER
OTHER_TAG                                          VARCHAR2(35)
PARTITION_START                                    VARCHAR2(5)
PARTITION_STOP                                     VARCHAR2(5)
PARTITION_ID                                       NUMBER
OTHER                                              VARCHAR2(4000)
DISTRIBUTION                                       VARCHAR2(20)
CPU_COST                                           NUMBER
IO_COST                                            NUMBER
TEMP_SPACE                                         NUMBER
ACCESS_PREDICATES                                  VARCHAR2(4000)
FILTER_PREDICATES                                  VARCHAR2(4000)
PROJECTION                                         VARCHAR2(4000)
TIME                                               NUMBER
QBLOCK_NAME                                        VARCHAR2(31)
REMARKS                                            VARCHAR2(4000)
TIMESTAMP                                          DATE
OTHER_XML                                          CLOB

2.4 如何查看执行计划的执行顺序
先从最开头一直连续往右看,直到看到最右边的并列的地方;
对于不并列的,靠右的先执行;
如果见到并列的,就从上往下看,对于并列的部分,靠上的先执行。
select * from table(dbms_xplan.display_cursor);

XPLAN包其实是对DBMS_XPLAN包的封装,使用XPLAN包就可以很清晰地看到执行计划中每一步的执行顺序。执行顺序在XPLAN包的显示结果中以列Order来显示,Order的值从1开始递增,表示执行顺序的先后。

SQL> select /*+ xplan_example1 */ a from t;
         A
----------
         1

SQL> select sql_text, sql_id, child_number from v$sql where sql_text like 'select /*+ xplan_example1 */%';
SQL_TEXT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID        CHILD_NUMBER
------------- ------------
select /*+ xplan_example1 */ a from t
1smx7psgknjbd            0


2.5 Oracle里常见的执行计划
2.5.1 与表访问相关的执行计划
1、全表扫描:TABLE ACCESS FULL
2、ROWID扫描:TABLE ACCESS BY USER ROWID或TABLE ACCESS BY INDEX ROWID。取决于访问表时的ROWID来源。ROWID是来源于用户手工指定,或来源于索引。

2.5.2 与B树索引相关的执行计划
包括索引唯一扫描(INDEX UNIQUE SCAN)、索引范围扫描(INDEX RANGE SCAN)、索引全扫描(INDEX FULL SCAN)、索引快速全扫描(INDEX FAST FULL SCAN)和索引跳跃式扫描(INDEX SKIP SCAN)。

索引唯一扫描(INDEX UNIQUE SCAN):CREATE UNIQUE INDEX xxx ON xxx(xxx);
索引范围扫描(INDEX RANGE SCAN):CREATE INDEX ...
select * from xxx where xxx=xxx;
select *(plan_table_output) from table(dbms_xplan.display_cursor(null, null, 'ALL'));

begin
     for i in 1 .. 5000 loop
     insert into xxx value('a', i);
     end loop;
     commit;
end;
/
exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>'IPRA', tabname=>'XXX', estimate_percent=>100, cascade=>TRUE, no_invalidate=>false, method_opt=>'FOR ALL COLUMNS SIZE 1');
即使使用select XXX(索引) from xxx;,用HINT,也会用全表扫描,不用索引。因为Oracle无论如何总会保证目标SQL结果的正确性,可能会得到错误结果的执行路径Oracle是不会考虑的。
对于单键值B树索引,NULL值不会存储在其中,一旦索引列出现NULL值,扫描索引会漏掉这些字段为NULL值的记录。-不准的执行计划。即使使用HINT。
此时只能将列修改为NOT NULL。则会用INDEX FAST FULL SCAN。HINT使用/*+ index(索引) */则用INDEX FULL SCAN。

2.5.3 与位图索引相关的执行计划
位图索引块的原因:主要是位图索引实现了快捷的按位运算的缘故。
位图索引的物理存储结构为:<被索引的键值,对应rowid的下限,对应rowid的上限,位图段>。这里的位图段是被压缩存储的,解压缩后就是一连串0和1的二进制位图序列,其中1表示被索引键值的一个有效rowid,Oracle通过一个转换函数(mapping function)将解压缩后的位图段中的1结合对应rowid的上下限,转换为被索引键值所对应的的有效rowid。
位图索引的物理存储结构就决定了Oracle数据库中位图索引的锁的粒度是在索引行的位图段上。
对于Oracle数据库中的位图索引而言,他是没有行锁这个概念的,要锁就锁索引行的整个位图段,而多个数据行可能对应同一个索引行的位图段。
位图索引的优势:
1、如果被索引的列的distinct值较少,那么位图索引和相同列上的B树索引比起来,会显著节省存储空间。
2、如果需要在多个列上创建索引,那么位图索引和同等条件下的B树索引比起来,往往会显著节省存储空间。
3、位图索引能够快速处理一些包含了各种AND或OR查询条件的SQL,这主要是因为位图索引能够实现快捷的按位运算。
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