数据库 OLAP、OLTP的介绍和比较

数据处理大致可以分成两大类：联机事务处理OLTP（on-line transaction processing）、联机分析处理OLAP（On-Line Analytical Processing）。OLTP是传统的关系型数据库的主要应用，主要是基本的、日常的事务处理，例如银行交易。OLAP是数据仓库系统的主要应用，支持复杂的分析操作，侧重决策支持，并且提供直观易懂的查询结果。

OLTP 系统强调数据库内存效率，强调内存各种指标的命令率，强调绑定变量，强调并发操作；

OLAP 系统则强调数据分析，强调SQL执行市场，强调磁盘I/O，强调分区等。

OLTP与OLAP之间的比较：

什么是OLTP

OLTP，也叫联机事务处理（Online Transaction Processing），表示事务性非常高的系统，一般都是高可用的在线系统，以小的事务以及小的查询为主，评估其系统的时候，一般看其每秒执行的Transaction以及Execute SQL的数量。在这样的系统中，单个数据库每秒处理的Transaction往往超过几百个，或者是几千个，Select 语句的执行量每秒几千甚至几万个。典型的OLTP系统有电子商务系统、银行、证券等，如美国eBay的业务数据库，就是很典型的OLTP数据库。

OLTP系统最容易出现瓶颈的地方就是CPU与磁盘子系统。

（1）CPU出现瓶颈常表现在逻辑读总量与计算性函数或者是过程上，逻辑读总量等于单个语句的逻辑读乘以执行次数，如果单个语句执行速度虽然很快，但是执行次数非常多，那么，也可能会导致很大的逻辑读总量。设计的方法与优化的方法就是减少单个语句的逻辑读，或者是减少它们的执行次数。另外，一些计算型的函数，如自定义函数、decode等的频繁使用，也会消耗大量的CPU时间，造成系统的负载升高，正确的设计方法或者是优化方法，需要尽量避免计算过程，如保存计算结果到统计表就是一个好的方法。

（2）磁盘子系统在OLTP环境中，它的承载能力一般取决于它的IOPS处理能力. 因为在OLTP环境中，磁盘物理读一般都是db file sequential read，也就是单块读，但是这个读的次数非常频繁。如果频繁到磁盘子系统都不能承载其IOPS的时候，就会出现大的性能问题。

OLTP比较常用的设计与优化方式为Cache技术与B-tree索引技术，Cache决定了很多语句不需要从磁盘子系统获得数据，所以，Web cache与Oracle data buffer对OLTP系统是很重要的。另外，在索引使用方面，语句越简单越好，这样执行计划也稳定，而且一定要使用绑定变量，减少语句解析，尽量减少表关联，尽量减少分布式事务，基本不使用分区技术、MV技术、并行技术及位图索引。因为并发量很高，批量更新时要分批快速提交，以避免阻塞的发生。

OLTP 系统是一个数据块变化非常频繁，SQL 语句提交非常频繁的系统。 对于数据块来说，应尽可能让数据块保存在内存当中，对于SQL来说，尽可能使用变量绑定技术来达到SQL 重用，减少物理I/O 和重复的SQL 解析，从而极大的改善数据库的性能。

这里影响性能除了绑定变量，还有可能是热快（hot block）。 当一个块被多个用户同时读取时，Oracle 为了维护数据的一致性，需要使用Latch来串行化用户的操作。当一个用户获得了latch后，其他用户就只能等待，获取这个数据块的用户越多，等待就越明显。 这就是热快的问题。 这种热快可能是数据块，也可能是回滚端块。 对于数据块来讲，通常是数据库的数据分布不均匀导致，如果是索引的数据块，可以考虑创建反向所以来达到重新分布数据的目的，对于回滚段数据块，可以适当多增加几个回滚段来避免这种争用。

什么是OLAP

OLAP，也叫联机分析处理（Online Analytical Processing）系统，有的时候也叫DSS决策支持系统，就是我们说的数据仓库。在这样的系统中，语句的执行量不是考核标准，因为一条语句的执行时间可能会非常长，读取的数据也非常多。所以，在这样的系统中，考核的标准往往是磁盘子系统的吞吐量（带宽），如能达到多少MB/s的流量。

磁盘子系统的吞吐量则往往取决于磁盘的个数，这个时候，Cache基本是没有效果的，数据库的读写类型基本上是db file scattered read与direct path read/write。应尽量采用个数比较多的磁盘以及比较大的带宽，如4Gb的光纤接口。

在OLAP系统中，常使用分区技术、并行技术。

分区技术在OLAP系统中的重要性主要体现在数据库管理上，比如数据库加载，可以通过分区交换的方式实现，备份可以通过备份分区表空间实现，删除数据可以通过分区进行删除，至于分区在性能上的影响，它可以使得一些大表的扫描变得很快（只扫描单个分区）。另外，如果分区结合并行的话，也可以使得整个表的扫描会变得很快。总之，分区主要的功能是管理上的方便性，它并不能绝对保证查询性能的提高，有时候分区会带来性能上的提高，有时候会降低。

并行技术除了与分区技术结合外，在Oracle 10g中，与RAC结合实现多节点的同时扫描，效果也非常不错，可把一个任务，如select的全表扫描，平均地分派到多个RAC的节点上去。

在OLAP系统中，不需要使用绑定（BIND）变量，因为整个系统的执行量很小，分析时间对于执行时间来说，可以忽略，而且可避免出现错误的执行计划。但是OLAP中可以大量使用位图索引，物化视图，对于大的事务，尽量寻求速度上的优化，没有必要像OLTP要求快速提交，甚至要刻意减慢执行的速度。

绑定变量真正的用途是在OLTP系统中，这个系统通常有这样的特点，用户并发数很大，用户的请求十分密集，并且这些请求的SQL 大多数是可以重复使用的。

对于OLAP系统来说，绝大多数时候数据库上运行着的是报表作业，执行基本上是聚合类的SQL 操作，比如group by，这时候，把优化器模式设置为all_rows是恰当的。 而对于一些分页操作比较多的网站类数据库，设置为first_rows会更好一些。 但有时候对于OLAP 系统，我们又有分页的情况下，我们可以考虑在每条SQL 中用hint。 如：

Select /*+first_rows(10) / a. from table a;

分开设计与优化

在设计上要特别注意，如在高可用的OLTP环境中，不要盲目地把OLAP的技术拿过来用。

如分区技术，假设不是大范围地使用分区关键字，而采用其它的字段作为where条件，那么，如果是本地索引，将不得不扫描多个索引，而性能变得更为低下。如果是全局索引，又失去分区的意义。

并行技术也是如此，一般在完成大型任务时才使用，如在实际生活中，翻译一本书，可以先安排多个人，每个人翻译不同的章节，这样可以提高翻译速度。如果只是翻译一页书，也去分配不同的人翻译不同的行，再组合起来，就没必要了，因为在分配工作的时间里，一个人或许早就翻译完了。

位图索引也是一样，如果用在OLTP环境中，很容易造成阻塞与死锁。但是，在OLAP环境中，可能会因为其特有的特性，提高OLAP的查询速度。MV也是基本一样，包括触发器等，在DML频繁的OLTP系统上，很容易成为瓶颈，甚至是Library Cache等待，而在OLAP环境上，则可能会因为使用恰当而提高查询速度。

对于OLAP系统，在内存上可优化的余地很小，增加CPU 处理速度和磁盘I/O 速度是最直接的提高数据库性能的方法，当然这也意味着系统成本的增加。

比如我们要对几亿条或者几十亿条数据进行聚合处理，这种海量的数据，全部放在内存中操作是很难的，同时也没有必要，因为这些数据快很少重用，缓存起来也没有实际意义，而且还会造成物理I/O相当大。 所以这种系统的瓶颈往往是磁盘I/O上面的。

对于OLAP系统，SQL 的优化非常重要，因为它的数据量很大，做全表扫描和索引对性能上来说差异是非常大的。

群：63306533

在Oracle数据库系统中，很多人没有弄清楚自己的业务类型到底是什么，就在开始盲目的寻求优化方法，而往往是把OLAP的方法使用在OLTP上，或者是OLTP的方法使用在OLAP上。这样的使用，有的时候，对性能没有任何的提高，甚至是大大的影响了性能，得到适得其反的效果。所以，在优化系统之前，弄清楚自己的业务类型。

1、什么是OLTP

OLTP，也叫联机事务处理(Online Transaction Processing)，表示事务性非常高的系统，一般都是高可用的在线系统，以小的事务以及小的查询为主，评估其系统的时候，一般看其每秒执行的transaction以及execute sql的数量。在这样的系统中，每秒处理的transaction往往超过几百个，或者是几千个，select 语句的执行量每秒几千甚至几万个。典型的OLTP系统如电子商务系统，银行，证卷等等，如美国ebay的业务数据库，就是很典型的OLTP数据库。

OLTP系统最容易出现的瓶颈就是CPU与磁盘子系统。cpu则取决于逻辑读以及内部调用，如函数等等。一个执行频繁的SQL语句，如果每个语句可以减少很少的逻辑读，也相当于优化了一些逻辑读很差的大型语句。很多人不感觉不到这里的作用，觉得一个语句几十个逻辑读，执行时间基本为0，就不需要优化了，其实，只要他的执行次数非常频繁，而且有优化的余地，就一定要优化，如减少一定的逻辑读或者降低执行次数，都是优化方法。

另外，一些计算性的函数，如sum，count，decode被非常频繁的使用，也是非常消耗cpu的，我遇到一个系统，因为一个sql语句，大量的使用了sum与decode进行行列转换，结果这一个语句就耗费了整个机器一半以上的CPU。

那么，在一般的OLTP系统中，如果不考虑我上面说的函数问题，那么，逻辑读乘以执行次数，决定了cpu的消耗程度，如一个语句，每秒执行次数为500次，每个逻辑读为15，但是，通过优化，能让每个语句的逻辑读从15降到10，那么，每秒的逻辑读就可以减少500*5=2500个，其实就是相当于优化了一个执行频率为每秒1次，每次逻辑读为2500个的语句（注意，2500个逻辑读，在oltp系统是非常差的语句）。再如，假定一个1GHZ的cpu每秒能正常处理的逻辑读是100,000个，如果是10个逻辑读一个的语句，每秒可以处理10,000个，而1000个逻辑读一个的语句，每秒则只能处理100个。

同以上道理，物理读乘以执行次数，则决定了存储子系统的处理能力，在一个OLTP环境中，物理读一般都是db file sequential read决定的，也就是单块读，一个典型的OLTP系统，db file sequential read应当基本等于磁盘子系统的读的IOPS。而磁盘子系统的IOPS处理能力，与cache命中率以及磁盘个数有很大的关系。我的一些文章中，也分析到了这些问题，如一个15K转速的磁盘，每秒最多能处理的iops达到150个，基本就是极限了，如果cache不命中，那么100个磁盘，最多能处理的IOPS仅仅是15000个（但是，实际上，还基本达不到这个值）。

OLTP最常用的技术就是cache技术与btree索引，cache决定了很多语句不需要从磁盘子系统获得数据，所以，web cache与oracle data buffer对OLTP系统是很重要的。另外，在索引使用方面，语句是越简单越好，这样执行计划也稳定，而且一定要使用绑定变量，减少语句解析，尽量减少关联。其它方面，基本不使用分区技术，MV技术，并行技术以及位图索引，因为并发量很高，批量更新可能要尽量快速提交避免阻塞的发生。

在ebay的数据库设计中，有一个很重要的点就是，数据库只负责存放数据，业务逻辑尽量在业务层实现，因为数据库扩展是困难的，而应用服务器扩展是简单的。其实，也就是说，在高可用的OLTP环境中，数据库使用越简单的功能越好。

2、什么是OLAP

OLAP，也叫联机分析(Online Analytical Processing)，有的时候也叫DSS决策支持系统，就是我们说的数据仓库。在这样的系统中，语句的执行量不是考核标准，因为一个语句的执行时间可能会非常长，读取的数据也非常多。所以，这样的系统中，考核的标准往往决定于磁盘子系统的吞吐量。

磁盘子系统的吞吐量则直接取决于磁盘的个数，这个时候，cache基本是没有效果的，这个时候数据库的读写基本上是db file scattered read与direct path read/write。在我前面的一些文章中描述过，如果一个15K的磁盘的IO量每秒13M，那么，100个磁盘，最多能提供的吞吐量则是1300M/s（实际上，也基本达不到这个值）。如果磁盘个数足够的话，还需要考虑采用比较大的带宽，如4GB的光纤接口。

在OLAP系统中，常使用的技术有分区技术，并行技术。如分区技术可以使得一些大表的扫描变得很快（只扫描单个分区），而且方便管理。另外，如果分区结合并行的话，也可以使得整个表的扫描也会变得很快。并行技术除了与分区技术结合外，在oracle 10g中，与rac结合实现多节点的同时扫描，效果也非常不错，把一个任务，如select的全表扫描，平均的分派到多个rac的节点上去。

在OLAP系统中，不需要使用绑定变量，因为整个系统的执行量很少，分析时间对于执行时间来说，可以忽略，而且避免出现错误的执行计划。但是OLAP中可以大量使用位图索引，物化视图，对于大的事务，尽量的寻求速度上的优化，没有必要象OLTP需要快速提交，甚至要刻意减慢执行的速度。

3、总结

特别是在高可用的OLTP环境中，不要盲目的把OLAP的技术拿过来用，如分区技术，如果不是大范围的使用了分区关键字作为where条件，而采用其它的字段作为where条件，那么，如果是本地索引，你将不得不扫描多个索引，而性能变的更为低下。如果是全局索引，那分区的意义又何在，只是多出一份分区技术的license而已。

并行技术也是如此，一般是在大型任务的时候才使用，好比说，实际生活中，一个比较大型的工作，如翻译一本书，你可以先安排多个人，每个人翻译不同的章节，这样是可以提高翻译速度，但是，你现在只是翻译一页，你也去分配不同的人翻译不同的行，再组合起来，这个时间，你一个人或者早就翻译完了。

位图索引在我前几篇文章中有交代，如果用在oltp环境中，可能因为阻塞范围太大，很容易阻塞与死锁，但是，在olap环境中，可能会因为其特有的特性，提高olap的查询速度。mv也是基本一样，包括触发器等等，在dml频繁的oltp系统上，很容易成为瓶颈，而在olap环境上，则可能会因为使用恰当而提高查询速度。

更多的差别与技术，细说下来太多了，有些东西，是要靠大家慢慢去体会的，我这里也就不多说了，大家可以平常在自己的业务中多多体会。