ORACLE执行计划的一些基本概念

ORACLE执行计划的一些基本概念(1)

 

一.相关的概念

Rowid的概念:rowid是一个伪列,既然是伪列,那么这个列就不是用户定义,而是系统自己给加上的。对每个表都有一个rowid的伪列,但是表中并不物理存储ROWID列的值。不过你可以像使用其它列那样使用它,但是不能删除改列,也不能对该列的值进行修改、插入。一旦一行数据插入数据库,则rowid在该行的生命周期内是唯一的,即即使该行产生行迁移,行的rowid也不会改变。

Recursive SQL概念:有时为了执行用户发出的一个sql语句,Oracle必须执行一些额外的语句,我们将这些额外的语句称之为'recursive calls'或'recursive SQL statements'。如当一个DDL语句发出后,ORACLE总是隐含的发出一些recursive SQL语句,来修改数据字典信息,以便用户可以成功的执行该DDL语句。当需要的数据字典信息没有在共享内存中时,经常会发生Recursive calls,这些Recursive calls会将数据字典信息从硬盘读入内存中。用户不比关心这些recursive SQL语句的执行情况,在需要的时候,ORACLE会自动的在内部执行这些语句。当然DML语句与SELECT都可能引起recursive SQL。简单的说,我们可以将触发器视为recursive SQL。

Row Source(行源):用在查询中,由上一操作返回的符合条件的行的集合,即可以是表的全部行数据的集合;也可以是表的部分行数据的集合;也可以为对上2个row source进行连接操作(如join连接)后得到的行数据集合。

Predicate(谓词):一个查询中的WHERE限制条件

Driving Table(驱动表):该表又称为外层表(OUTER TABLE)。这个概念用于嵌套与HASH连接中。如果该row source返回较多的行数据,则对所有的后续操作有负面影响。注意此处虽然翻译为驱动表,但实际上翻译为驱动行源(driving row source)更为确切。一般说来,是应用查询的限制条件后,返回较少行源的表作为驱动表,所以如果一个大表在WHERE条件有有限制条件(如等值限制),则该大表作为驱动表也是合适的,所以并不是只有较小的表可以作为驱动表,正确说法应该为应用查询的限制条件后,返回较少行源的表作为驱动表。在执行计划中,应该为靠上的那个row source,后面会给出具体说明。在我们后面的描述中,一般将该表称为连接操作的row source 1。

Probed Table(被探查表):该表又称为内层表(INNER TABLE)。在我们从驱动表中得到具体一行的数据后,在该表中寻找符合连接条件的行。所以该表应当为大表(实际上应该为返回较大row source的表)且相应的列上应该有索引。在我们后面的描述中,一般将该表称为连接操作的row source 2。

组合索引(concatenated index):由多个列构成的索引,如create index idx_emp on emp(col1, col2, col3, ……),则我们称idx_emp索引为组合索引。在组合索引中有一个重要的概念:引导列(leading column),在上面的例子中,col1列为引导列。当我们进行查询时可以使用”where col1 = ? ”,也可以使用”where col1 = ? and col2 = ?”,这样的限制条件都会使用索引,但是”where col2 = ? ”查询就不会使用该索引。所以限制条件中包含先导列时,该限制条件才会使用该组合索引。

可选择性(selectivity):比较一下列中唯一键的数量和表中的行数,就可以判断该列的可选择性。如果该列的”唯一键的数量/表中的行数”的比值越接近1,则该列的可选择性越高,该列就越适合创建索引,同样索引的可选择性也越高。在可选择性高的列上进行查询时,返回的数据就较少,比较适合使用索引查询。
二.oracle访问数据的存取方法

1) 全表扫描(Full Table Scans, FTS)

为实现全表扫描,Oracle读取表中所有的行,并检查每一行是否满足语句的WHERE限制条件一个多块读操作可以使一次I/O能读取多块数据块(db_block_multiblock_read_count参数设定),而不是只读取一个数据块,这极大的减少了I/O总次数,提高了系统的吞吐量,所以利用多块读的方法可以十分高效地实现全表扫描,而且只有在全表扫描的情况下才能使用多块读操作。在这种访问模式下,每个数据块只被读一次。
使用FTS的前提条件:在较大的表上不建议使用全表扫描,除非取出数据的比较多,超过总量的5% -- 10%,或你想使用并行查询功能时。
使用全表扫描的例子:
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

SQL> explain plan for select * from dual;
Query Plan
-----------------------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=
TABLE ACCESS FULL DUAL

 

2) 通过ROWID的表存取(Table Access by ROWID或rowid lookup)

行的ROWID指出了该行所在的数据文件、数据块以及行在该块中的位置,所以通过ROWID来存取数据可以快速定位到目标数据上,是Oracle存取单行数据的最快方法。
这种存取方法不会用到多块读操作,一次I/O只能读取一个数据块。我们会经常在执行计划中看到该存取方法,如通过索引查询数据。

使用ROWID存取的方法:

SQL> explain plan for select * from dept where rowid = 'AAAAyGAADAAAAATAAF';
Query Plan
------------------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
TABLE ACCESS BY ROWID DEPT [ANALYZED]

3)索引扫描(Index Scan或index lookup)

我们先通过index查找到数据对应的rowid值(对于非唯一索引可能返回多个rowid值),然后根据rowid直接从表中得到具体的数据,这种查找方式称为索引扫描或索引查找(index lookup)。一个rowid唯一的表示一行数据,该行对应的数据块是通过一次i/o得到的,在此情况下该次i/o只会读取一个数据库块。

在索引中,除了存储每个索引的值外,索引还存储具有此值的行对应的ROWID值。索引扫描可以由2步组成:(1) 扫描索引得到对应的rowid值。 (2) 通过找到的rowid从表中读出具体的数据。每步都是单独的一次I/O,但是对于索引,由于经常使用,绝大多数都已经CACHE到内存中,所以第1步的I/O经常是逻辑I/O,即数据可以从内存中得到。但是对于第2步来说,如果表比较大,则其数据不可能全在内存中,所以其I/O很有可能是物理I/O,这是一个机械操作,相对逻辑I/O来说,是极其费时间的。所以如果多大表进行索引扫描,取出的数据如果大于总量的5% -- 10%,使用索引扫描会效率下降很多。如下列所示:

SQL> explain plan for select empno, ename from emp where empno=10; Query Plan ------------------------------------ SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1 TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED] INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1

但是如果查询的数据能全在索引中找到,就可以避免进行第2步操作,避免了不必要的I/O,此时即使通过索引扫描取出的数据比较多,效率还是很高的

SQL> explain plan for select empno from emp where empno=10;-- 只查询empno列值
Query Plan
------------------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1

 

进一步讲,如果sql语句中对索引列进行排序,因为索引已经预先排序好了,所以在执行计划中不需要再对索引列进行排序

SQL> explain plan for select empno, ename from emp where empno > 7876 order by empno; Query Plan -------------------------------------------------------------------------------- SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1 TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED] INDEX RANGE SCAN EMP_I1 [ANALYZED]

从这个例子中可以看到:因为索引是已经排序了的,所以将按照索引的顺序查询出符合条件的行,因此避免了进一步排序操作。

根据索引的类型与where限制条件的不同,有4种类型的索引扫描:
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)
索引快速扫描(index fast full scan)
(1) 索引唯一扫描(index unique scan)

通过唯一索引查找一个数值经常返回单个ROWID。如果存在UNIQUE 或PRIMARY KEY 约束(它保证了语句只存取单行)的话,Oracle经常实现唯一性扫描。
使用唯一性约束的例子:

SQL> explain plan for
select empno,ename from emp where empno=10;
Query Plan
------------------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED]
INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1
(2) 索引范围扫描(index range scan)

使用一个索引存取多行数据,在唯一索引上使用索引范围扫描的典型情况下是在谓词(where限制条件)中使用了范围操作符(如>、<、<>、>=、<=、between)
使用索引范围扫描的例子:

 

SQL> explain plan for select empno,ename from emp
where empno > 7876 order by empno;
Query Plan
--------------------------------------------------------------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED] 
INDEX RANGE SCAN EMP_I1 [ANALYZED] 
在非唯一索引上,谓词col = 5可能返回多行数据,所以在非唯一索引上都使用索引范围扫描。
使用index rang scan的3种情况:

(a) 在唯一索引列上使用了range操作符(> < <> >= <= between)
(b) 在组合索引上,只使用部分列进行查询,导致查询出多行
(c) 对非唯一索引列上进行的任何查询。
(3) 索引全扫描(index full scan)

与全表扫描对应,也有相应的全索引扫描。而且此时查询出的数据都必须从索引中可以直接得到。
全索引扫描的例子:

An Index full scan will not perform single block i/o's and so it may prove to be inefficient. 

e.g. Index BE_IX is a concatenated index on big_emp (empno, ename)

SQL> explain plan for select empno, ename from big_emp order by empno,ename; Query Plan -------------------------------------------------------------------------------- SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=26 INDEX FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]

(4) 索引快速扫描(index fast full scan)

扫描索引中的所有的数据块,与 index full scan很类似,但是一个显著的区别就是它不对查询出的数据进行排序,即数据不是以排序顺序被返回。在这种存取方法中,可以使用多块读功能,也可以使用并行读入,以便获得最大吞吐量与缩短执行时间。

索引快速扫描的例子:

BE_IX索引是一个多列索引:

big_emp (empno,ename)

 

SQL> explain plan for select empno,ename from big_emp; Query Plan ------------------------------------------ SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1 INDEX FAST FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]

只选择多列索引的第2列:

SQL> explain plan for select ename from big_emp;
Query Plan
------------------------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
INDEX FAST FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]

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