通过分析SQL语句的执行计划优化SQL(总结)

做DBA快7年了，中间感悟很多。在DBA的日常工作中，调整个别性能较差的SQL语句时一项富有挑战性的工作。其中的关键在于如何得到SQL语句的执行计划和如何从SQL语句的执行计划中发现问题。总是想将日常经验的点点滴滴总结一下，但是直到最近才下定决心，总共花了3个周末时间，才将其整理成册，便于自己日常工作。不好意思独享，所以将其贴出来。

第一章、第2章 并不是很重要，是自己的一些想法，关于如何做一个稳定、高效的应用系统的一些想法。

第三章以后都是比较重要的。

附录的内容也是比较重要的。我常用该部分的内容。

                                                前言
      本文档主要介绍与SQL调整有关的内容，内容涉及多个方面：SQL语句执行的过程、ORACLE优化器，表之间的关联，如何得到SQL执行计划，如何分析执行计划等内容，从而由浅到深的方式了解SQL优化的过程，使大家逐步步入SQL调整之门，然后你将发现……。

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                                                作者：徐玉金
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                                                                                                日期：2005.12.12
                                                                                                活跃于:www.cnoug.org  SunnyXu

                                                    目录


第1章 性能调整综述
第2章 有效的应用设计
第3章  SQL语句处理的过程
第4章 ORACLE的优化器
第5章 ORACLE的执行计划
        访问路径(方法) -- access path
        表之间的连接
        如何产生执行计划
        如何分析执行计划
        如何干预执行计划 - - 使用hints提示
        具体案例分析
第6章 其它注意事项
附录

第1章 性能调整综述
   
    Oracle数据库是高度可调的数据库产品。本章描述调整的过程和那些人员应与Oracle服务器的调整有关，以及与调整相关联的操作系统硬件和软件。本章包括以下方面:
l        谁来调整系统?
l        什么时候调整?
l        建立有效调整的目标
l        在设计和开发时的调整
l        调整产品系统
l        监控产品系统

谁来调整系统:
  为了有效地调整系统，若干类人员必须交换信息并牵涉到系统调整中，例如:
l        应用设计人员必须传达应用系统的设计，使得每个人都清楚应用中的数据流动.
l        应用开发人员必须传达他们选择的实现策略，使得语句调整的过程中能快速、容易地识别有问题的应用模块和可疑的SQL语句.
l        数据库管理人员必须仔细地监控系统活动并提供它们的资料，使得异常的系统性能可被快速得识别和纠正.
l        硬件/软件管理人员必须传达系统的硬件、软件配置并提供它们的资料，使得相关人员能有效地设计和管理系统。

    简而言之，与系统涉及的每个人都在调整过程中起某些作用，当上面提及的那些人员传达了系统的特性并提供了它们的资料，调整就能相对的容易和更快一些。

     不幸的是，事实上的结果是：数据库管理员对调整负有全部或主要的责任。但是，数据库管理员很少有合适的系统方面的资料，而且，在很多情况下，数据库管理员往往是在实施阶段才介入数据库，这就给调整工作带来许多负面的影响，因为在设计阶段的缺陷是不能通过DBA的调整而得以解决，而设计阶段的缺陷往往对数据库性能造成极大的影响。
      其实，在真正成熟的开发环境下，开发人员作为纯代码编写人员时，对性能的影响最小，此时大部分的工作应由应用设计人员完成，而且数据库管理员往往在前期的需求管理阶段就介入，为设计人员提供必要的技术支持。
调整并不是数据库管理员的专利，相反大部分应该是设计人员和开发人员的工作，这就需要设计人员和开发人员具体必要的数据库知识，这样才能组成一个高效的团队，然而事实上往往并非如此。

什么时候作调整？
     多数人认为当用户感觉性能差时才进行调整，这对调整过程中使用某些最有效的调整策略来说往往是太迟了。此时，如果你不愿意重新设计应用的话，你只能通过重新分配内存(调整SGA)和调整I/O的办法或多或少地提高性能。Oracle提供了许多特性，这些特性只有应用到正确地设计的系统中时才能够很大地提高性能。

      应用设计人员需要在设计阶段设置应用的性能期望值。然后在设计和开发期间，应用设计人员应考虑哪些Oracle 特性可以对系统有好处，并使用这些特性。
通过良好的系统设计，你就可以在应用的生命周期中消除性能调整的代价和挫折。图1-1图1-2说明在应用的生命周期中调整的相对代价和收益，正如你见到的，最有效的调整时间是在设计阶段。在设计期间的调整能以最低的代价给你最大的收益。


图1-1　在应用生命周期中调整的代价　



　　　　　　图1-2  在应用生命周期中调整的收益
   
    当然，即使在设计很好的系统中，也可能有性能降低。但这些性能降低应该是可控的和可以预见的。

调整目标
      不管你正在设计或维护系统，你应该建立专门的性能目标，它使你知道何时要作调整。如果你试图胡乱地改动初始化参数或SQl 语句，你可能会浪费调整系统的时间，而且无什么大的收益。调整你的系统的最有效方法如下：
l        当设计系统时考虑性能
l        调整操作系统的硬件和软件
l        识别性能瓶颈
l        确定问题的原因
l        采取纠正的动作
当你设计系统时，制定专门的目标；例如，响应时间小于３秒。当应用不能满足此目标时，识别造成变慢的瓶颈（例如，I/O竞争），确定原因，采取纠正动作。在开发期间，你应测试应用研究，确定在采取应用之前是否满足设计的性能目标。

     当你正在维护生产库系统时，有多种快速有效的方法来识别性能瓶颈。
不管怎样，调整通常是一系列开销。一旦你已确定了瓶颈，你可能要牺牲一些其它方面的指标来达到所要的结果。例如，如果I/O有问题，你可能需要更多内存或磁盘。如果不可能买，你可能要限制系统的并发性，来获取所需的性能。然而，如果你已经明确地定义了性能的目标，那用什么来交换高性能的决策就变的很容易的，因为你已经确定了哪些方面是最重要的，如过我的目标为高性能，可能牺牲一些空间资源。

     随着应用的越来越庞大，硬件性能的提高，全面的调整应用逐渐变成代价高昂的行为，在这样情况下，要取得最大的投入/效率之比，较好的办法是调整应用的关键部分，使其达到比较高的性能，这样从总体上来说，整个系统的性能也是比较高的。这也就是有名的20/80原则，调整应用的20%(关键部分)，能解决80%的问题。

在设计和开发系统时作调整
     良好设计的系统可以防止在应用生命周期中产生性能问题。系统设计人员和应用开发人员必须了解Oracle的查询处理机制以便写出高效的SQL语句。“第2章 有效的应用设计”讨论了你的系统中各种可用的配置，以及每种配置更适合哪种类型的应用。“第5章 优化器”讨论了Oracle的查询优化器，以及如何写语句以获取最快的结果。

当设计你的系统时，使用下列优化性能的准则：
l        消除客户机／服务器应用中不必要的网络传输。-- 使用存储过程。
l        使用适合你系统的相应Oracle服务器选件（例如，并行查询或分布式数据库）。
l        除非你的应用有特殊的需要，否则使用缺省的Oracle锁。
l        利用数据库记住应用模块，以便你能以每个模块为基础来追踪性能。
l        选择你的数据块的最佳大小。  -- 原则上来说大一些的性能较好。
l        分布你的数据，使得一个节点使用的数据本地存贮在该节点中。

调整产品系统
     本节描述对应用系统快速、容易地找出性能瓶颈，并决定纠正动作的方法。这种方法依赖于对Oracle服务器体系结构和特性的了解程度。在试图调整你的系统前，你应熟悉Oracle调整的内容。

为调整你已有的系统，遵从下列步骤：
l        调整操作系统的硬件和软件
l        通过查询V $SESSION_WAIT视图，识别性能的瓶颈，这个动态性能视图列出了造成会话(session)等待的事件。
l        通过分析V $SESSION_WAIT中的数据，决定瓶颈的原因。
l        纠正存在的问题。

监控应用系统
这主要是通过监控oracle的动态视图来完成。
各种有用的动态视图：如v$session_wait, v$session_event等。


                                       第2章 有效的应用设计
        我们通常将最常用的应用分为2种类型：联机事务处理类型(OLTP)，决策支持系统(DSS)。

联机事务处理(OLTP)
        该类型的应用是高吞吐量，插入、更新、删除操作比较多的系统，这些系统以不断增长的大容量数据为特征，它们提供给成百用户同时存取，典型的OLTP系统是订票系统，银行的业务系统，订单系统。OTLP的主要目标是可用性、速度、并发性和可恢复性。
        当设计这类系统时，必须确保大量的并发用户不能干扰系统的性能。还需要避免使用过量的索引与cluster 表，因为这些结构会使插入和更新操作变慢。

决策支持(DSS)
        该类型的应用将大量信息进行提取形成报告，协助决策者作出正确的判断。典型的情况是：决策支持系统将OLTP应用收集的大量数据进行查询。典型的应用为客户行为分析系统(超市，保险等)。
        决策支持的关键目标是速度、精确性和可用性。
        该种类型的设计往往与OLTP设计的理念背道而驰，一般建议使用数据冗余、大量索引、cluster table、并行查询等。
        近年来，该类型的应用逐渐与OLAP、数据仓库紧密的联系在一起，形成的一个新的应用方向。