oracle优化------缓存对象与数据

author：skate
time：2010/03/16

当系统出现性能瓶颈时，尽量较少不必要的资源消耗，最后就是平衡cpu，内存，io，network等资源，使数据库
可以稳定的运行。

 

oracle数据库优化的根本是

1.尽量减少资源消耗，例如优化sql，减少sql本身的资源消耗
2.如果无法进一步减少资源的消耗，那就让数据尽量靠近cpu，也就是把数据从硬盘转移到内存（内存的读写速度快）
  或者换更快的磁盘

 

本文就简单总结下如何缓存数据和数据库对象（也就是把数据移向内存，提高内存的命中率，以提高整体io速度）

 

1.缓存数据
2.缓存数据对象的定义，例如package，procedure，pl/sql和sql（也就是cursor）等

 

上面说的这两种数据就存在oracle最重要的两个部件中share pool和buffer pool中，提高这两个pool的命中率也提高了
io速度，而io又是当今技术发展最慢，系统的最大的瓶颈。

 

1. 缓存数据

这里说的oracle数据是占大量存储空间的，不是存在数据库字典里的数据；oracle的数据的类型一般为：

SQL> select se.segment_type from dba_segments se group by se.segment_type;

SEGMENT_TYPE
------------------
LOBINDEX
INDEX PARTITION
TABLE PARTITION
NESTED TABLE
ROLLBACK
LOB PARTITION
LOBSEGMENT
INDEX
TABLE
CLUSTER
TYPE2 UNDO

11 rows selected

SQL>

 

 

在大部分时候，把这些数据放到内存里，会很大的提升系统的性能

 

buffer pool分为三个子pool，这三个pool都主要使用LRU算法管理的

 

default buffer pool：默认所有的数据块都存在这，并遵循本pool的LRU算法

keep buffer pool：如果指定数据块缓存到keep区的，数据块就不太可能因为执行其他一些操作被其他数据块交换出，即使较长时间没使用了，只遵循本pool的LRU

recycle buffer pool：设置recycle是因为有时会有一些大的又教少使用的表的操作，如果不设置单独的缓存区，那么缺省的缓存区中的数据块就被这些偶尔使用的数据换出，它的空间比较小，所以说一般使用完就释放掉了，它也只遵守本pool的LRU算法

以table为例：

修改table的缓存空间

 

alter table a_user storage(buffer_pool keep) cache/nocache;  ---把表a_user缓存到keep buffer pool中最热端/把表a_user从keep buffer pool立刻释放出去

 

alter table a_user cache/nocache  ---把表a_user缓存到default buffer pool中最热端/把表a_user从default buffer pool立刻释放出去

 

eg：

 

1)

 

SQL> alter table a_user storage(buffer_pool keep) cache;

Table altered

 

2)

SQL> select t.table_name,t.cache,t.buffer_pool from user_tables t where t.table_name=upper('a_user');

TABLE_NAME                     CACHE                BUFFER_POOL
------------------------------ -------------------- -----------
a_user                          Y                KEEP

 

说明：

user_tables.cache:这个表一旦被读入buffer cache，就会放在链表的热端~ 尽量不被挤出buffer cache
user_tables.buffer_pool:把这个表放入特殊的buffer cache中，这些特殊的buffer cache是独立的

 

而视图v$db_object_cache.kept:告知是否对象常驻shared pool(yes/no)，有赖于这个对象是否已经利用PL/SQL 过程

DBMS_SHARED_POOL.KEEP“保持”（永久固定在内存中）

 

eg:

SQL> Select oc.NAME,oc.TYPE,oc.KEPT from v$db_object_cache oc where oc.TYPE='TABLE' AND OC.OWNER='HPO';

NAME                                                                             TYPE                         KEPT
-------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------- ----
A_USER                                                                            TABLE                       YES

 

这个v$db_object_cache视图提供对象在library cache(shared pool)中对象统计，提供比v$librarycache更多的细节，并且常用于找出shared pool中的活动对象。

所以你没有使用过对象时，是不存在这个视图里的，使用时用了，才会在这个视图里出现

 

可以参看三思的动态性能视图介绍：http://space.itpub.net/7607759/viewspace-22241

 

例如修改索引的buffer pool

alter index IDX_ORG_TYPE storage(buffer_pool keep) cache;

 

分区表和分区索引好像不能把每个分区放在不同的buffer pool中，反正我测试通过

 

 

2.缓存数据对象的定义，例如package，procedure，pl/sql和sql（也就是cursor）等

 

上面介绍了把数据尽量缓存在buffer pool中，提高数据在内存的命中率，避免从磁盘读写数据，间接提高系统io能力；
buffer pool缓存的数据是用户最终的目标数据，而把这些用户最终目标数据要传达给用户，就需要oracle用另外一些
动作来完成，而这些动作主要是在share pool中完成的，大概功能有：缓存语句文本，分析代码，执行计划，数据字典
中的表和列的权限定义等；share pool主要也用LRU算法，所以怎样尽量缓存这些数据就是下面要说的

 

oracle分为sql引擎和pl/sql引擎，分别完成sql和pl/sql的解析等工作，而这里解析又是很耗资源的，所以就要想办法
尽量少解析，使代码重用以提高效率

 

A。代码的重用

 

 

 确定是否需要对语句进行（硬）解析时，是先比较语句的哈希值，下面的两种方法有助于获得相同的哈希值，从而可以实现重用代码，提高命中率：
 
 1）开发组的所有成员都使用相同的编码规范（包括大小写，空格，换行等）；

 2）使用绑定变量（提高命中率的同时可能会产生不够好的执行计划，因为优化器不知道变量的确定值，在有栏位的柱状图统计数据时也不能够利用）。

 

调整相关初始化参数：

 

OPEN_CURSOR

 这个参数指定每个用户会话能打开的游标最大数量；增大这个值可以减少重新解析会话曾打开的语句的机会，提高命中率，但需要更大的共享池空间。要确保该值足够，增加该值不会对内存造成太大的影响

cursor_space_for_time

 缺省是FALSE，如果设置为TRUE，那么SHARED SQL AREA当CURSOR打开的时候，是PIN在共享池里的，不允许被换出（AGEOUT），这样提高了SQL的执行效率，另外PGA中的CURSOR的私有内存部分，执行完SQL后也不关闭，下次执行的时候可以直接使用，节省了内存分配和释放的时间。对于同一个SQL反复被执行的情况，这种设置有助于提高SQL执行的效率。但是这个参数设置会增加共享池的使用。如果共享池出现不足，或者碎片很严重的情况，使用这个参数会加剧问题， 所以，一般在共享池足够大的情况下才能考虑设为true，设为true时可以减少重解析，提高命中率，加快游标的执行（空间换时间）。
 
 这个参数一般情况不需要打开，一般情况下打开对于系统性能的提升不会很大，对于parse很频繁，而且SQL执行很频繁，共享池碎片较为严重的情况，建议不要使用。当然特殊情况有特殊的用途，否则这个参数也没必要存在了。

session_cached_cursors

 缺省是0，也就是不CACHE CURSOR，如果设置了SESSION_CACHED_CURSORS,某个CURSOR被频繁调用，那么当第三次被调用的时候会被CACHE，一个被CACHE的CURSOR下次再被调用的时候，可以省去PARSE的过程，提高SQL执行的效率，这些缓存也是用LRU算法来管理的。应该注意SESSION_CACHED_CURSORS的值不能超过OPEN_CURSORS的值。在设置SESSION_CACHED_CURSORS参数之前，首先要确定共享池的大小是否足以支持缓冲这些SQL。因为SESSION_CACHED_CURSORS是针对每个SESSION的，对于拥有几百，甚至上千个SESSION的OLTP系统，设置SESSION_CACHED_CURSORS的时候要十分注意，设置大的SESSION_CACHED_CURSORS参数，需要比较大的共享池来支持，如果调整了这个参数后出现共享池空间不足的情况，调整共享池的大小或者减少SESSION_CACHED_CURSORS参数就是DBA应该进行的操作

 

cursor_sharing

定义CURSOR共享的模式，EXCAT(精确），FORCE(强制），SIMILAR(类似），如果采用缺省的（精确），那么系统不自动合并和共享CURSOR，只有书写完全一致的CURSOR才能共享。如果设置为SIMILAR，那么SQL PARSE的时候会做PEEKING，如果觉得是可以共享的，那么就共享这个SQL，Oracle自动会将非绑定变量转换为绑定变量。要注意的是，如果某个WHERE条件里的字段存在柱状图，那么PEEKING过程会认为这个SQL的共享是不安全的，那么将不共享这个SQL,此时这个CURSOR会产生一个子CURSOR，形成一个新的版本。这种情况下，只有非绑定变量的值是相同的，PARSER才认为共享是安全的，不产生新的VERSION。如果设置为FORCE，和SIMILAR类似，会将非绑定变量转为绑定变量，和SIMILAR不同的是，PARSER强行认为共享是安全的，因此不会理会柱状图的信息，直接共享该CURSOR。

 

CURSOR_SHARING的设置，最佳建议是用精确，在开发过程中，该用绑定变量的地方用绑定变量，不该用的地方不用（什么时候不该用呢？），实在不行，用SIMILAR，但是使用非缺省值的情况，需要查找是否存在BUG,尽早打补丁，另外要测试应用，某些SQL在某些版本使用绑定变量的情况下会出错（不是BUG），FORCE的BUG比较多，更要做好测试。

SQL语句分析分为软分析和硬分析两种。减少软分析和硬分析，特别是减少硬分析，对于降低CPU的使用率有着十分关键的作用
SQL执行的时候，如果某个语句已经被缓冲了，那么这个SQL就不需要进行分析，可以直接执行，因此保证SQL能够在缓冲区中长
时间存在将可以减少SQL分析的发生。有2个参数可以控制SQL在SESSION缓冲池中的时间长短：OPEN_CURSORS和SESSION_CACHED_CURSORS。

那怎样来调整这两个参数呢？检查目前SESSION_CACHED_CURSORS和OPEN_CURSORS的使用率情况

 

select 'session_cached_cursors' parameter,
       lpad(value, 5) value,
       decode(value, 0, '  n/a', to_char(100 * used / value, '990') || '%') usage
  from (select max(s.value) used
          from v$statname n, v$sesstat s
         where n.name = 'session cursor cache count'
           and s.statistic# = n.statistic#),
       (select value from v$parameter where name = 'session_cached_cursors')
union all
select 'open_cursors' parameter,
       lpad(value, 5) value,
       to_char(100 * used / value, '990') || '%' usage
  from (select max(sum(s.value)) used
          from v$statname n, v$sesstat s
         where n.name in
               ('opened cursors current', 'session cursor cache count')
           and s.statistic# = n.statistic#
         group by s.sid),
       (select value from v$parameter where name = 'open_cursors');

 

查看系统级cursor的命中率，软分析和硬分析的比率

 

select
  to_char(100 * sess / calls, '9999990.00') || '%' cursor_cache_hits,
  to_char(100 * (calls - sess - hard) / calls, '999990.00') || '%' soft_parses,
  to_char(100 * hard / calls, '999990.00') || '%' hard_parses
from
  ( select value calls from v$sysstat where name = 'parse count (total)' ),
  ( select value hard  from v$sysstat where name = 'parse count (hard)' ),
 ( select value sess  from v$sysstat where name = 'session cursor cache hits' );

 

如果返回SESSION_CACHED_CURSORS缓冲区的使用率是100％，那么说明SESSION_CACHED_CURSORS参数还不够大，如果共享池的大小足够，可以调整该参数，直到使用率低于100％为止。

 

对于没有使用绑定变量的系统，如果CURSOR_SHARING设置为EXACT的时候，如果设置SESSION_CACHED_CURSORS的时候要十分注意，由于应用原因，CURSOR的重用率十分低，如果设置过高的SESSION_CACHED_CURSORS，会导致共享池空间被大量占用，在系统负载较高的时候会出现共享池的性能问题。

 

 

B。保留大型对象

 

加载大型对象是造成共享池碎片的主要原因；由于大量的小型对象需要从共享池释放以腾出空间，会影响响应时间
为了避免这样情况发生，我们就把大型的，经常使用的对象keep在共享池中，哪些对象需要keep呢？

1）经常用到的大型对象，如standard等程序包，使用共享内存超过阀值的对象
2）经常在常用表中执行的触发器
3）序列，因为当序列从共享池中释放时，序列号就丢失了

 

使用命令 alter system flush shared_pool命令刷新共享池，但不刷新保留对象

 

例如用下面的sql查出长度大于500个字符，共享内存大于10000个字节的对象

 

select *
  from v$db_object_cache oc
 where length(oc.NAME) > 500
   and oc.TYPE in ('PACKAGE', 'PROCEDURE', 'FUNCTION', 'PACKAGE BODY')
   and oc.KEPT='NO'
   and oc.SHARABLE_MEM>10000

查看长度超过500字符,共享内存大于20000个字节的匿名pl/sql

 

select *
  from v$sqlarea sq
 where sq.COMMAND_TYPE = 47
   and length(sq.SQL_TEXT) > 500
   and sq.SHARABLE_MEM>20000

把这些对象要keep在共享池中要用dbms_shared_pool.keep,系统默认是没有安装这个包的，需要运行dbmspool.sql这个脚本

SYS@skatedb>@/home/oracle/10.2.0/db_1/rdbms/admin/dbmspool.sql

Package created.

Grant succeeded.

View created.

Package body created.

SYS@skatedb>

SQL> desc dbms_shared_pool
Element                   Type     
------------------------- ---------
SIZES                     PROCEDURE
KEEP                      PROCEDURE
UNKEEP                    PROCEDURE
ABORTED_REQUEST_THRESHOLD PROCEDURE

 

SQL> desc dbms_shared_pool.keep
Parameter Type     Mode Default?
--------- -------- ---- --------
NAME      VARCHAR2 IN           
FLAG      CHAR     IN   Y    

   

SQL> desc dbms_shared_pool.unkeep
Parameter Type     Mode Default?
--------- -------- ---- --------
NAME      VARCHAR2 IN           
FLAG      CHAR     IN   Y    

   

ABORTED_REQUEST_THRESHOLD(threshold_size NUMBER)：这个方法可以设定一个界限，保证如果要进入SHARED POOL的对象太大，那么可以设置一个阀值，超过这个阀值的直接报错，而不是经过LRU查找和内存交换之后发现SHARED POOL不够了再报错，可以防
止超大对象过度占用SHARED POOL空间。

 

UNKEEP就是KEEP的反操作

 

SIZES (minsize NUMBER)：这个是列出SHARED POOL中所有大于minsize的对象，对于查找SHARED POOL中大对象并设置合理
的ABORTED_REQUEST_THRESHOLD很有用。

 

说明 flag：

 Value        Kind of Object to keep
   --        -----        ----------------------
   --        P          package/procedure/function
   --        Q          sequence
   --        R          trigger
   --        T          type
   --        JS         java source
   --        JC         java class
   --        JR         java resource
   --        JD         java shared data
   --        C          cursor

 

如果这个flag是空，那么他的默认值是'P'

 

保留package

sql> exec dbms_shared_pool.keep('package_name','P');

 

 

保留squence（避免sequence跳号）

sql> exec dbms_shared_pool.keep('sequence_name','Q');

 

 

保留匿名块

SQL> select address,hash_value
  2    from v$sqlarea sq
  3   where sq.COMMAND_TYPE = 47
  4     and length(sq.SQL_TEXT) > 500
  5     and sq.SHARABLE_MEM>20000
  6  ;

 

ADDRESS          HASH_VALUE
---------------- ----------
00000000A78655E8 1599878706

 

sql> exec dbms_shared_pool.keep('address','hash_value','C');

 

注意：查看47是什么命令
SQL> select * from audit_actions  where action=47;

    ACTION NAME
---------- ----------------------------
        47 PL/SQL EXECUTE

 

eg：

 

查看需要keep的匿名块

 

SQL> select address,hash_value
  2    from v$sqlarea sq
  3   where sq.COMMAND_TYPE = 47
  4     and length(sq.SQL_TEXT) > 500
  5     and sq.SHARABLE_MEM>20000
  6  ;

 

ADDRESS          HASH_VALUE
---------------- ----------
000000008E8532A8   97348712

1 rows selected

 

确认当前匿名块是否被keep

 

SQL> select oc.KEPT,sq.ADDRESS,sq.HASH_VALUE
  2    from v$db_object_cache oc,
  3         v$sqlarea sq
  4   where sq.SQL_TEXT=oc.NAME
  5   and   sq.HASH_VALUE='97348712'
  6  ;

 

KEPT ADDRESS          HASH_VALUE
---- ---------------- ----------
NO  000000008E8532A8   97348712

SQL>

keep住匿名块

 

SQL> exec dbms_shared_pool.keep('000000008E8532A8,97348712');

begin dbms_shared_pool.keep('000000008E8532A8,97348712'); end;

ORA-01426: 数字溢出
ORA-06512: 在 "SYS.DBMS_UTILITY", line 114
ORA-06512: 在 "SYS.DBMS_SHARED_POOL", line 45
ORA-06512: 在 "SYS.DBMS_SHARED_POOL", line 53
ORA-06512: 在 line 1

 

SQL> exec dbms_shared_pool.keep('000000008E8532A8,97348712','C');

PL/SQL procedure successfully completed

 

SQL>

 

检查是否被keep住

 

SQL> select oc.KEPT,sq.ADDRESS,sq.HASH_VALUE
  2    from v$db_object_cache oc,
  3         v$sqlarea sq
  4   where sq.SQL_TEXT=oc.NAME
  5   and   sq.HASH_VALUE='97348712'
  6  ;

 

KEPT ADDRESS          HASH_VALUE
---- ---------------- ----------
YES  000000008E8532A8   97348712

SQL>

 

取消对象的keep

 

SQL> exec dbms_shared_pool.unkeep('000000008E8532A8,97348712','C');

PL/SQL procedure successfully completed

SQL>

确认当前匿名块是否被取消keep
SQL> select oc.KEPT,sq.ADDRESS,sq.HASH_VALUE
  2    from v$db_object_cache oc,
  3         v$sqlarea sq
  4   where sq.SQL_TEXT=oc.NAME
  5   and   sq.HASH_VALUE='97348712'
  6  ;

 

KEPT ADDRESS          HASH_VALUE
---- ---------------- ----------
NO   000000008E8532A8   97348712

SQL>

 

剩下keep住package和sequnce就都类似了

 

 

共享池碎片问题
绑定变量问题

 

 

-----end-----