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Oracle编程高手箴言:位图索引(Bitmap Index)的故事

原创 Linux操作系统 作者:gengzhizhen 时间:2009-03-07 09:28:53 0 删除 编辑

您如果熟悉Oracle数据库,我想您对Thomas Kyte的大名一定不会陌生。Tomas主持的asktom.oracle.com网站享誉Oracle界数十年,绝非幸致。最近在图书馆借到这位Oracle绝顶高手编著的《Expert Oracle Database Architecture-9i and 10g programming Techniques and Solutions》,翻阅之下,果然盛名无虚,虽然说不上字字珠玑,但作者对Oracle架构的理解和实践确实已达到出神入化的境界。如果您有时间和兴趣,强烈建议您阅读这本书。这本书最大的特点是语言生动活泼,说理清楚,几乎每讲解一个原理,作者都给出了具体实例,让人读起来毫不气闷。

另外,Thomas谦逊的态度让我非常佩服,ThomasOracle数据库方面工作了16年,并且参与了早期Oracle版本的开发,但他仍然谦虚地说,他每天都能从Oracle文档里学到新的东西。

下面从这本书里摘录了一些精彩片段,供您欣赏,虽然不免有断章取义之嫌。

位图索引(Bitmap Index)的故事

一日,一群Java开发者找到Tom先生,说他们新开发的系统已经上线,但性能及其低下,他们问Tom先生能不能替他们看看问题到底出在什么地方。他们告诉Tom,他们的系统采用JSP+EJB+Oracle的典型三层架构,其中EJB中的SQL是由第三方工具产生的。Tom同志一听到EJB,就知道这个系统是不能采用SQL代码跟踪的方法来进行性能调优了。于是,Tom同志告诉这些心急火燎的Java开发者,你们系统的问题肯定在浏览器到数据库之间,但具体问题出在什么地方,我需要看看你们的数据库。

 

于是,Tom同志远程连接到他们的测试数据库(注意不是生产数据库),查看了几个动态性能视图(V$LOCKV$SQL),最后终于发现了问题的所在。Tom同志发现他们的数据库中有一个位图索引(Bitmap Index)最为可疑,这个索引是建立在一个PROCESS_FLAG的字段上。PROCESS_FLAG字段表示该记录是否被处理了,可能值只有两个,一个是未处理(N),一个是已经处理(Y)。当记录初次插入数据库时,该字段的值为N,但其它进程读取并处理那些未处理的记录(值为N的记录)后,这个字段的值就更新为Y

 

Tom就问这些Java开发者,你们为什么要在这个PROCESS_FLAG字段上建立位图索引呢?

 

其中有一个开发者振振有词的说,这是为了提高查找速度,一旦建立了位图索引,我们的程序就能快速找到那些数值为N的记录,然后处理。随后,他又拿出一本大部头的Oracle数据库参考手册,对Tom同志说,这书上都是这么说的,对那些数值非常少的字段,比如,我们的PROCESS_FLAG字段只有两个值,就应该建立位图索引,这难道有什么问题吗?

 

Tom同志微微一笑,没有直接回答。只见他打开SQL Plus,连接到他的本地Oracle实例,给这群开发者演示了下面及其简单的SQL代码。

 

 

C:\Documents and Settings\carlwu>sqlplus scott/tiger@carl

 

SQL*Plus: Release 11.1.0.6.0 - Production on Wed Apr 23 18:15:34 2008

Copyright (c) 1982, 2007, Oracle.  All rights reserved.

Connected to:

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.1.0.6.0 - Production

With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options

 

SQL> create table t(processed_flag varchar2(1));

 

Table created.

 

SQL> create bitmap index t_idx on t(processed_flag);

 

Index created.

 

SQL> insert into t values('N');

 

1 row created.

 

SQL>

 

刚才那位振振有词的开发者不服气的说,这有什么,不是很正常吗?接着Tom又打开了一个SQL Plus窗口,并连接到本地数据库,键入下面的SQL语句,奇怪的是这条SQL并不执行,而是一直在等待。下面是这条SQL的一个截图:

这些Java开发者看到这里,惊讶得目瞪口呆。其中一个开发者犹豫地说,好象这个位图索引只允许一个用户操作,如果其它用户想同时操作这个索引,那他必须等第一个用户的请求处理完成,并且提交之后,才能进行,如果第一个用户不提交,那么他必须一直等待。Tom点头表示赞同,然后给他们作了一番详细的解释: 

Oracle数据库的位图索引(Bitmap Index)确实是针对那些数值稀疏(low-cardinality低基数)的字段,但是还应记住的一点是,它是针对那些值不经常改变的字段的。在实际应用中,如果某个字段的值需要频繁更新,那么就不适合在它上面创建位图索引。在位图索引中,如果你更新或插入其中一条数值为N的记录,那么相应表中数值为N的记录(可能成百上千条)全部被Oracle锁定,这就意味着其它用户不能同时更新这些数值为N的记录,其它用户必须要等第一个用户提交后,才能获得锁,更新或插入数据。

 

问题找到了,修正就很简单了,Tom建议这些开发者去掉了这个位图索引,然后在PROCESS_FLAG字段上建立一个函数索引,只为那些数值为N的记录建立简单的B树索引就可以了。

 

这些开发者回去后,按照Tom的指点,经过一番测试,终于解决了问题。

 

但故事并没有到此结束,这些开发者并不满足,他们给Tomemail抱怨道,Oracle数据库真“烂”,连这个简单的位图索引问题都不能处理,你看,Oracle浪费了我们大量的时间和精力调试我们的Java程序。Tom给他们回了一封email,颇有感触地对他们说:

 

I have encountered issues such as this many times when an application is being moved from database A to database B. When an application that worked flawlessly in database A does not work, or works in an apparently bizarre fashion, on database B, the first thought is that database B is “bad” database. The simple truth is that database B just works differently. Neither database is wrong or “bad; they are just different. Knowing and understanding how they both work will help you immensely in dealing with these issues.

 

(当人们把一个应用从一种数据库迁移到另一种数据库时,他们常常抱怨同样的问题。本来这个应用程序在数据库A上运行得很好,当迁移到数据库B时,就出问题了。于是他们就认定,数据库B真烂。但事实并非如此,这只是因为数据库B的工作方式和原理不同于数据库A而已。世界上没有哪个数据库是“烂”数据库,关键是我们必须深入了解该数据库的架构和特点,这样才能避免这类问题。如果您理解位图索引的适用条件,您还会说Oracle是一个很“烂“的数据库吗?)

 

最后,Tom乘机建议他们,如果你们愿意,我可以给你们做一次简单的为期3天的培训。这些Java程序员听从了Tom同志的建议,经过了3天的培训后,他们对Oracle能做的事情表示吃惊,他们纷纷表示,“我真傻,原来Oracle不适合建立临时表呀,你看我的程序老是在那里删除和创建临时表。”,“要是我用了物化视图(Materalized View),我的数据备份代码就异常简单了。”,“我还不知道connect by有这么强大的功能呢!”。

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