ITPub博客

首页 > Linux操作系统 > Linux操作系统 > Oracle自适应共享游标——Adaptive Cursor Sharing(上)

Oracle自适应共享游标——Adaptive Cursor Sharing(上)

原创 Linux操作系统 作者:realkid4 时间:2011-07-27 22:37:01 0 删除 编辑

 

Oracle的绑定变量技术,是解决内存SQL语句硬解析过多,防止出现资源争用的重要手段。但是,世上没有万灵药。绑定变量在引入cursor sharing与增加软解析的同时,也带来CBO环境下的bind peeking问题。从Oracle 11g开始,Oracle Database引入了Adaptive Cursor Sharing新特性,将绑定变量执行计划确定变化为一个基于统计量分析的自适应过程。

 

1、  Oracle 10g下的bind peeking谈起

 

Bind peeking问题的根源在于CBO时代SQL执行计划的生成机制。CBO生成执行计划与RBO存在很大差异,CBO是依据数据分布的统计量信息,生成成本最优的执行计划。但是,使用绑定变量的SQL语句在这个环节似乎存在一些问题。如下一条SQL语句。

 

 

select * from t where wner=:x

 

 

owner列上存在索引。那么输入上面的一句SQL给优化器,Oracle生成何种类型的执行计划呢?走索引还是全表扫描?

 

答案是都有可能。owner的分布如果是非平均,存在偏移。那么不同的:x取值,生成的最优执行计划必然不同。这个时候,Oracle会在第一次解析的时候,“偷偷”查看peek一下输入的绑定变量值。根据peek到的数据值来确定执行计划,保存在liberary cache中,作为下一次执行的cursor sharing。如果下次输入的:X变量恰好是和第一次取值分布差异很大的数据值,那么执行计划就是有问题的,甚至就是错误的。

 

下面我们简单实验一下Oracel 10g上的bind peeking。首先还是准备环境:

 

 

SQL> select * from v$version;

BANNER

----------------------------------------------------------------

Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod

 

SQL> create table t (id1 varchar2(10), id2 varchar2(10), id3 varchar2(10));

Table created

 

SQL> select id1, count(*) from t group by id1;

 

ID1          COUNT(*)

---------- ----------

K               10000

M                  20

A               10000

 

 

id1列上存在索引,而且id1列取值分布及其不平均。

 

 

SQL> create index idx_t_id1 on t(id1);

Index created

 

SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true);

PL/SQL procedure successfully completed

 

 

下面我们先使用非绑定变量,来精确获取应有的执行计划情况。由于篇幅原因直接列出结果。

 

SQL语句结构

执行关键路径

数据行数

select * from t where id1='K';

全表扫描

10000

select * from t where id1='M';

索引路径

20

select * from t where id1='A';

全表扫描

10000

 

由于数据值取值偏移的原因,id1取定’M’时执行索引路径,而取定’K’时执行的是全表扫描。下面观察使用绑定变量的情况:

 

//定义绑定变量取值;

SQL> var i varchar2(10);

SQL> exec :i := 'K';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择10000行。

 

 

此时,我们检查liberary cache中缓存的执行计划。

 

//父游标情况;

SQL> select sql_text, SQL_ID, VERSION_COUNT,BIND_DATA from v$sqlarea where sql_text like 'select * from t%';

 

SQL_TEXT                       SQL_ID        VERSION_COUNT

------------------------------ ------------- ------------- -----------------------------

select * from t where id1=:i   a3y1yrq36v0gn             1

 

Executed in 0.094 seconds

 

//子游标中只有一个对应,也就是当前只有一个执行计划;

SQL> select PLAN_HASH_VALUE, CHILD_NUMBER from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

PLAN_HASH_VALUE CHILD_NUMBER

--------------- ------------

     1601196873            0

 

Executed in 0.047 seconds

 

 

使用sql_idchile_number抽取出可读的执行计划,如下:

 

//抽取出执行计划;

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('a3y1yrq36v0gn',0,'advanced'));

 

PLAN_TABLE_OUTPUT

---------------------------------------------------------------------

SQL_ID  a3y1yrq36v0gn, child number 0

-------------------------------------

select * from t where id1=:i

Plan hash value: 1601196873

--------------------------------------------------------------------------

| Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |

--------------------------------------------------------------------------

|   0 | SELECT STATEMENT  |      |       |       |     9 (100)|          |

|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| T    | 10000 | 60000 |     9  (12)| 00:00:01 |

--------------------------------------------------------------------------

Peeked Binds (identified by position):

--------------------------------------

   1 - :I (VARCHAR2(30), CSID=852): 'K'

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

   1 - filter("ID1"=:I)

 

 

注意上面的执行计划,采用了全表扫描的正确计划。同时,也告诉我们采用的peeking值为’K’。此时,我们变换绑定变量值。

 

 

SQL> exec :i:='M';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择20行。

 

 

此时,我们再次观察父子游标状态。

 

 

SQL> select PLAN_HASH_VALUE, CHILD_NUMBER from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

PLAN_HASH_VALUE CHILD_NUMBER

--------------- ------------

     1601196873            0

 

Executed in 0.031 seconds

 

 

注意!第二次执行的SQL语句和第一次完全相同,也就意味着父游标相同。绑定变量取值有所差别。但是我们之后观察子游标,没有出现新的子游标出现。说明第二次执行的还是原来的共享游标,也就是全表扫描执行计划。这个在变量取定’M’的情况下,完全是错误的!!

 

上面的实验告诉我们:在使用绑定变量的时候,虽然可以提高游标共享几率,减少硬解析的出现。但是由于bind peeking问题,使所有绑定变量采用相同的执行计划。这个显然是有问题的,在实际生产环境下会出现性能的无故递减问题。

 

Oracle 11g之前,bind peeking问题一直是一个很困扰的障碍。很多时候甚至迫使运维人员暂时性的终止bind peeking的使用。于是Oracle11g开始,尝试使用一种自适应的游标共享方式(Adaptive Cursor Sharing),来提高绑定变量情况下的正确执行计划生成概率。

 

2Adaptive Cursor Sharing初探

 

首先我们进行一系列的实验,给出直观的ACSAdaptive Cursor Sharing)效果。作为对比,我们采用的数据构成环境与上面相同,差别就是在oracle11g版本上。

 

 

SQL> select * from v$version;

BANNER

--------------------------------------------------------------------------------

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production

 

 

 

在使用绑定变量的时候,我们逐步观测。

 

 

SQL> var i varchar2(10);

SQL> exec :i:='M';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择20行。

 

 

此时,我们观察父子游标情况。

 

 

//父游标

SQL> select sql_text, sql_id, VERSION_COUNT, EXECUTIONS, IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE from v$sqlarea where sql_text like 'select * from t where id1=:i%';

 

SQL_TEXT                       SQL_ID        VERSION_COUNT EXECUTIONS IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE

------------------------------ ------------- ------------- ---------- ----------------- -------------

select * from t where id1=:i   a3y1yrq36v0gn             1          1 Y                 N

 

Executed in 0.14 seconds

 

//子游标

SQL> select SQL_ID,CHILD_NUMBER,IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

SQL_ID        CHILD_NUMBER IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE IS_SHAREABLE

------------- ------------ ----------------- ------------- ------------

a3y1yrq36v0gn            0 Y                 N             Y

 

Executed in 0.046 seconds

 

 

由于第一次调用,执行后只生成了一个子游标对象。注意,从11g开始,在v$sql中加入了三个视图列为is_bind_sensitiveis_bind_awareis_shareable

 

ü        is_bind_sensitive表示该子游标中是否使用了绑定变量要素,采用bind peeking方法进行执行计划生成;

ü        is_bind_aware表示该子游标是否使用了extended cursor sharing技术,也就是ACE

ü        is_shareable表示该子游标可否被下次软解析所共享使用。如果设置为N,就表示该子游标失去了共享价值,等待被Age Out出内存;

 

 

当前我们只有一次bind peeking调用,没有其他的可能。所以is_bind_senstiveYis_shareableY,同时is_bind_aware未启动。该执行计划为:

 

 

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('a3y1yrq36v0gn',format => 'advanced'));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID  a3y1yrq36v0gn, child number 0

-------------------------------------

select * from t where id1=:i

Plan hash value: 2247614985

--------------------------------------------------------------------------------

| Id  | Operation                   | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| T

--------------------------------------------------------------------------------

|   0 | SELECT STATEMENT            |           |       |       |     2 (100)|

|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T         |    20 |   120 |     2   (0)| 0

|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IDX_T_ID1 |    20 |       |     1   (0)| 0

--------------------------------------------------------------------------------

Peeked Binds (identified by position):

--------------------------------------

   1 - :I (VARCHAR2(30), CSID=873): 'M'

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

   2 - access("ID1"=:I)

 

Executed in 1.154 seconds

 

 

此时,启用bind peeking,生成索引执行计划。接下来进行第二次调用。

 

//选择了应该进行全表扫描的K值;

SQL> exec :i:='K';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择10000行。

 

 

查看父游标情况。

 

SQL> select sql_text, sql_id, VERSION_COUNT, EXECUTIONS, IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE from v$sqlarea where sql_text like 'select * from t where id1=:i%';

 

SQL_TEXT                       SQL_ID        VERSION_COUNT EXECUTIONS IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE

------------------------------ ------------- ------------- ---------- ----------------- -------------

select * from t where id1=:i   a3y1yrq36v0gn             1          2 Y                 N

 

Executed in 0.125 seconds

 

 

从父游标的情况看,当前还是只有一个子游标,呈现bind peeking老现象。我们再次调用的时候,出现了不同。

 

 

SQL> exec :i:='K';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择10000行。

 

SQL> select sql_text, sql_id, VERSION_COUNT, EXECUTIONS, IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE from v$sqlarea where sql_text like 'select * from t where id1=:i%';

 

SQL_TEXT                       SQL_ID        VERSION_COUNT EXECUTIONS IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE

------------------------------ ------------- ------------- ---------- ----------------- -------------

select * from t where id1=:i   a3y1yrq36v0gn             2          3 Y                 Y

Executed in 0.125 seconds

 

SQL> select SQL_ID,CHILD_NUMBER,IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

SQL_ID        CHILD_NUMBER IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE IS_SHAREABLE

------------- ------------ ----------------- ------------- ------------

a3y1yrq36v0gn            0 Y                 N             Y

a3y1yrq36v0gn            1 Y                 Y             Y

 

Executed in 0.031 seconds

 

 

注意,在第二次使用’K’的时候,Oracle没有选择第一条错误的执行子游标,而是产生出一个新的游标(child_number=1)。而且,这个新生成的游标具有可以共享和extended cursor sharing特性。

 

那么,我们抽取出第二条执行计划查看。

 

 

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('a3y1yrq36v0gn',1,format => 'advanced'));

 

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID  a3y1yrq36v0gn, child number 1

-------------------------------------

select * from t where id1=:i

Plan hash value: 1601196873

--------------------------------------------------------------------------

| Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |

--------------------------------------------------------------------------

|   0 | SELECT STATEMENT  |      |       |       |    10 (100)|          |

|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| T    | 10000 | 60000 |    10   (0)| 00:00:01 |

--------------------------------------------------------------------------

Peeked Binds (identified by position):

--------------------------------------

   1 - :I (VARCHAR2(30), CSID=873): 'K'

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

   1 - filter("ID1"=:I)

48 rows selected

 

Executed in 0.421 seconds

 

 

此时,终于生成了一个全新的全表扫描执行计划,使用的bind peeking值为’K’。如果我们在使用新的绑定变量值,如何呢?

 

//使用应该进行全表扫描的数据值;

SQL> exec :i:='A';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

已选择10000行。

 

SQL> select SQL_ID,CHILD_NUMBER,IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE, executions from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

SQL_ID        CHILD_NUMBER IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE IS_SHAREABLE EXECUTIONS

------------- ------------ ----------------- ------------- ------------ ----------

a3y1yrq36v0gn            0 Y                 N             Y                     2

a3y1yrq36v0gn            1 Y                 Y             Y                     2

 

Executed in 0.046 seconds

 

 

注意子游标0的执行次数变化,可以猜出来刚才的那次’A’是使用子游标0,索引路径执行计划。应该说是错误和不合适的

 

接着进行测试:

 

 

SQL> exec :i:='L';

PL/SQL 过程已成功完成。

 

SQL> select * from t where id1=:i;

未选定行

 

SQL> select SQL_ID,CHILD_NUMBER,IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE, executions, last_load_time from v$sql where sql_id='a3y1yrq36v0gn';

 

SQL_ID        CHILD_NUMBER IS_BIND_SENSITIVE IS_BIND_AWARE IS_SHAREABLE EXECUTIONS LAST_LOAD_TIME

------------- ------------ ----------------- ------------- ------------ ---------- ----------------------------------------------------------------------------

a3y1yrq36v0gn            0 Y                 N             N                     2 2011-07-27/16:32:21

a3y1yrq36v0gn            1 Y                 Y             Y                     2 2011-07-27/16:45:07

a3y1yrq36v0gn            2 Y                 Y             Y                     1 2011-07-27/16:52:10

 

Executed in 0.063 seconds

 

 

采用了新值,Oracle再次生成了一个新游标。同时child_number0的子游标is_shareable字段为N,表示退出共享周期。剩下的两个子游标为可以进行共享的extended cursor sharing子游标。新生成游标执行计划如下:

 

 

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('a3y1yrq36v0gn',2,format => 'advanced'));

 

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID  a3y1yrq36v0gn, child number 2

-------------------------------------

select * from t where id1=:i

Plan hash value: 2247614985

--------------------------------------------------------------------------------

| Id  | Operation                   | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| T

--------------------------------------------------------------------------------

|   0 | SELECT STATEMENT            |           |       |       |     2 (100)|

|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T         |    10 |    60 |     2   (0)| 0

|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IDX_T_ID1 |    10 |       |     1   (0)| 0

--------------------------------------------------------------------------------

Peeked Binds (identified by position):

--------------------------------------

   1 - :I (VARCHAR2(30), CSID=873): 'L'

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

   2 - access("ID1"=:I)

50 rows selected

 

Executed in 0.453 seconds

 

 

新生成的子游标使用索引路径,使用了绑定变量‘L’生成出的。应该说是一个正确的执行计划。

 

oracle 11g下,我们一共执行了5次目标绑定变量语句,生成了3个子游标对象,其中2个可以进行extended cursor sharing5次中有2次是执行了错误的执行计划,以后这个比例随着执行正确率不断增加,因为目标子游标执行计划已经全部生成。

 

3ACE特点总结

 

经过上面的实验,我们可以初步归纳出ACE的特点:

 

ü        与单纯的bind peekingOracle 11g以前)相比,ACE不会将第一次bind peeking的结果作为唯一的备选执行计划进行执行,会进行多次peeking

ü        ACE不是万能的,也会使用错误的游标执行计划;

ü        ACE的本质是不断多次的peeking,经过统计分析不断调整实现的执行计划。相同的两次输入,也许结果执行计划就有不同;

ü        ACE是一个自适应过程,内部通过一系列的成本计算,不同作出共享游标或者生成新一次peeking的决策。应该说是Oracle 11g的一个新特性,一定程度上向解决bind peeking副作用作出有益的尝试;

 

本篇中我们观察了ACE的现象特点和与传统Bind peeking区别。下面系列中,我们将继续关注ACE。从它相关的系统参数和影响视图,一起探究ACE的本质。

 

来自 “ ITPUB博客 ” ,链接:http://blog.itpub.net/17203031/viewspace-703280/,如需转载,请注明出处,否则将追究法律责任。

请登录后发表评论 登录
全部评论
求道~

注册时间:2010-11-30

  • 博文量
    545
  • 访问量
    7752961