風之語

摘要：通過探討和研究Oracle服務器和Client/Server的特點和原理，闡述了提高、調(diào)整Oracle應用系統(tǒng)性能的一些原則和方法。

關(guān)鍵詞：Oracle；客戶/服務器；系統(tǒng)全程區(qū)；網(wǎng)絡(luò)I/O；回滾段。

Oracle 數(shù)據(jù)庫廣泛應用在社會的各個領(lǐng)域，特別是在Client/Server模式的應用，但是應用開發(fā)者往往碰到整個系統(tǒng)的性能隨著數(shù)據(jù)量的增大顯著下降的問題，為了解決這個問題，從以下幾個方面：數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡(luò)I/O、應用程序等對整個系統(tǒng)加以調(diào)整，充分發(fā)揮Oracle的效能，提高整個系統(tǒng)的性能。

1 調(diào)整數(shù)據(jù)庫服務器的性能

Oracle數(shù)據(jù)庫服務器是整個系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接影響整個系統(tǒng)的性能，為了調(diào)整Oracle數(shù)據(jù)庫服務器的性能，主要從以下幾個方面考慮：

1.1 調(diào)整操作系統(tǒng)以適合Oracle數(shù)據(jù)庫服務器運行

Oracle數(shù)據(jù)庫服務器很大程度上依賴于運行服務器的操作系統(tǒng)，如果操作系統(tǒng)不能提供最好性能，那么無論如何調(diào)整，Oracle數(shù)據(jù)庫服務器也無法發(fā)揮其應有的性能。

1.1.1 為Oracle數(shù)據(jù)庫服務器規(guī)劃系統(tǒng)資源

據(jù)已有計算機可用資源, 規(guī)劃分配給Oracle服務器資源原則是：盡可能使Oracle服務器使用資源最大化,特別在Client/Server中盡量讓服務器上所有資源都來運行Oracle服務。

1.1.2 調(diào)整計算機系統(tǒng)中的內(nèi)存配置

多數(shù)操作系統(tǒng)都用虛存來模擬計算機上更大的內(nèi)存，它實際上是硬盤上的一定的磁盤空間。當實際的內(nèi)存空間不能滿足應用軟件的要求時，操作系統(tǒng)就將用這部分的磁盤空間對內(nèi)存中的信息進行頁面替換，這將引起大量的磁盤I/O操作，使整個服務器的性能下降。為了避免過多地使用虛存，應加大計算機的內(nèi)存。

1.1.3 為Oracle數(shù)據(jù)庫服務器設(shè)置操作系統(tǒng)進程優(yōu)先級

不要在操作系統(tǒng)中調(diào)整Oracle進程的優(yōu)先級，因為在Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，所有的后臺和前臺數(shù)據(jù)庫服務器進程執(zhí)行的是同等重要的工作，需要同等的優(yōu)先級。所以在安裝時，讓所有的數(shù)據(jù)庫服務器進程都使用缺省的優(yōu)先級運行。

1.2 調(diào)整內(nèi)存分配

Oracle數(shù)據(jù)庫服務器保留3個基本的內(nèi)存高速緩存，分別對應3種不同類型的數(shù)據(jù)：庫高速緩存，字典高速緩存和緩沖區(qū)高速緩存。庫高速緩存和字典高速緩存一起構(gòu)成共享池，共享池再加上緩沖區(qū)高速緩存便構(gòu)成了系統(tǒng)全程區(qū)(SGA)。SGA是對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行快速訪問的一個系統(tǒng)全程區(qū)，若SGA本身需要頻繁地進行釋放、分配，則不能達到快速訪問數(shù)據(jù)的目的，因此應把SGA放在主存中，不要放在虛擬內(nèi)存中。內(nèi)存的調(diào)整主要是指調(diào)整組成SGA的內(nèi)存結(jié)構(gòu)的大小來提高系統(tǒng)性能，由于Oracle數(shù)據(jù)庫服務器的內(nèi)存結(jié)構(gòu)需求與應用密切相關(guān)，所以內(nèi)存結(jié)構(gòu)的調(diào)整應在磁盤I/O調(diào)整之前進行。

1.2.1 庫緩沖區(qū)的調(diào)整

庫緩沖區(qū)中包含私用和共享SQL和PL/SQL區(qū)，通過比較庫緩沖區(qū)的命中率決定它的大小。要調(diào)整庫緩沖區(qū)，必須首先了解該庫緩沖區(qū)的活動情況，庫緩沖區(qū)的活動統(tǒng)計信息保留在動態(tài)性能表v$librarycache數(shù)據(jù)字典中，可通過查詢該表來了解其活動情況，以決定如何調(diào)整。

Select sum(pins),sum(reloads) from v$librarycache;

Pins列給出SQL語句，PL/SQL塊及被訪問對象定義的總次數(shù)；Reloads列給出SQL 和PL/SQL塊的隱式分析或?qū)ο蠖x重裝載時在庫程序緩沖區(qū)中發(fā)生的錯誤。如果sum(pins)/sum(reloads) ≈0，則庫緩沖區(qū)的命中率合適；若sum(pins)/sum(reloads)>1, 則需調(diào)整初始化參數(shù) shared_pool_size來重新調(diào)整分配給共享池的內(nèi)存量。

1.2.2 數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)的調(diào)整

數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)包含了有關(guān)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、用戶、實體信息。數(shù)據(jù)字典的命中率，對系統(tǒng)性能影響極大。數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)的使用情況記錄在動態(tài)性能表v$librarycache中，可通過查詢該表來了解其活動情況，以決定如何調(diào)整。

Select sum(gets),sum(getmisses) from v$rowcache;

Gets列是對相應項請求次數(shù)的統(tǒng)計；Getmisses 列是引起緩沖區(qū)出錯的數(shù)據(jù)的請求次數(shù)。對于頻繁訪問的數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)，sum(getmisses)/sum(gets)<10%～15%。若大于此百分數(shù)，則應考慮增加數(shù)據(jù)字典緩沖區(qū)的容量，即需調(diào)整初始化參數(shù)shared_pool_size來重新調(diào)整分配給共享池的內(nèi)存量。

1.2.3 緩沖區(qū)高速緩存的調(diào)整

用戶進程所存取的所有數(shù)據(jù)都是經(jīng)過緩沖區(qū)高速緩存來存取，所以該部分的命中率，對性能至關(guān)重要。緩沖區(qū)高速緩存的使用情況記錄在動態(tài)性能表v$sysstat中，可通過查詢該表來了解其活動情況，以決定如何調(diào)整。

　　Select name,value from v$sysstat where name in
            ('dbblock gets','consistent gets','physical reads');

dbblock gets和consistent gets的值是請求數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀的總次數(shù)。physical reads的值是請求數(shù)據(jù)時引起從盤中讀文件的次數(shù)。從緩沖區(qū)高速緩存中讀的可能性的高低稱為緩沖區(qū)的命中率，計算公式：

Hit Ratio=1-(physical reds/(dbblock gets+consistent gets))

如果Hit Ratio<60%～70%，則應增大db_block_buffers的參數(shù)值。db_block_buffers可以調(diào)整分配給緩沖區(qū)高速緩存的內(nèi)存量，即db_block_buffers可設(shè)置分配緩沖區(qū)高速緩存的數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。緩沖區(qū)高速緩存的總字節(jié)數(shù)=db_block_buffers的值*db_block_size的值。db_block_size 的值表示數(shù)據(jù)塊大小的字節(jié)數(shù)，可查詢 v$parameter 表：

　　select name,value from v$parameter where name='db_block_size';

在修改了上述數(shù)據(jù)庫的初始化參數(shù)以后，必須先關(guān)閉數(shù)據(jù)庫，在重新啟動數(shù)據(jù)庫后才能使新的設(shè)置起作用。

1.3 調(diào)整磁盤 I/O

磁盤的I/O速度對整個系統(tǒng)性能有重要影響。解決好磁盤I/O問題，可顯著提高性能。影響磁盤I/O的性能的主要原因有磁盤競爭、I/O次數(shù)過多和數(shù)據(jù)塊空間的分配管理。

為Oracle數(shù)據(jù)庫服務器創(chuàng)建新文件時，不論是表空間所用的數(shù)據(jù)文件還是數(shù)據(jù)事務登錄所用的日志文件，都應仔細考慮數(shù)據(jù)庫服務器上的可用磁盤資源。如果服務器上有多個磁盤，則可將文件分散存儲到各個可用磁盤上，減少對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件及事務日志文件的競爭，從而有效地改善服務器的性能。對于不同的應用系統(tǒng)都有各自的數(shù)據(jù)集，應當創(chuàng)見不同的表空間分別存儲各自應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并且盡可能的把表空間對應的數(shù)據(jù)文件存放在不同的磁盤上，這種從物理上把每個應用系統(tǒng)的表空間分散存放的方法，可以排除兩個應用系統(tǒng)競爭磁盤的可能性。數(shù)據(jù)文件、事務日志文件分別存放在不同的磁盤上，這樣事務處理執(zhí)行的磁盤訪問不妨礙對相應的事物日志登記的磁盤訪問。如果有多個磁盤可用，將兩個事物日志成員放在不同的磁盤驅(qū)動器上，就可以消除日志文件可能產(chǎn)生的磁盤競爭。應把一個應用的表數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)分散存放不同表空間上，并且盡量把不同類型的表空間存放在不同磁盤上，這樣就消除了表數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)的磁盤競爭。

1.4 調(diào)整數(shù)據(jù)庫服務器的回滾段

回滾段是一個存儲區(qū)域，數(shù)據(jù)庫使用該存儲區(qū)域存放曾經(jīng)由一個事務更新或刪除的行的原始數(shù)據(jù)值。如果用戶要回滾一個事務所做的改變，那么數(shù)據(jù)庫就從回滾段中讀回改變前的數(shù)據(jù)并使該事務影響的行改變?yōu)樗鼈兊脑瓲顟B(tài)。回滾段控制著數(shù)據(jù)庫處理事務的能力，因而在數(shù)據(jù)庫成功中起著關(guān)鍵性的作用，不管數(shù)據(jù)庫的其它部分設(shè)計得多好，如果它設(shè)計得不合理，將會嚴重影響系統(tǒng)的性能。建立和調(diào)整回滾段的原則如下。

1.4.1 分離回滾段

分離回滾段是指單獨為回滾段創(chuàng)建一個以上的表空間，使回滾段與數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、索引等分離開來。由于回滾段的寫入與數(shù)據(jù)和索引的寫入是并行進行的，因此將它分離出來可以減少I/O爭用。如果回滾段與數(shù)據(jù)不分離，倘若要某個表空間脫機或撤消，那么在該表空間中的各個回滾段沒有全部脫機之前，不能將這個表空間脫機或撤消。而一旦該表空間不可用，則該表空間中的所有回滾段也不能使用，這將浪費所有分配的磁盤空間。所以，獨立回滾段可使數(shù)據(jù)庫管理變得容易。回滾段的經(jīng)常性收縮，使得表空間的自由塊更容易形成碎片。分離回滾段可以減少數(shù)據(jù)庫表空間的碎片產(chǎn)生。

1.4.2 創(chuàng)建不同大小的回滾段群

對于一些聯(lián)機事物處理，他們一般是頻繁地對少量數(shù)據(jù)進行修改，創(chuàng)建許多小的回滾段對之有利。每一個事物的入口項只能限于一個回滾段，回滾段應該充分大以容納一個完整的事物處理，因此對一些較大型事物，需要較大型的回滾段。極個別脫機處理事物會產(chǎn)生大量的回滾信息，這時需要一個特大號的回滾段來處理。根據(jù)這些理論，在Oracle數(shù)據(jù)庫服務器中針對上述3種事物處理創(chuàng)建三組：小事物組、較大事物組、特大事物組等大小不同的回滾段群，并且將之分散到3個不同的表空間上，群內(nèi)大小相同，應能滿足該組事物處理的最大要求。

1.4.3 創(chuàng)建數(shù)量適當?shù)幕貪L段

一般回滾段數(shù)量與并發(fā)事物個數(shù)有關(guān)，以下給出由于并發(fā)事物個數(shù)而應建立回滾段的參考數(shù)：

并發(fā)事物（n）　　　回滾段數(shù)
            n<16　　　　　　　　4
            16 ≤ n<32　　　　　8
            n≥ 32　　　　　　n/4

2 調(diào)整 Client/Server 模式下的網(wǎng)絡(luò) I/O

Client/Server環(huán)境中的應用處理是分布在客戶應用程序和數(shù)據(jù)庫服務程序之間的。在 Client/Server環(huán)境中Client與Server之間的網(wǎng)絡(luò)I/O是整個系統(tǒng)性能提高的瓶頸，一個客戶應用程序引起的網(wǎng)絡(luò)I/O越少，應用及整個系統(tǒng)的性能越好。減少網(wǎng)絡(luò)I/O的最重要的一條原則：將應用邏輯集中在數(shù)據(jù)庫服務器中。

2.1 使用Oracle數(shù)據(jù)庫的完整約束性

當為應用建表時，應當為一些有特殊要求的數(shù)據(jù)加上適當?shù)耐暾约s束，這樣就能實現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫本身而不是應用程序來約束數(shù)據(jù)符合一定的條件。數(shù)據(jù)庫服務器端的完整約束的執(zhí)行操作是在比SQL語句級別更低的系統(tǒng)機制上優(yōu)化，它與客戶端無關(guān)，只在服務器中運行，不需在Client 端和Server端之間傳遞SQL語句，有效地減輕網(wǎng)絡(luò)I/O負擔。

2.2 使用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器

完整約束性只能實現(xiàn)一些較簡單的數(shù)據(jù)約束條件，對一些較復雜的事物處理規(guī)則就無能為力，這時最好不要在應用程序中實施復雜的程序控制，而是應當采用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器來實施復雜的事物規(guī)則。數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器能實現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫本身，而不是應用程序，來約束數(shù)據(jù)符合復雜的事物處理規(guī)則，并且容易創(chuàng)建，便于管理，避免大量的網(wǎng)絡(luò)I/O。

例如：將當前表A中成為歷史的記錄從A表中轉(zhuǎn)儲到歷史表B中，表示為Lsbs。

在應用程序中實現(xiàn)：　　　　　　　用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器實現(xiàn)：
            Beign　　　　　　　　　　　　　　Create trigger delete1
            　Update A set lsbs='T';　　　　　 After update of lsbs on A
            　Insert into B　　　　　　　　　　For each row
            　Select * from A where lsbs='T';　Insert into B
            　Delete A where lsbs='T';　　　　　select * from A where :new.lsbs='T';
            End;　　　　　　　　　　　　　　 Delete A where :new.lsbs='T';
            　　　　　　　　　　　　　　　　   End delete1;

在應用程序中實現(xiàn)時，所有的SQL命令請求傳送的數(shù)據(jù)都要通過網(wǎng)絡(luò)在Client端和Server端進行交換，而不像數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器一樣，SQL本身在Server端，不需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。當進行操作的數(shù)據(jù)量相當大時，并且多個用戶同時操作時，通過在應用程序中實現(xiàn)復雜的控制，必將增大網(wǎng)絡(luò)I/O的負荷，使整個系統(tǒng)的性能降低，而用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器能完全避免這種情況發(fā)生。

2.3 使用存儲過程、存儲函數(shù)和包

Oracle的存儲過程和存儲函數(shù)是命名的能完成一定功能并且存儲在Server端的PL/SQL的集合。包是一種把有關(guān)的過程和函數(shù)組織封裝成一個數(shù)據(jù)庫程序單元的方法。它們相對于應用程序的過程、函數(shù)而言，把SQL命令存儲在Server端。使用存儲過程和存儲函數(shù)，應用程序不必再包含多個網(wǎng)絡(luò)操作的SQL語句去執(zhí)行數(shù)據(jù)庫服務器操作，而是簡單調(diào)用存儲過程和存儲函數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)闹皇钦{(diào)用過程的名字和輸出結(jié)果，這樣就可減少大量的網(wǎng)絡(luò)I/O。

例如：基表A、B的定義：name char(20)；detail char(10)；A表100萬記錄，應用程序?qū)幕鞟中檢索detail列符合給出條件的記錄，并將之插入基表B。

　　
            Declare
            Cursor cursor1 is select*from A;poin cursor1%type；
            con1 number(2);res1 char(4)='abcd';
            Begin　Insert into B values(poin.name,poin.detail);end if;
            For poin in cursor1 loop　　　End loop;End loop;
            For con1 in 1..7 loop　　　　Commit;
            If substr(poin.detail ,con1,4)=res1 then End;

如果在Developer/2000 From中按鈕觸發(fā)器直接用PL/SQL實現(xiàn)和把它改寫為一個Oracle存儲過程，然后在From中調(diào)用此過程實現(xiàn)比較，后者性能顯著提高。

在考慮使用上述3種方法時：首先考慮使用完整約束性。對于數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器和存儲過程，如果需要所有訪問數(shù)據(jù)庫的程序自動實施一定規(guī)則或檢查，那么使用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器；如果只需對少數(shù)的程序?qū)嵤┮欢ǖ囊?guī)則或檢查，則可創(chuàng)建一個過程，讓有關(guān)程序調(diào)用這個過程。

3 應用程序的調(diào)整

3.1 SQL語句的優(yōu)化

SQL語句的執(zhí)行速度，可以受很多因素的影響而變化。但主要的影響因素是：驅(qū)動表、執(zhí)行操作的先后順序和索引的運用。可以由很多不同的方法間接地改變這些因素，以達到最優(yōu)的執(zhí)行速度。這里主要探討當對多個表進行連接查詢時應遵循的優(yōu)化原則：

(1) 用于連接的子句的列應被索引、在Where子句中應盡量利用索引，而不是避開索引。

(2) 連接操作應從返回較少行上驅(qū)動。

(3) 如果所連接的表A和B，A表長度遠遠大于B表，建議從較大的A表上驅(qū)動。

(4) 如果Where子句中含有選擇性條件,Where No=20，將最具有選擇性部分放在表達式最后。

(5) 如果只有一個表有索引，另一表無索引，無索引的表通常作為驅(qū)動表。如A表的No列以被索引，而B表的No 列沒被索引，則應當B表作為驅(qū)動表，A表作為被驅(qū)動表。

(6) 若用于連接的列和Where子句中其他選擇條件列均有索引，則按各個索引對查詢的有效性和選擇性分別定出級別，結(jié)合表中具體數(shù)據(jù)構(gòu)成情況，從中選出優(yōu)化路徑，一般需要考慮：子句中哪些列可以使用索引、哪些索引具有唯一性及被查詢表行數(shù)目等。

3.2 建立和使用視圖、索引

利用視圖可以將基表中的列或行進行裁減、隱藏一部分數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)⑸婕暗蕉鄠€表的復雜查詢以視圖的方式給出，使應用程序開發(fā)簡潔快速。利用索引可以提高查詢性能，減少磁盤 I/O，優(yōu)化對數(shù)據(jù)表的查詢，加速SQL語句的執(zhí)行。但任何時候建立索引都能提高性能，何時建立索引應當遵循以下原則：該表常用來在索引列上查詢，該表不常更新、插入、刪除等操作，查詢出來的結(jié)果記錄數(shù)應控制在原表的2%～4%。

3.3 使用 Oracle 的數(shù)組接口

當一個客戶應用程序插入一行或用一個查詢來向服務器請求某行時，不是發(fā)送具有單個行的網(wǎng)絡(luò)包，而是采用數(shù)組處理，即把要插入的多個行或檢索出的多個行緩沖在數(shù)組中，然后通過很少的幾個包就可在網(wǎng)上傳送這些數(shù)組。例如，一個給定的Select語句返回2000行數(shù)據(jù)，每行平均大小為40個字節(jié)，數(shù)據(jù)包的大小為4kB，而數(shù)組大小參數(shù)(arraysize)設(shè)置為20 ，則需從服務器發(fā)送100個數(shù)據(jù)包到客戶機。如果簡單地把(arraysize)設(shè)置為2000，那么同樣的操作只需要傳送 20個數(shù)據(jù)包。這樣就減少了網(wǎng)絡(luò)的傳輸量，提高了所有應用的性能。

4 總結(jié)

我們在開發(fā)應用程序時，遵循上述的方法和原則，對系統(tǒng)進行調(diào)整，收到了令人滿意的效果。但是應當指出，由于客戶機、網(wǎng)絡(luò)、服務器這3個相互依存的組成部分都必須調(diào)整和同步才能產(chǎn)生最佳的性能，因此還應根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，具體分析和調(diào)整。