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、調整Oracle應用系統性能的一些原則和方法。

關鍵詞：Oracle；客戶/服務器；系統全程區；網絡I/O；回滾段。

Oracle 數據庫廣泛應用在社會的各個領域，特別是在Client/Server模式的應用，但是應用開發者往往碰到整個系統的性能隨著數據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：數據庫服務器、網絡I/O、應用程序等對整個系統加以調整，充分發揮Oracle的效能，提高整個系統的性能。

1 調整數據庫服務器的性能

Oracle數據庫服務器是整個系統的核心，它的性能高低直接影響整個系統的性能，為了調整Oracle數據庫服務器的性能，主要從以下幾個方面考慮：

1.1 調整操作系統以適合Oracle數據庫服務器運行

Oracle數據庫服務器很大程度上依賴于運行服務器的操作系統，如果操作系統不能提供最好性能，那么無論如何調整，Oracle數據庫服務器也無法發揮其應有的性能。

1.1.1 為Oracle數據庫服務器規劃系統資源

據已有計算機可用資源, 規劃分配給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 調整計算機系統中的內存配置

多數操作系統都用虛存來模擬計算機上更大的內存，它實際上是硬盤上的一定的磁盤空間。當實際的內存空間不能滿足應用軟件的要求時，操作系統就將用這部分的磁盤空間對內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，應加大計算機的內存。

1.1.3 為Oracle數據庫服務器設置操作系統進程優先級

不要在操作系統中調整Oracle進程的優先級，因為在Oracle數據庫系統中，所有的后臺和前臺數據庫服務器進程執行的是同等重要的工作，需要同等的優先級。所以在安裝時，讓所有的數據庫服務器進程都使用缺省的優先級運行。

1.2 調整內存分配

Oracle數據庫服務器保留3個基本的內存高速緩存，分別對應3種不同類型的數據：庫高速緩存，字典高速緩存和緩沖區高速緩存。庫高速緩存和字典高速緩存一起構成共享池，共享池再加上緩沖區高速緩存便構成了系統全程區(SGA)。SGA是對數據庫數據進行快速訪問的一個系統全程區，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據的目的，因此應把SGA放在主存中，不要放在虛擬內存中。內存的調整主要是指調整組成SGA的內存結構的大小來提高系統性能，由于Oracle數據庫服務器的內存結構需求與應用密切相關，所以內存結構的調整應在磁盤I/O調整之前進行。

1.2.1 庫緩沖區的調整

庫緩沖區中包含私用和共享SQL和PL/SQL區，通過比較庫緩沖區的命中率決定它的大小。要調整庫緩沖區，必須首先了解該庫緩沖區的活動情況，庫緩沖區的活動統計信息保留在動態性能表v$librarycache數據字典中，可通過查詢該表來了解其活動情況，以決定如何調整。

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；Reloads列給出SQL 和PL/SQL塊的隱式分析或對象定義重裝載時在庫程序緩沖區中發生的錯誤。如果sum(pins)/sum(reloads) ≈0，則庫緩沖區的命中率合適；若sum(pins)/sum(reloads)>1, 則需調整初始化參數 shared_pool_size來重新調整分配給共享池的內存量。

1.2.2 數據字典緩沖區的調整

數據字典緩沖區包含了有關數據庫的結構、用戶、實體信息。數據字典的命中率，對系統性能影響極大。數據字典緩沖區的使用情況記錄在動態性能表v$librarycache中，可通過查詢該表來了解其活動情況，以決定如何調整。

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

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

1.2.3 緩沖區高速緩存的調整

用戶進程所存取的所有數據都是經過緩沖區高速緩存來存取，所以該部分的命中率，對性能至關重要。緩沖區高速緩存的使用情況記錄在動態性能表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的值是請求數據緩沖區中讀的總次數。physical reads的值是請求數據時引起從盤中讀文件的次數。從緩沖區高速緩存中讀的可能性的高低稱為緩沖區的命中率，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的參數值。db_block_buffers可以調整分配給緩沖區高速緩存的內存量，即db_block_buffers可設置分配緩沖區高速緩存的數據塊的個數。緩沖區高速緩存的總字節數=db_block_buffers的值*db_block_size的值。db_block_size 的值表示數據塊大小的字節數，可查詢 v$parameter 表：

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

在修改了上述數據庫的初始化參數以后，必須先關閉數據庫，在重新啟動數據庫后才能使新的設置起作用。

1.3 調整磁盤 I/O

磁盤的I/O速度對整個系統性能有重要影響。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次數過多和數據塊空間的分配管理。

為Oracle數據庫服務器創建新文件時，不論是表空間所用的數據文件還是數據事務登錄所用的日志文件，都應仔細考慮數據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，減少對數據庫的數據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都有各自的數據集，應當創見不同的表空間分別存儲各自應用系統的數據，并且盡可能的把表空間對應的數據文件存放在不同的磁盤上，這種從物理上把每個應用系統的表空間分散存放的方法，可以排除兩個應用系統競爭磁盤的可能性。數據文件、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動器上，就可以消除日志文件可能產生的磁盤競爭。應把一個應用的表數據和索引數據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，這樣就消除了表數據和索引數據的磁盤競爭。

1.4 調整數據庫服務器的回滾段

回滾段是一個存儲區域，數據庫使用該存儲區域存放曾經由一個事務更新或刪除的行的原始數據值。如果用戶要回滾一個事務所做的改變，那么數據庫就從回滾段中讀回改變前的數據并使該事務影響的行改變為它們的原狀態。回滾段控制著數據庫處理事務的能力，因而在數據庫成功中起著關鍵性的作用，不管數據庫的其它部分設計得多好，如果它設計得不合理，將會嚴重影響系統的性能。建立和調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建一個以上的表空間，使回滾段與數據字典、用戶數據、索引等分離開來。由于回滾段的寫入與數據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。如果回滾段與數據不分離，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，獨立回滾段可使數據庫管理變得容易。回滾段的經常性收縮，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據庫表空間的碎片產生。

1.4.2 創建不同大小的回滾段群

對于一些聯機事物處理，他們一般是頻繁地對少量數據進行修改，創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。根據這些理論，在Oracle數據庫服務器中針對上述3種事物處理創建三組：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，群內大小相同，應能滿足該組事物處理的最大要求。

1.4.3 創建數量適當的回滾段

一般回滾段數量與并發事物個數有關，以下給出由于并發事物個數而應建立回滾段的參考數：

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

2 調整 Client/Server 模式下的網絡 I/O

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

2.1 使用Oracle數據庫的完整約束性

當為應用建表時，應當為一些有特殊要求的數據加上適當的完整性約束，這樣就能實現由數據庫本身而不是應用程序來約束數據符合一定的條件。數據庫服務器端的完整約束的執行操作是在比SQL語句級別更低的系統機制上優化，它與客戶端無關，只在服務器中運行，不需在Client 端和Server端之間傳遞SQL語句，有效地減輕網絡I/O負擔。

2.2 使用數據庫觸發器

完整約束性只能實現一些較簡單的數據約束條件，對一些較復雜的事物處理規則就無能為力，這時最好不要在應用程序中實施復雜的程序控制，而是應當采用數據庫觸發器來實施復雜的事物規則。數據庫觸發器能實現由數據庫本身，而不是應用程序，來約束數據符合復雜的事物處理規則，并且容易創建，便于管理，避免大量的網絡I/O。

例如：將當前表A中成為歷史的記錄從A表中轉儲到歷史表B中，表示為Lsbs。

在應用程序中實現：　　　　　　　用數據庫觸發器實現：
            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;

在應用程序中實現時，所有的SQL命令請求傳送的數據都要通過網絡在Client端和Server端進行交換，而不像數據庫觸發器一樣，SQL本身在Server端，不需要通過網絡傳輸數據。當進行操作的數據量相當大時，并且多個用戶同時操作時，通過在應用程序中實現復雜的控制，必將增大網絡I/O的負荷，使整個系統的性能降低，而用數據庫觸發器能完全避免這種情況發生。

2.3 使用存儲過程、存儲函數和包

Oracle的存儲過程和存儲函數是命名的能完成一定功能并且存儲在Server端的PL/SQL的集合。包是一種把有關的過程和函數組織封裝成一個數據庫程序單元的方法。它們相對于應用程序的過程、函數而言，把SQL命令存儲在Server端。使用存儲過程和存儲函數，應用程序不必再包含多個網絡操作的SQL語句去執行數據庫服務器操作，而是簡單調用存儲過程和存儲函數，在網絡上傳輸的只是調用過程的名字和輸出結果，這樣就可減少大量的網絡I/O。

例如：基表A、B的定義：name char(20)；detail char(10)；A表100萬記錄，應用程序將從基表A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中按鈕觸發器直接用PL/SQL實現和把它改寫為一個Oracle存儲過程，然后在From中調用此過程實現比較，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。對于數據庫觸發器和存儲過程，如果需要所有訪問數據庫的程序自動實施一定規則或檢查，那么使用數據庫觸發器；如果只需對少數的程序實施一定的規則或檢查，則可創建一個過程，讓有關程序調用這個過程。

3 應用程序的調整

3.1 SQL語句的優化

SQL語句的執行速度，可以受很多因素的影響而變化。但主要的影響因素是：驅動表、執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，以達到最優的執行速度。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表作為驅動表，A表作為被驅動表。

(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，結合表中具體數據構成情況，從中選出優化路徑，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、隱藏一部分數據，并且能夠將涉及到多個表的復雜查詢以視圖的方式給出，使應用程序開發簡潔快速。利用索引可以提高查詢性能，減少磁盤 I/O，優化對數據表的查詢，加速SQL語句的執行。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，查詢出來的結果記錄數應控制在原表的2%～4%。

3.3 使用 Oracle 的數組接口

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，不是發送具有單個行的網絡包，而是采用數組處理，即把要插入的多個行或檢索出的多個行緩沖在數組中，然后通過很少的幾個包就可在網上傳送這些數組。例如，一個給定的Select語句返回2000行數據，每行平均大小為40個字節，數據包的大小為4kB，而數組大小參數(arraysize)設置為20 ，則需從服務器發送100個數據包到客戶機。如果簡單地把(arraysize)設置為2000，那么同樣的操作只需要傳送 20個數據包。這樣就減少了網絡的傳輸量，提高了所有應用的性能。

4 總結

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