Oracle數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)調(diào)技術(shù)總結(jié)
我們大家都知道Oracle數(shù)據(jù)庫的規(guī)模越擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關(guān)的性能問題也就隨之增多，所以，我們應(yīng)如何對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)以顯得至關(guān)重要，以及如何有效的使用有限的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源為更多的用戶服務(wù)？
如何保證用戶的響應(yīng)速度和服務(wù)質(zhì)量？這些問題都屬于服務(wù)器性能優(yōu)化的范疇。
作為***大數(shù)據(jù)庫廠商，Oracle數(shù)據(jù)庫在國內(nèi)外獲得了諸多成功應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球93%的上市.COM公司、65家"財(cái)富全球100強(qiáng)"企業(yè)不約而同地采用Oracle數(shù)據(jù)庫來開展電子商務(wù)。我國很多企業(yè)、政府單位及電子商務(wù)網(wǎng)站也采用了Oracle作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是高度可優(yōu)化的軟件產(chǎn)品，經(jīng)常性的調(diào)整可以優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)的性能，防止出現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸。
數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的基本原則就是：通過盡可能少的磁盤訪問獲得所需要的數(shù)據(jù)。要評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫的性能，需要在數(shù)據(jù)庫調(diào)節(jié)前后比較其評(píng)價(jià)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間和吞吐量之間的權(quán)衡、數(shù)據(jù)庫的可用性、數(shù)據(jù)庫的命中率以及內(nèi)存的使用效率，以此來衡量調(diào)節(jié)措施的效果和指導(dǎo)調(diào)整的方向。
對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫進(jìn)行性能調(diào)整時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照一定的順序進(jìn)行，因?yàn)橄到y(tǒng)在前面步驟中進(jìn)行的調(diào)整可以避免后面的一些不必要調(diào)整或者代價(jià)很大的調(diào)整。一般來說可以從兩個(gè)階段入手：
1、設(shè)計(jì)階段：對(duì)其邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之在滿足需求條件的情況下,系統(tǒng)性能達(dá)到***，系統(tǒng)開銷達(dá)到最小;
2、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段：采取操作系統(tǒng)級(jí)、Oracle數(shù)據(jù)庫級(jí)的一些優(yōu)化措施來使系統(tǒng)性能***; 2. 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫
為了充分利用Oracle數(shù)據(jù)庫的功能特性，在設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)業(yè)務(wù)情況（如訪問量或客戶端數(shù)量）和現(xiàn)有資源狀況（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的配置）考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
2.1調(diào)整應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
即應(yīng)用程序采用的是傳統(tǒng)的C/S兩層體系結(jié)構(gòu)，還是B/W/D三層體系結(jié)構(gòu)。不同的應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)要求的數(shù)據(jù)庫資源是不同的。
2.2恰當(dāng)使用分區(qū)、索引及存檔功能。
如果某種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量增長非常快，可以考慮存放該業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫表是否使用Oracle數(shù)據(jù)庫的分區(qū)功能;對(duì)于經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)庫表是否需要建立索引;對(duì)于經(jīng)常訪問但是當(dāng)業(yè)務(wù)流程完成后不再變動(dòng)的數(shù)據(jù)可采用放入歷史檔案的方法來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)中訪問盡可能少的數(shù)據(jù)量。
2.3恰當(dāng)編寫訪問數(shù)據(jù)的SQL語句。
良好的SQL語句可以被數(shù)據(jù)庫重復(fù)使用而減少分析時(shí)間;恰當(dāng)?shù)氖褂盟饕墒乖L問的數(shù)據(jù)塊大大減少從而減少響應(yīng)時(shí)間。應(yīng)用程序的執(zhí)行最終將歸結(jié)為數(shù)據(jù)庫中的SQL語句執(zhí)行，因此SQL語句的執(zhí)行效率決定了Oracle數(shù)據(jù)庫的性能。Oracle公司推薦使用Oracle語句優(yōu)化器（Oracle Optimizer）和行鎖管理器（row-level manager）來調(diào)整優(yōu)化SQL語句。
2.4調(diào)整硬盤I/O
這一步是在信息系統(tǒng)開發(fā)之前完成的。數(shù)據(jù)庫管理員可以將組成同一個(gè)表空間的數(shù)據(jù)文件放在不同的硬盤上，做到硬盤之間I/O負(fù)載均衡。在磁盤比較富裕的情況下還應(yīng)該遵循以下原則：
將表和索引分開;
創(chuàng)造用戶表空間，與系統(tǒng)表空間（system）分開磁盤;
創(chuàng)建表和索引時(shí)指定不同的表空間;
創(chuàng)建回滾段專用的表空間，防止空間競(jìng)爭(zhēng)影響事務(wù)的完成;
創(chuàng)建臨時(shí)表空間用于排序操作，盡可能的防止數(shù)據(jù)庫碎片存在于多個(gè)表空間中。
2.5確定數(shù)據(jù)塊大小和存儲(chǔ)參數(shù)。
由于數(shù)據(jù)庫的塊大小在數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建以后就不能在修改（除非重建數(shù)據(jù)庫），因此為了減少數(shù)據(jù)鏈接和行遷移，又提高磁盤空間的利用率，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)要確定合適的數(shù)據(jù)塊大小和存儲(chǔ)參數(shù)。通常我們是根據(jù)樣例數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)塊大小，而根據(jù)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì)確定存儲(chǔ)參數(shù)。
3. 在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫包括兩個(gè)方面：操作系統(tǒng)級(jí)的調(diào)整;Oracle數(shù)據(jù)庫級(jí)的調(diào)整。
3.1 操作系統(tǒng)級(jí)的調(diào)整
實(shí)施操作系統(tǒng)級(jí)調(diào)整的主要目的是減少內(nèi)存交換，減少分頁，使SGA(System Globle Area)可留駐內(nèi)存。
3.1.1減少內(nèi)存交換
內(nèi)存交換（swapping）可能會(huì)造成很大的內(nèi)存開銷，應(yīng)將它最小化。運(yùn)行在Solaris Unix操作系統(tǒng)上的Oracle數(shù)據(jù)庫，可利用vmstat或sar命令來檢查交換，查看到系統(tǒng)級(jí)內(nèi)存和硬盤I/O的使用情況，調(diào)整unix數(shù)據(jù)緩沖池的大小、每個(gè)進(jìn)程所能使用的內(nèi)存大小等參數(shù)。
vmstat命令
它報(bào)告Solaris上的進(jìn)程、虛擬內(nèi)存、磁盤、分頁和CPU的活動(dòng)情況。下面命令將顯示系統(tǒng)每5秒鐘做的事情的概要：
% vmstat 5
sar命令
用于監(jiān)控交換、分頁、磁盤和CPU活動(dòng)。下面命令用于每10秒顯示10次分頁活動(dòng)的概要：
% sar -p 10 10
若系統(tǒng)內(nèi)存交換較多，且需要節(jié)省內(nèi)存，可采用以下措施：
1） 避免運(yùn)行不必要的系統(tǒng)daemon進(jìn)程或應(yīng)用程序進(jìn)程;
2） 在不明顯影響數(shù)據(jù)塊命中率的前提下減少Oracle數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的數(shù)量，以釋放一些內(nèi)存;
3） 減少UNIX文件緩沖區(qū)的數(shù)量（特別是在使用裸設(shè)備時(shí)）。
3.1.2控制分頁
少量的內(nèi)存分頁不會(huì)太顯著地影響系統(tǒng)的性能，因?yàn)閼?yīng)用程序不必全部放在內(nèi)存中。但是分頁過多將會(huì)造成系統(tǒng)性能下降。為了檢測(cè)過多的分頁，可在快速響應(yīng)或空閑期間運(yùn)行測(cè)量，并與響應(yīng)遲緩時(shí)的測(cè)量進(jìn)行比較。可通過以下辦法來解決：
使用vmstat或sar -p監(jiān)控分頁;
安裝更多的內(nèi)存;
將一些工作移到另一系統(tǒng)中;
配置系統(tǒng)核心使用更少的內(nèi)存;
保持SGA在單個(gè)共享內(nèi)存段中。
3.1.3使SGA(System Globle Area)留駐內(nèi)存
SGA是對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行快速訪問的一個(gè)系統(tǒng)全局區(qū)，若SGA本身需要頻繁地進(jìn)行釋放、分配，則不可能達(dá)到快速訪問數(shù)據(jù)的目的，因此，要求SGA駐留內(nèi)存。這時(shí)，我們可以重新配置UNIX核心，調(diào)整一些操作系統(tǒng)參數(shù)以達(dá)到增加共享內(nèi)存的目的。
3.2 數(shù)據(jù)庫級(jí)的調(diào)整
每一個(gè)Oracle實(shí)例都是由一組Oracle后臺(tái)進(jìn)程和SGA的一個(gè)內(nèi)存區(qū)組成的。這組后臺(tái)進(jìn)程會(huì)自動(dòng)的讀寫數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件，因此，數(shù)據(jù)庫性能可以被這些因素所影響：SGA各部分的分配是否合理，使用效率是否正常;I/O和鎖競(jìng)爭(zhēng)是否較多。
3.2.1 SGA的分配及使用效率
分配給每個(gè)實(shí)例的內(nèi)存，即SGA的使用效率如何，會(huì)大大影響Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。SGA由下列部分組成：共享池、數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)、重做日志緩沖區(qū)、大池組成。
l 共享池（Shared pool）
共享池存放庫緩存（存儲(chǔ)共享SQL和PL/SQL區(qū)）和數(shù)據(jù)字典緩存（數(shù)據(jù)庫對(duì)象信息）以及會(huì)話期間信息（對(duì)于MTS）。由于這些信息是應(yīng)用程序需要經(jīng)常訪問的，因此這些信息需要保持高的命中率?？梢酝ㄟ^以下語句來確認(rèn)共享池?cái)?shù)據(jù)的命中率：
庫緩存：
select gethitratio from v$librarycache 應(yīng)大于90%
select sum(reloads)/sum(pins) from v$librarycache 應(yīng)小于1%
數(shù)據(jù)字典緩存：
select sum(getmisses)/sum(gets) from v$rowcache 應(yīng)小于15%
由于程序設(shè)計(jì)人員的水平參差不齊，可能存在大的匿名塊，這會(huì)導(dǎo)致SQL不能重用，因此需要找出大的匿名塊以轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)過程達(dá)到重用：
- select * from v$sqlarea where command_type=47 and length(sql_text)>500
而對(duì)于一些應(yīng)用系統(tǒng)非常頻繁使用的SQL對(duì)象如存儲(chǔ)過程、函數(shù)、包等，可以通過釘在內(nèi)存中的方式來防止由于共享池太小被移出：
exec dbms_shared_pool.keep(對(duì)象名)
數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)（Db block buffer）：
數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)存放用戶所經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊內(nèi)容以及用戶修改的數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)文件里的內(nèi)容讀到內(nèi)存中，下次需要時(shí)直接從內(nèi)存中讀取，從而減少了磁盤的I/O和響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)然，一般只在比較小的數(shù)據(jù)表（如常用代碼表）才緩存到內(nèi)存中。
由于數(shù)據(jù)快緩沖區(qū)中不可能存放所有的數(shù)據(jù)，因此可使用LRU算法來確定移出哪些數(shù)據(jù)塊，但又盡量保證有較高的數(shù)據(jù)命中率。
查看數(shù)據(jù)塊命中率的SQL語句為：
- select 1-(phy.value/(cur.value+con.value)) from v$sysstat cur,v$sysstat con,v$sysstat phy
- where cur.name='db block gets' and con.name='consistent gets'
- and phy.name='physical gets'
如果這個(gè)命中率小于0.85，就要考慮為數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)分配更多的內(nèi)存了。
重做日志緩沖區(qū)（Log buffer）：
重做日志緩沖區(qū)存放從用戶內(nèi)存區(qū)復(fù)制來的每個(gè)DML或DDL語句的重做條目。如果這個(gè)緩沖區(qū)分配太小會(huì)導(dǎo)致沒有足夠的空間來放重做條目而等待。
3.2.2 I/O和資源競(jìng)爭(zhēng)
由于有眾多的進(jìn)程要寫數(shù)據(jù)文件，因此需要通過I/O調(diào)整來解決I/O瓶頸問題。如果在設(shè)計(jì)階段有效地考慮了表空間的合理分配，就能有效地在一定程度上減少I/O競(jìng)爭(zhēng)。在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí)，由于數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)增長，原來分配給表或索引的空間已經(jīng)用完，Oracle會(huì)自動(dòng)分配空間給這些Oracle數(shù)據(jù)庫對(duì)象。而這個(gè)動(dòng)態(tài)分配會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能有所影響，所以要求：
避免動(dòng)態(tài)空間管理
表空間的本地化管理，以減少與數(shù)據(jù)字典表空間的磁盤競(jìng)爭(zhēng)。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和試運(yùn)行階段數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，效率低下的SQL可能并不會(huì)影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，但當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量增長到一定程度時(shí)，需要在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)監(jiān)控并找出是哪些SQL不能有效使用索引或缺少索引，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整：建立索引;修改SQL寫法。
另外，在Oracle中，需要采用一些機(jī)制來保證數(shù)據(jù)庫對(duì)象在使用期間的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的一致性，如使用鎖存器(latch)、鎖(lock)等。因此爭(zhēng)用和這些機(jī)制相關(guān)的資源會(huì)影響數(shù)據(jù)庫的性能。為了減少這種資源競(jìng)爭(zhēng)，可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)庫的相關(guān)初始化參數(shù)（如db_block_lru_latches、dml_locks）來減少資源的爭(zhēng)用，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能。
4. 一些常用的性能優(yōu)化手段和工具
Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一些工具和腳本來獲取數(shù)據(jù)庫的性能指標(biāo)和優(yōu)化的方法。如使用utlbstat.sql和utlestat.sql腳本獲取一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存、磁盤I/O等的情況;使用動(dòng)態(tài)性能視圖和數(shù)據(jù)字典視圖來獲取命中率和系統(tǒng)等待事件等信息。當(dāng)然，也可以使用Oracle Enterprise Manager圖形化工具來監(jiān)控。
5. 結(jié)束語
Oracle數(shù)據(jù)庫的性能調(diào)整相當(dāng)重要，但難度也較大。數(shù)據(jù)庫管理員需要綜合運(yùn)用上面介紹的規(guī)律，在數(shù)據(jù)庫建立時(shí)，就能根據(jù)應(yīng)用的需要合理設(shè)計(jì)分配表空間以及存儲(chǔ)參數(shù)、內(nèi)存使用初始化參數(shù)，對(duì)以后的數(shù)據(jù)庫性能有很大的益處。只有認(rèn)真分析Oracle運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種性能問題，才能保證Oracle數(shù)據(jù)庫高效可靠地運(yùn)行。
還需要指出的是：數(shù)據(jù)庫的性能調(diào)整是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的方面很多，不能僅僅根據(jù)一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的情況就斷定數(shù)據(jù)庫運(yùn)行性能的好與壞。如何有效地進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)庫管理員需要經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的過程。這些都需要在大量的實(shí)踐工作中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，從而更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)。
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