Oracle执行计划详解

什么是执行计划

　　所谓执行计划，顾名思义，就是对一个查询任务，做出一份怎样去完成任务的详细方案。举个生活中的例子，我从珠海要去英国，我可以选择先去香港然 后转机，也可以先去北京转机，或者去广州也可以。但是到底怎样去英国划算，也就是我的费用最少，这是一件值得考究的事情。同样对于查询而言，我们提交的 SQL仅仅是描述出了我们的目的地是英国，但至于怎么去，通常我们的SQL中是没有给出提示信息的，是由数据库来决定的。

　　我们先简单的看一个执行计划的对比：

　　SQL> set autotrace traceonly

　　执行计划一：

　　SQL> select count(*) from t;
　　COUNT(*)
　　----------
　　24815
　　Execution Plan
　　0　　　SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE
　　1　　0　 SORT (AGGREGATE)
　　2　　1　　 TABLE Access (FULL) OF 'T'

　　执行计划二：

　　SQL> select count(*) from t;
　　COUNT(*)
　　24815
　　Execution Plan
　　0　　　SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE (Cost=26 Card=1)
　　1　　0　 SORT (AGGREGATE)
　　2　　1　　 INDEX (FULL SCAN) OF 'T_INDEX' (NON-UNIQUE) (Cost=26 Card=28180)

　　这两个执行计划中，第一个表示求和是通过进行全表扫描来做的，把整个表中数据读入内存来逐条累加;第二个表示根据表中索引，把整个索引读进内存 来逐条累加，而不用去读表中的数据。但是这两种方式到底哪种快呢?通常来说可能二比一快，但也不是绝对的。这是一个很简单的例子演示执行计划的差异。对于 复杂的SQL(表连接、嵌套子查询等)，执行计划可能几十种甚至上百种，但是到底那种最好呢?我们事前并不知道，数据库本身也不知道，但是数据库会根据一 定的规则或者统计信息(statistics)去选择一个执行计划，通常来说选择的是比较优的，但也有选择失误的时候，这就是这次讨论的价值所在。

　　Oracle优化器模式

　　Oracle优化器有两大类，基于规则的和基于代价的，在SQLPLUS中我们可以查看init文件中定义的缺省的优化器模式。

　　SQL> show parameters optimizer_mode
　　NAME　　　　　　　　　　　　　　　　 TYPE　　VALUE
　　optimizer_mode　　　　　　　　　　 string　 CHOOSE
　　SQL>

　　这是Oracle8.1.7 企业版，我们可以看出，默认安装后数据库优化器模式为CHOOSE,我们还可以设置为 RULE、FIRST_ROWS,ALL_ROWS。可以在init文件中对整个instance的所有会话设置，也可以单独对某个会话设置：

　　SQL> ALTER SESSION SET optimizer_mode　= RULE;
　　会话已更改。
　　SQL>　ALTER SESSION SET optimizer_mode　= FIRST_ROWS;
　　会话已更改。
　　SQL>　ALTER SESSION SET optimizer_mode　= ALL_ROWS;
　　会话已更改。

　　基于规则的查询，数据库根据表和索引等定义信息，按照一定的规则来产生执行计划;基于代价的查询，数据库根据搜集的表和索引的数据的统计信息 (通过analyze 命令或者使用dbms_stats包来搜集)综合来决定选取一个数据库认为最优的执行计划(实际上不一定最优)。RULE是基于规则的，CHOOSE表示 如果查询的表存在搜集的统计信息则基于代价来执行(在CHOOSE模式下Oracle采用的是 FIRST_ROWS)，否则基于规则来执行。在基于代价的两种方式中，FIRST_ROWS指执行计划采用最少资源尽快的返回部分结果给客户端，对于排 序分页页显示这种查询尤其适用，ALL_ROWS指以总体消耗资源最少的方式返回结果给客户端。

　　基于规则的模式下，数据库的执行计划通常比较稳定。但在基于代价的模式下，我们才有更大的机会选择最优的执行计划。也由于Oracle的很多查 询方面的特性必须在基于代价的模式下才能体现出来，所以我们通常不选择RULE(并且Oracle宣称从 Oracle 10i版本数据库开始将不再支持 RULE)。既然是基于代价的模式，也就是说执行计划的选择是根据表、索引等定义和数据的统计信息来决定的，这个统计信息是根据 analyze 命令或者dbms_stats包来定期搜集的。首先存在着一种可能，就是由于搜集信息是一个很消耗资源和时间的动作，尤其当表数据量很大的时候，因为搜集 信息是对整个表数据进行重新的完全统计，所以这是我们必须慎重考虑的问题。我们只能在服务器空闲的时候定期的进行信息搜集。这说明我们在一段时期内，统计 信息可能和数据库本身的数据并不吻合;另外就是Oracle的统计数据本身也存在着不精确部分(详细参考Oracle DOCUMENT)，更重要的一个问题就是及时统计数据相对已经比较准确，但是Oracle的优化器的选择也并不是始终是最优的方案。这也倚赖于 Oracle对不同执行计划的代价的计算规则(我们通常是无法知道具体的计算规则的)。这好比我们决定从香港还是从北京去英国，车票、机票等实际价格到底 是怎么核算出来的我们并不知道，或者说我们现在了解的价格信息，在我们乘车前往的时候，真实价格跟我们的预算已经发生了变化。所有的因素，都将影响我们的 整个开销。

　　执行计划稳定性能带给我们什么

　　Oracle存在着执行计划选择失误的可能。这也是我们经常遇见的一些现象，比如总有人说我的程序在测试数据库中跑的很好，但在产品数据库上就 是跑的很差，甚至后者硬件条件比前者还好，这到底是为什么?硬件资源、统计信息、参数设置都可能对执行计划产生影响。由于因素太多，我们总是对未来怀着一 种莫名的恐惧，我的产品数据库上线后到底跑的好不好?于是Oracle提供了一种稳定执行计划的能力，也就是把在测试环境中的运行良好的执行计划所产生的 OUTLINES移植到产品数据库，使得执行计划不会随着其他因素的变化而变化。

　　那么OUTLINES是什么呢?先要介绍一个内容，Oracle提供了在SQL中使用HINTS来引导优化器产生我们想要的执行计划的能力。这 在多表连接、复杂查询中特别有效。HINTS的类型很多，可以设置优化器目标(RULE、CHOOSE、FIRST_ROWS、ALL_ROWS)，可以 指定表连接的顺序，可以指定使用哪个表的哪个索引等等，可以对SQL进行很多精细的控制。通过这种方式产生我们想要的执行计划的这些 HINTS,Oracle可以存储这些HINTS，我们称之为OUTLINES。通过STORE OUTLINES可以使得我们拥有以后产生相同执行计划的能力，也就是使我们拥有了稳定执行计划的能力。

　　这里想给出一个附加的说明就是，实际上，我们通过工具改写SQL，比如使用SQL　EXPERT改写后的SQL，这些不仅仅是加了HINTS而 且文本都已经发生了变化的SQL，也可以存储OUTLINES，并可被应用到应用中。但这不是一定生效，我们必须测试检查是否生效。但由于就算给了错误的 OUTLINES,数据库在执行的时候，也只是忽略过去重新生成执行计划而不会返回错误，所以我们才敢放心的这么使用。当然在Oracle文档中并没有指 明可以这样做，文档中只是说明，如果存在OUTLINES的同时又在SQL中加了HINTS，则会使用OUTLINES而忽略HINTS。这个功能在 LECCO将发布的产品中会使用这一功能，这样可以将SQL EXPERT的改写SQL的能力和稳定执行计划的能力结合起来，那么我们就对不能更改源代码的应用具有了相当强大的SQL优化能力。

　　也许我们会有疑问，假如稳定了执行计划，那还搜集统计信息干吗?这是因为几个原因造成的，首先，现在的执行计划对于未来发生了变化的数据未必就 是合适的，存在着当前的执行计划不满足未来数据的变化后的效率，而新的统计信息的情况下所产生的执行计划也并不是全部都合理的。那这个时候，我们可以采用 新搜集的统计信息，但是却对新统计信息下不良的执行计划采用Oracle提供的执行计划稳定性这个能力固定执行计划，这样结合起来我们可以建立满意的高效 的数据库运行环境。

　　我们还需要关注的一个东西，Oracle提供的dbms_stats包除了具有搜集统计信息的能力，还具有把数据库中统计信息 (statistics)export/import的能力，还具有只搜集统计信息而使得统计信息不应用于数据库的能力(把统计信息搜集到一个特定的表中 而不是立即生效)，在这个基础上我们就可以把统计信息export出来再import到一个测试环境中，再运行我们的应用，在测试环境中我们观察最新的统 计信息会导致哪些执行计划发生变化(DB EXPERT的Plan Version Tracer是模拟不同环境并自动检查不同环境中执行计划变化的工具)，是变好了还是变差了。我们可以把变差的这一部分在测试环境中使用hints或者利 用工具(SQL EXPERT是在重写SQL这一领域目前最强有力的工具)产生良好的执行计划的SQL，利用这些SQL可以产生OUTLINES,然后在产品数据库应用最 新的统计信息的同时移植进这些OUTLINES。

　　最后说一下我们不得不使用执行计划稳定性能力的场合。我们假定Oracle的优化器的选择都是准确的，但是优化器选择的基础就是我们的SQL, 这些SQL才从根本上决定了运行效率，这是更重要的一个优化的环节。SQL是基础(当然数据库的设计是基础的基础)，一个SQL写的好不好，就相当于我们 同样是要想去英国，但是我的起点在珠海，你的起点却在西藏的最边缘偏僻的一个地方，那不管你做怎样的最优路线选择，你都不如我在珠海去英国所花费的代价 小。

评论

1 楼 beritha 2011-10-18  

,讲的非常好