Oracle數(shù)據(jù)庫SQL語句性能調(diào)整的基本原則
一、問題的提出
在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)初期，由于開發(fā)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比較少，對于查詢SQL語句，復(fù)雜視圖的的編寫等體會不出SQL語句各種寫法的性能優(yōu)劣，但是如果將應(yīng)用系統(tǒng)提交實際應(yīng)用后，隨著數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增加，系統(tǒng)的響應(yīng)速度就成為目前系統(tǒng)需要解決的最主要的問題之一。系統(tǒng)優(yōu)化中一個很重要的方面就是SQL語句的優(yōu)化。對于海量數(shù)據(jù)，劣質(zhì)SQL語句和優(yōu)質(zhì)SQL語句之間的速度差別可以達(dá)到上百倍，可見對于一個系統(tǒng)不是簡單地能實現(xiàn)其功能就可，而是要寫出高質(zhì)量的SQL語句，提高系統(tǒng)的可用性。
在多數(shù)情況下，Oracle使用索引來更快地遍歷表，優(yōu)化器主要根據(jù)定義的索引來提高性能。但是，如果在SQL語句的where子句中寫的SQL代碼不合理，就會造成優(yōu)化器刪去索引而使用全表掃描，一般就這種SQL語句就是所謂的劣質(zhì)SQL語句。在編寫SQL語句時我們應(yīng)清楚優(yōu)化器根據(jù)何種原則來刪除索引，這有助于寫出高性能的SQL語句。
二、SQL語句編寫注意問題
下面就某些SQL語句的where子句編寫中需要注意的問題作詳細(xì)介紹。在這些where子句中，即使某些列存在索引，但是由于編寫了劣質(zhì)的SQL，系統(tǒng)在運行該SQL語句時也不能使用該索引，而同樣使用全表掃描，這就造成了響應(yīng)速度的極大降低。
1. IS NULL 與 IS NOT NULL
不能用null作索引，任何包含null值的列都將不會被包含在索引中。即使索引有多列這樣的情況下，只要這些列中有一列含有null，該列就會從索引中排除。也就是說如果某列存在空值，即使對該列建索引也不會提高性能。任何在where子句中使用is null或is not null的語句優(yōu)化器是不允許使用索引的。
2. 聯(lián)接列
對于有聯(lián)接的列，即使最后的聯(lián)接值為一個靜態(tài)值，優(yōu)化器是不會使用索引的。我們一起來看一個例子，假定有一個職工表（employee），對于一個職工的姓和名分成兩列存放（FIRST_NAME和LAST_NAME），現(xiàn)在要查詢一個叫比爾.克林頓（Bill Cliton）的職工。
下面是一個采用聯(lián)接查詢的SQL語句:
select * from employss
where
first_name||''||last_name ='Beill Cliton';
上面這條語句完全可以查詢出是否有Bill Cliton這個員工，但是這里需要注意，系統(tǒng)優(yōu)化器對基于last_name創(chuàng)建的索引沒有使用。
當(dāng)采用下面這種SQL語句的編寫，Oracle系統(tǒng)就可以采用基于last_name創(chuàng)建的索引。
Select * from employee
where
first_name ='Beill' and last_name ='Cliton';
遇到下面這種情況又如何處理呢？如果一個變量（name）中存放著Bill Cliton這個員工的姓名，對于這種情況我們又如何避免全程遍歷，使用索引呢？可以使用一個函數(shù)，將變量name中的姓和名分開就可以了，但是有一點需要注意，這個函數(shù)是不能作用在索引列上。下面是SQL查詢腳本：
select * from employee
where
first_name = SUBSTR('&&name',1,INSTR('&&name',' ')-1)
and
last_name = SUBSTR('&&name',INSTR('&&name’,' ')+1)
3. 帶通配符（%）的like語句
同樣以上面的例子來看這種情況。目前的需求是這樣的，要求在職工表中查詢名字中包含cliton的人。可以采用如下的查詢SQL語句：
select * from employee where last_name like '%cliton%';
這里由于通配符（%）在搜尋詞首出現(xiàn)，所以O(shè)racle系統(tǒng)不使用last_name的索引。在很多情況下可能無法避免這種情況，但是一定要心中有底，通配符如此使用會降低查詢速度。然而當(dāng)通配符出現(xiàn)在字符串其他位置時，優(yōu)化器就能利用索引。在下面的查詢中索引得到了使用：
select * from employee where last_name like 'c%';
4. Order by語句
ORDER BY語句決定了Oracle如何將返回的查詢結(jié)果排序。Order by語句對要排序的列沒有什么特別的限制，也可以將函數(shù)加入列中（象聯(lián)接或者附加等）。任何在Order by語句的非索引項或者有計算表達(dá)式都將降低查詢速度。
仔細(xì)檢查order by語句以找出非索引項或者表達(dá)式，它們會降低性能。解決這個問題的辦法就是重寫order by語句以使用索引，也可以為所使用的列建立另外一個索引，同時應(yīng)絕對避免在order by子句中使用表達(dá)式。
5. NOT
我們在查詢時經(jīng)常在where子句使用一些邏輯表達(dá)式，如大于、小于、等于以及不等于等等，也可以使用and（與）、or（或）以及not（非）。NOT可用來對任何邏輯運算符號取反。下面是一個NOT子句的例子：
... where not (status ='VALID')
如果要使用NOT，則應(yīng)在取反的短語前面加上括號，并在短語前面加上NOT運算符。NOT運算符包含在另外一個邏輯運算符中，這就是不等于（<>）運算符。換句話說，即使不在查詢where子句中顯式地加入NOT詞，NOT仍在運算符中，見下例：
... where status <>'INVALID';
再看下面這個例子：
select * from employee where salary<>3000;
對這個查詢，可以改寫為不使用NOT：
select * from employee where salary<3000 or salary>3000;
雖然這兩種查詢的結(jié)果一樣，但是第二種查詢方案會比第一種查詢方案更快些。第二種查詢允許Oracle對salary列使用索引，而第一種查詢則不能使用索引。
6. IN和EXISTS
有時候會將一列和一系列值相比較。最簡單的辦法就是在where子句中使用子查詢。在where子句中可以使用兩種格式的子查詢。
第一種格式是使用IN操作符：
... where column in(select * from ... where ...);
第二種格式是使用EXIST操作符：
... where exists (select 'X' from ...where ...);
我相信絕大多數(shù)人會使用第一種格式，因為它比較容易編寫，而實際上第二種格式要遠(yuǎn)比第一種格式的效率高。在Oracle中可以幾乎將所有的IN操作符子查詢改寫為使用EXISTS的子查詢。
第二種格式中，子查詢以‘select 'X'開始。運用EXISTS子句不管子查詢從表中抽取什么數(shù)據(jù)它只查看where子句。這樣優(yōu)化器就不必遍歷整個表而僅根據(jù)索引就可完成工作（這里假定在where語句中使用的列存在索引）。相對于IN子句來說，EXISTS使用相連子查詢，構(gòu)造起來要比IN子查詢困難一些。
通過使用EXIST，Oracle系統(tǒng)會首先檢查主查詢，然后運行子查詢直到它找到第一個匹配項，這就節(jié)省了時間。Oracle系統(tǒng)在執(zhí)行IN子查詢時，首先執(zhí)行子查詢，并將獲得的結(jié)果列表存放在在一個加了索引的臨時表中。在執(zhí)行子查詢之前，系統(tǒng)先將主查詢掛起，待子查詢執(zhí)行完畢，存放在臨時表中以后再執(zhí)行主查詢。這也就是使用EXISTS比使用IN通常查詢速度快的原因。
同時應(yīng)盡可能使用NOT EXISTS來代替NOT IN，盡管二者都使用了NOT（不能使用索引而降低速度），NOT EXISTS要比NOT IN查詢效率更高。
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Oracle的SQL調(diào)優(yōu)是一個復(fù)雜的主題，甚至是需要整本書來介紹OracleSQL調(diào)優(yōu)的細(xì)微差別。不過有一些基本的規(guī)則是每個OracleDBA都需要跟從的，這些規(guī)則可以改善他們系統(tǒng)的性能。SQL調(diào)優(yōu)的目標(biāo)是簡單的：
消除不必要的大表全表搜索：不必要的全表搜索導(dǎo)致大量不必要的I/O，從而拖慢整個數(shù)據(jù)庫的性能。調(diào)優(yōu)專家首先會根據(jù)查詢返回的行數(shù)目來評價SQL。在一個有序的表中，如果查詢返回少于40%的行，或者在一個無序的表中，返回少于7%的行，那么這個查詢都可以調(diào)整為使用一個索引來代替全表搜索。對于不必要的全表搜索來說，最常見的調(diào)優(yōu)方法是增加索引。可以在表中加入標(biāo)準(zhǔn)的B樹索引，也可以加入bitmap和基于函數(shù)的索引。要決定是否消除一個全表搜索，你可以仔細(xì)檢查索引搜索的I/O開銷和全表搜索的開銷，它們的開銷和數(shù)據(jù)塊的讀取和可能的并行執(zhí)行有關(guān)，并將兩者作對比。在一些情況下，一些不必要的全表搜索的消除可以通過強制使用一個index來達(dá)到，只需要在SQL語句中加入一個索引的提示就可以了。
在全表搜索是一個最快的訪問方法時，將小表的全表搜索放到緩存中，調(diào)優(yōu)專家應(yīng)該確保有一個專門的數(shù)據(jù)緩沖用作行緩沖。在Oracle7中，你可以使用altertablexxxcache語句，在Oracle8或以上，小表可以被強制為放到KEEP池中緩沖。
確保最優(yōu)的索引使用：對于改善查詢的速度，這是特別重要的。有時Oracle可以選擇多個索引來進(jìn)行查詢，調(diào)優(yōu)專家必須檢查每個索引并且確保Oracle使用正確的索引。它還包括bitmap和基于函數(shù)的索引的使用。
確保最優(yōu)的JOIN操作：有些查詢使用NESTEDLOOPjoin快一些，有些則是HASHjoin快一些，另外一些則是sort-mergejoin更快。
這些規(guī)則看來簡單，不過它們占SQL調(diào)優(yōu)任務(wù)的100%，并且它們也無需完全懂得OracleSQL的內(nèi)部運作。以下我們來簡單概覽以下OracleSQL的優(yōu)化。
我們首先簡要查看Oracle的排序，并且看一看排序操作是如何影響性能的。
調(diào)整Oracle的排序操作
排序是SQL語法中一個小的方面，但很重要，在Oracle的調(diào)整中，它常常被忽略。當(dāng)使用createindex、ORDERBY或者GROUPBY的語句時，Oracle數(shù)據(jù)庫將會自動執(zhí)行排序的操作。通常，在以下的情況下Oracle會進(jìn)行排序的操作：
使用Orderby的SQL語句
使用Groupby的SQL語句
在創(chuàng)建索引的時候
進(jìn)行tablejoin時，由于現(xiàn)有索引的不足而導(dǎo)致SQL優(yōu)化器調(diào)用MERGESORT
當(dāng)與Oracle建立起一個session時，在內(nèi)存中就會為該session分配一個私有的排序區(qū)域。如果該連接是一個專用的連接(dedicatedconnection)，那么就會根據(jù)init.ora中sort_area_size參數(shù)的大小在內(nèi)存中分配一個ProgramGlobalArea(PGA)。如果連接是通過多線程服務(wù)器建立的，那么排序的空間就在large_pool中分配。不幸的是，對于所有的session，用做排序的內(nèi)存量都必須是一樣的，我們不能為需要更大排序的操作分配額外的排序區(qū)域。因此，設(shè)計者必須作出一個平衡，在分配足夠的排序區(qū)域以避免發(fā)生大的排序任務(wù)時出現(xiàn)磁盤排序（disksorts）的同時，對于那些并不需要進(jìn)行很大排序的任務(wù)，就會出現(xiàn)一些浪費。當(dāng)然，當(dāng)排序的空間需求超出了sort_area_size的大小時，這時將會在TEMP表空間中分頁進(jìn)行磁盤排序。磁盤排序要比內(nèi)存排序大概慢14,000倍。
上面我們已經(jīng)提到，私有排序區(qū)域的大小是有init.ora中的sort_area_size參數(shù)決定的。每個排序所占用的大小由init.ora中的sort_area_retained_size參數(shù)決定。當(dāng)排序不能在分配的空間中完成時，就會使用磁盤排序的方式，即在Oracle實例中的臨時表空間中進(jìn)行。
磁盤排序的開銷是很大的，有幾個方面的原因。首先，和內(nèi)存排序相比較，它們特別慢；而且磁盤排序會消耗臨時表空間中的資源。Oracle還必須分配緩沖池塊來保持臨時表空間中的塊。無論什么時候，內(nèi)存排序都比磁盤排序好，磁盤排序?qū)钊蝿?wù)變慢，并且會影響Oracle實例的當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行。還有，過多的磁盤排序?qū)頵reebufferwaits的值變高，從而令其它任務(wù)的數(shù)據(jù)塊由緩沖中移走。
網(wǎng)公網(wǎng)安備