Oracle全面优化：如何对Oracle进行系统的全面优化？

嵇娅尊

　　
　　数据库系统和操作系统一样，在计算机上安装成功后，还需要进一步配置和优化，从而使其具有更强大的功能和运行在最佳状态。如果在设计阶段因为各种因素没有进行较为合理的配置和计划，那么就需要在后期对数据库系统进行优化。
　　　 　数据库系统性能的优化，除了在设计阶段对其逻辑存储结构和物理存储结构设计进行优化，使之在满足需求条件下，时空开销性能最佳外，还可在运行阶段，采取 一些优化措施，使系统性能最佳。本专题所讨论的性能优化主要指运行阶段的性能优化，即讨论如何使用Oracle所提供的优化手段来提高系统性能。大多数性 能问题并不是一种孤立的症状，而是系统设计的结果，因此性能优化就集中在那些导致不可接受特征的同一的、固定的和潜在的问题上。优化是数据库设计中“计划 ”、“设计”、“监视”和“优化”四大步骤的最后一步。 除了用Oracle优化器来优化数据库的性能外，DBA还可通过优化Oracle的参数设置等手段来优化数据库的性能，对参数的细微优化便能影响系统整体 性能。
　　为了有目的优化系统性能，首先应明确优化目标，然后再根据目标优化各种初始参数的设置，以达到更好效果。可有如下几个优化目标：
　　◆ 应用程序设计的优化
　　◆ 指定类型SQL语句的优化
　　◆ 内存使用的优化
　　◆ 数据存储、物理存储和逻辑存储的优化
　　◆ 网络通信量的优化
　　DBA可选定上述一个或多个目标来实施优化。性能优化主要是通过优化初始化参数来实现。本专题从以下几个方面来谈谈如何优化Oracle数据库，使其具有最佳性能。
　　(1)优化初始参数
　　(2)优化内存
　　(3)优化I／O
　　(4)优化资源争用
　　(5)其它参数优化
　　

　　可变参数的优化
　　

　　在对Oracle数据库进行优化时，需要用到许多的参数，其中有一部分参数对系统性能影响较大，这部分参数叫可变参数。可变参数按其作用可以分为两大类，一大类是起限制作用的，如OPEN_CURSORS；另一大类是影响系统性能的，如DB_BLOCK_BUFFERS。
　　在进行数据库系统性能优化时，需要熟练掌握和了解一些可变参数。本文讨论了一些对系统性能有较大影响的参数。
　　

　　限制类可变参数
　　(1)DML_LOCKS
　　该参数表明多少个用户，可同时能修改多少张表。例如：有三个用户同时修改二张表，则要求表上的总数为6。若置为0，则组织队列不起作用，其性能会稍有提高。使用该参数时不能用DROP TABLE、CREATE INDEX或显式封锁。
　　(2)LICENSE_MAX_SESSION
　　该参数指出允许并发用户会话的最大数。若此参数为0，则不能实施并发。若并发的用户会话数已达到此极限，则只有具有RESTRICTED   SESSION权限的用户才能连接到服务器。
　　(3)LICENSE_MAX_USERS
　　该 参数指出在一个数据库上可建立的最大用户数。当达到最大值时，便不能再建新用户，可改变此值以放松限制。在LICENSE_MAX_SESSION或 LICENSE_MAX_USER为0时，则并发会话或任何用户都不能用。若对不同的实例，此参数不同时，则以第一个登录的数据库实例的参数为准。
　　(4)MAX_DUMP_FILE_SIZE
　　该参数指定操作系统中写跟踪文件的块的最大值。可用此值来限制跟踪文件的空间。
　　(5)OPEN_CURSORS
　　该参数指明一个用户进程能同时打开光标的最大数，它能限制每个用户进程占用的内存空间量。
　　(6)OPEN_LINKS
　　该参数指定并发连接到远程数据库的最大用户进程数。若同时引用多个数据库，则应该增大该值。例如：同时交替访问A、B和C三个数据库时，若OPEN_LINKS设置为2，则需花费等待连接时间。此参数只用于分布事务。若该参数设置为0，则不允许进行分布事务处理。
　　(7)PROCESS
　　该参数指定同时连接到Oracle服务器上的最大用户进程数。该参数值包括6个后台进程和一个登录，因此，该参数值为20，则只能有13或14个并发用户连接到服务器。
　　(8)ROW_LOCKING
　　该参数指定行封锁方式。若设置为“ALWAYS”，则在修改表时只实施行封锁。若设置为“INTENT”时，则行封锁只适用于SELECT FOR UPDATE，而在修改时实施表封锁。
　　

　　影响系统性能类可变参数
　　(1)CHECKPOINT_PROCESS
　　该 参数根据是否要求检查点而设置成TRUE或者FALSE。当所有缓冲区的信息写到磁盘时，检查点进程（CHPT）建立一个静态的点。在归档日志文件中做一 个记号表示有一个检查点发生。检查点发生在归档日志转换的时候或当达到log_checkpoint_interval定义的块数的时候。当设置此参数为 TRUE时，后台进程CHPT便可工作。在检查点期间内，若日志写进程（LGWR）的性能减低，则可用CHPT进程加以改善。
　　(2)DB_BLOCK_CHECKPOINT_BATCH
　　该参数的值设置得较大时，可加速检查点的完成。当指定的值比参数DB_BLOCK_CHECKPOINT_BATCH大时，其效果和指定最大值相同。
　　(3)DB_BLOCK_BUFFERS
　　该参数是在SGA中可作缓冲用的数据库块数。该参数决定SGA的大小，对数据库性能具有决定性因素。若取较大的值，则可减少I/O次数，但要求内存空间较大。每个缓冲区的大小由参数DB_BLOCK_SIZE决定。
　　(4)DB_BLOCK_SIZE
　　该参数表示Oracle数据库块的大小，以字节为单位，典型值为2048或4096。该值一旦设定则不能改变。它影响表及索引的FREELISTS参数的最大值。
　　（5）DB_FILES
　　该参数为数据库运行时可打开的数据文件最大数目。
　　(6)DB_FILE_MULTIBLOCK_READ_COUNT
　　该参数表示在顺序扫描时一次I／O操作可读的最大块数，该最大块数取决于操作系统，其值在4至16或者32是比较好。
　　(7)D1SCRETE_TRANSACTION_ENABLED
　　该参数实现一个更简单、更快的回滚机制，以改进某些事务类型的性能。 当设置为TRUE时，可改善某些类型的事务性能。
　　(8)LOG_ARCHIVE_BUFFER_SIZE
　　此参数的值依赖于操作系统，它与LOG_ARCHIVE_BUFFER 参数一起用于调整有归档日志的运行，使其运行速度尽量加快，但不能快到降低性能。仅当直接归档到磁带设备时才需要增加这些参数的值，重做日志缓冲区要等待归档日志缓冲区变得可用。
　　（9) LOG_ARCHIVE_BUFFER
　　该参数指定用于归档的日志时的缓冲区数。
　　(10) LOG_BUFFER
　　该参数指明分配给SGA中的日志缓冲区的字节数，该参数值较大时，可减少日志I／O的次数。对于繁忙的系统不宜采用大于或等于64K的值。缺省值—般为数据库块的4倍。
　　(11)LOG_CHECKPOINT_TIMEOUT
　　该参数指明两个检查点之间的时间间隔，若指定为0时，则说明不允许进行基于时间的检查点。
　　（12）LOG_CHECKPOINT_INTERVAL
　　该参数用来确定检查点进程的执行频率。这个数值设置成取检查点之前处理的重做缓冲区块的数量。
　　(13)LOG_FILES
　　该参数指定运行期间数据库可打开的日志文件数。若需要较大的SGA空间，而不需多个日志文件，则可减少该值。
　　(14)LOG_SIMULTANEOUS_COPIES
　　该参数是日志缓冲区副本闩锁的最大数，为同时写日志项所用。为提高性能，可设置此参数为两倍的CPU数，对单进程系统，该值多数设置为0，此时断开闩锁。
　　(15)LOG_SMALL_ENTRY_MAX_SIZE
　　该参数与LOG_SIMULTANEOUS_COPIES参数配合使用。若日志项大于此项，则在给缓冲区分配空间并获得日志复制闩锁之后，用户进程释放日志复制闩锁。
　　(16)OPTIMIZRER_MODE
　　若该参数的值为RULE，则ORACLE优化器选择基于规则的优化；若设置为COST，并且在数据字典中存在有统计信息，则优化器选择基于代价的优化方法进行优化。
　　(17)SEQUENCE_CACHE_ENTRIES
　　该参数指明在SGA中可进行高速缓存的序列数，用于直接存取。该高速缓存区是基于最近最少使用(LRU)的算法进行管理的。若此值设置得较高，则可达到较高的并发性。
　　(18)SEQUENCE_CACHE_HASH_BUCKETS
　　该参数用于加速查看高速缓冲区最近请求的最新序列的桶式地址数，每个桶式地址占8个字节。高速缓冲区以散列表排列，该参数应为质数。
　　(19)SERIALIZEABLE
　　此参数用于保证重复读的一致性。当它设置为TRUE时，查询可保证表级读一致，以防止在此查询提交之前的修改。
　　(20)SHARED_POOL_SIZE
　　该参数指定共享池的大小，其中包括共享光标及存储过程。在多用户系统中，较大的SHARED_POOL_SIZE值可改善SQL语句的执行性能，但较小的值可节省内存。
　　(21)SMALL_TABLE_THRESHOLD
　　该参数决定SGA中用于扫描的缓冲区的数目，若表的数目小于该值，则该表可整个地读入高速缓存区。若表大于该值，则立即重用该缓冲区。一般用缺省值可使性能最好。
　　(22)SORT_AREA_TETAINED_SIZE
　　这 是会话内存的最大数量,用于内存排序。当从排序空间提出最后—行时，便释放该内存。若排序要较大的内存，则分配一临时段，排序便可在盘上进行。用于排序的 最大总量可由SORT_AREA_SIZE指定，而不用此参数。可以分配同样大小的多个排序空间，不过一般对于复杂的查询才需要。
　　(23) SORT_AREA_SIZE
　　该参数用于指定进行外排序(磁盘)时所需PGA内存的最大数量，以字节为单位。当排序行写入磁盘时，该内存被释放。增大该参数的值，可改进排序效率。一般不调整该参数，除非排序量很大时才调整。
　　(24) SORT_SPACEMP_SIZE
　　该参数仅在排序量很大时才调整该参数。可用下式设置该参数，使排序能最佳地使用盘空间：
　　[(total_sort_bytes)／(SORT_AREA_SIZE)]十64
　　其中，total_sort_bytes为： 
　　(number_of_records)*[sum_of_aver_average_column_sizes+(12*number of(al)]
　　(25)SQLTRACE
　　该参数设置为TRUE时，便可跟踪，以获得改善性能的信息。因为跟踪会增加开销，所以一般仅在收集信息时才置为TRUE。在实际使用时，可用ALTER SESSION命令覆盖它。
　　(26)TRANSACTION
　　该参数设置并发事务的最大数。若此值较大，则需增加SGA空间和分配的回滚段数量。缺省值大于PROCESS时，可允许递归事务。
　　优化内存
　　

　　内存的优化历来都是数据库或者操作系统优化的重中之重。在Oracle数据库体系结构中内存优化也是性能优化的关键。优化内存主要是通过优化内存结构来提高系统性能。这里所说的内存结构主要由专用SQL及PL／SQL区、共享池、日志缓冲区和高速缓冲存储区构成。
　　

　　由于0racle的内存结构需求与应用密切相关，所以内存结构优化应在SQL语句和应用程序优化之后以及输入/输出（I/O）优化之前进行。而且首先要优化操作系统，并在处理共享池前考虑私有SQL和PL/SQL区。
　　

　　优化SGA
　　

　　SGA是对数据库数据进行快速访问的一个系统全局区，其大小在实例启动时被确定。若SGA本身需要频繁地进行释放、分配，则不可能达到快速访问数据的目的。因此为了优化系统性能，应确保SGA全部被驻留在实际内存中，而不应采用虚拟内存，以免使整个系统性能下降。
　　

　　编辑提示：SGA小常识
　　SGA 是Oracle为一个实例分配的一组共享内存缓冲区。它包含该实例的数据和控制信息。如果有多个用户同时与同一个实例相连接时，则其SGA中的数据可为多 个用户共享，所以也叫它共享全局区。SGA在实例启动时被自动分配，当实例关闭时被收回。SGA中的数据和控制信息可被多个进程所使用，但只能由几个持殊 进程能对其进行写操作。SGA中所包含的存储区根据其存放的信息类型大致可分为“数据库缓冲存储区”、“日志缓冲区”、“共享池”和“请求和响应队列”四 大区域。
　　

　　查看SGA大小
　　

　　用户可以通过两种命令方式来查看SGA的大小。
　　

　　（1）使用“SHOW SGA”命令
　　说明：用户可以连接到Sever Manager和数据库，然后执行“SHOW SGA”命令来查看SGA的大小。如果数据库实例没有启动，那么使用“SHOW SGA”命令将会报错。
　　

　　（2）使用“SELECT * FROM V$SGA；”查询试图命令
　　说明：使用“SELECT * FROM V$SGA;”要在“SVRMGR>”提示符下。
　　

　　预装SGA
　　

　　可以在init.ora文件中将参数PRE_PAGE_SGA的值设为“yes”，而将SGA预装到物理内存中，即设置PRE_PAGE_SGA=yes。
　　

　　优化专用SQL区及PL／SQL区
　　

　　要优化专用的SQL区及PL／SQL区，就必须知道是否有不必要的语法分析调用，用户必须尽量少的调用Parse。如果有过多的不必要的语法分析调用，就应当设法减少它。
　　可用跟踪功能来为每个SQL语句输出跟踪信息，以检测其语法分析步的统计数字count。若分析步的count统计值与执行步的count统计值非常接近，则应减少语法分析调用。
　　

　　减 少语法分析调用的方法是通过所用的应用开发工具(如PRO*C、OCI和SQL*Forms等)来控制语法分析调用以及分配和释放专用的SQL区的频率， 例如：在用PRO*C时，可用HOLD_CURSOR、RELEASE_CURSOR以及MAX_OPENCURSOR参数来控制专用SQL区。在使用 OCI时，可使用OSQL3或OPARSE调用来为SQL语句分配专用SQL区，用OCLOSE调用关闭光标和释放专用SQL区。在使用SQL *Forms时，同样也可控制是否重用专用SQL区：可在触发器级、Form级或在运行时减少语法分析调用，以减少或重用专用SQL区。
　　

　　优化日志缓冲区
　　

　　日志缓冲区也称为重做日志缓冲区，它包含所有变化了的数据块。这些变化的数据块通过Oracle日志书写进程以一种邻接的方式写到重做日志文件中。
　　

　　（1）获取缓冲区活动情况
　　优化日志缓冲区时，首先应了解缓冲区的活动情况。这对通过查询动态性能表（需有SELECT   ANY TABLE特权)V$SYSSTAT来获得。
　　SVRMGR> select sum(value)"Redo Buffer Waits" from v$sysstat
　　    2> where name='redo log space wait time';
　　

　　（2）计算日志缓冲区的申请失败率
　　数据库管理员可以通过执行下述语句：
　　SQL>select name,value from v$sysstat where name in ('redo entries','redo log space requests')；查看日志缓冲区的使用情况。查询出的结果可以计算出日志缓冲区的申请失败率。
　　申请失败率＝requests/entries。申请失败率应该接近于0，否则说明日志缓冲区开设太小，需要增加ORACLE数据库的日志缓冲区。
　　

　　（3）优化日志缓冲区
　　如 果重做缓冲区的等待大于零，进程就要等待重做日志缓冲区的空间变成可用。此时就会影响数据库的性能。可以通过逐步提高init.ora中参数 LOG_BUFFER的值来达到优化日志缓冲区的目的。在增加LOG_BUFFER的值时，可通过查询动态性能表来了解和检查日志缓冲区的活动情况。
　　

　　优化共享池
　　

　　共享池由库高速缓存、字典高速缓存和SQL区组成。整个共享池的大小由参数SHARED_POOL_SIZE确定。共享池的优化主要考虑库高速缓冲区、数据字典高速缓冲区以及会话期间信息的优化。
　　

　　优化库高速缓冲区
　　

　　要优化库高速缓冲区，必须首先了解该缓冲区的活动情况。库高速缓冲区的活动统计信息保留在动态性能表V$LIBRARYCACHE中。优化时应使数据字典高速缓存里的内存数据库块尽可能多。
　　

　　（1）确定库高速缓存的性能
　　通过查询V$LIBRARYCACHE表(需有SELECT ANY TABLE特权)来了解其活动情况，以决定如何优化。例如：
　　SQL＞SELECT SUM(pins)，SUM(reloads) FROM V$LIBRARYCACHE；
　　说 明：动态性能表V$LIBRARYCACHE中包含有NAMESPACE、PINS和RELOAD等列。其中NAMESPACE列反映了SQL语句及 PL／SQL块的库缓冲区的活动，其值可能是‘SQL AREA’，‘TABLE／PROCEDURE’，‘BODY’和‘TRIGGER’等；而PINS和RELOADS列给出执行调用时的错误信息。 PINS列给出SQL语句、PL／SQL块及被访问对象定义的总次数；RELOADS给出SQL语句或PL／SQL块的隐式分析或对象定义重装载时在库程 序缓冲区中发生的错误。
　　

　　（2）查看reloads和pins的比率
　　可以使用以下查询语句来查看reloads和pins的比率：
　　SELECT（SUM(reloads)/SUM(pins)）×100“Library Cache Ratio”FROM V$LIBRARYCACHE；
　　用 户必须保证reloads和pins的比率尽可能低，其值应低于1%,若RELOADS／PINS＞1％，则应给缓冲区分配附加的存储及写等同的SQL语 句，使SQL语句与PL/SQL块共享一个共享SQL区，这样可减少错误。如果库高速缓冲区无错误，则可设置初始化参数 CUTSOR_SPACE_FOR_TIME为TRUE，以加速执行调用。这可使性能稍有改善。若每个用户可用的专用SQL区不足时，则不要将 CUTSOR_SPACE_FOR_TIME设置为TRUE。
　　

　　（3）优化库高速缓存区
　　优化库高速缓存时，可以通过增加init.ora文件中SHARED_POOL_SIZE或OPEN_CURSORS的参数值而达到满意的优化比率。
　　

　　优化数据字典缓冲区
　　

　　数据字典缓冲区在功能上与库高速缓存类似，但主要用于Oracle字典高速SQL语句。要优化数据字典缓冲区，也必须先查看数据字典缓冲区的使用情况及效果，然后依此来进行优化。数据字典缓冲区的使用情况记录在动态性能表V$ROWCHACHE中，其中有如下几列：
　　

　　PARAMETER：记录某类特写数据字典项的统计，其值以‘de_’开始，例如某文件描述的统计为‘de_files’。
　　GETS：是对相应项请求次数的统计。
　　GETTMISSES：是引起缓冲区出错的数据请求次数。
　　

　　可用如下语句来查询V$ROWCHACHE表：
　　SQL＞SELECT (SUM(getmisses)/SUM(gets))*100 ”DaTa Dictionary Cache Ratio”FROM V$ROWCHACHE； 
　　

　　对于贫繁访问的数据字典缓冲区，GETMISSES与GETS之比要小于10％到15%。若大于此百分数时，则应考虑增加数据字典缓冲区的容量，即要增加SHARED_POOL_SIZE或者DB_BLOCK_BUFFERS初始化参数的值。
　　

　　使用多线索服务器时共享池的优化
　　

　　在多线索服务器结构中，会话期信息被存放在共享池中，它包括SQL专用区和排序区。在使用多线索服务器时，要增大共享池，以满足需要。这也可通过增加SHARED_POOL_SIZE的参数值来实现。
　　

　　可通过查询(要求有SELECT ANY TABLE特权)动态性能表V$SESSTAT来衡量会话信息的多少。例如：
　　SQL＞SELEC SUM(value) ||’bytes’ ”Total memory for all session”
　　2＞FROM V$SESSTAT
　　3＞WHERK name=‘session memory’；
　　SQL＞SELECT UM(value)|| ‘bytes’ “Total max men for all sessions”
　　2＞FROM   V$SESSTAT
　　3＞WHERE   name＝‘max session memory’；
　　其中，“session memory”是分配给会话的内存字节数；“max session memory”是分配给会话的最大内存字节数。
　　

　　优化缓冲区
　　

　　（1）获取缓冲区活动情况
　　为了优化缓冲区，首先应了解缓冲区的活动情况。这可以通过查询动态性能表（需有SELECT   ANY TABLE特权)V$SYSSTAT来获得。
　　SVRMGR> select name ,value from v$sysstat
　　    2> where name in('db block gets','consistent gets','physical reads');
　　NAME VALUE
　　db   blockgets 3437
　　consistent gets 30500
　　physica   reads 1963
　　3 rows selected.
　　其中，“db block gets”和“consistent gets”的值是请求数据缓冲区中读的总次数。“physical reads”为请求数据时引起从盘中读文件的次数。
　　

　　（2）缓冲区命中率
　　从缓冲区读的可能性的高低称为缓冲区命中率。它可用如下公式计算：
　　Hot Ratio＝1-(physical reads／(db block gets＋consistent gets)
　　缓 冲区命中率越高，其速度就越快。如果命中率低于60％或70％时。则应增加缓冲区(即DB_BLOCK_BUFFERS)，以改进性能。根据公式可以计算 出本例中的Hot Ratio=1-(1963/(3437+30500)=92％。 如果缓冲区的命中率很高，希望在保持良好性能下适当减少缓冲区，这时可减少DB_BLOCK_BUFFERS的值，其最小值为4。