為什么有時(shí)數(shù)據(jù)庫不用索引來查找數(shù)據(jù)
2024-07-21 02:40:03
供稿：網(wǎng)友
當(dāng)你運(yùn)用SQL語言，向數(shù)據(jù)庫發(fā)布一條查詢語句時(shí)，Oracle將伴隨產(chǎn)生一個(gè)“執(zhí)行計(jì)劃”，也就是該語句將通過何種數(shù)據(jù)搜索方案執(zhí)行，是通過全表掃描、還是通過索引搜尋等其它方式。搜索方案的選用與ORACLE的優(yōu)化器息息相關(guān)。 SQL語句的執(zhí)行步驟一條SQL語句的處理過程要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟。1 語法分析 分析語句的語法是否符合規(guī)范，衡量語句中各表達(dá)式的意義。2 語義分析 檢查語句中涉及的所有數(shù)據(jù)庫對(duì)象是否存在，且用戶有相應(yīng)的權(quán)限。3 視圖轉(zhuǎn)換 將涉及視圖的查詢語句轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的對(duì)基表查詢語句。4 表達(dá)式轉(zhuǎn)換 將復(fù)雜的SQL表達(dá)式轉(zhuǎn)換為較簡(jiǎn)單的等效連接表達(dá)式。5 選擇優(yōu)化器 不同的優(yōu)化器一般產(chǎn)生不同的“執(zhí)行計(jì)劃”6 選擇連接方式 ORACLE有三種連接方式，對(duì)多表連接ORACLE可選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式。7 選擇連接順序 對(duì)多表連接ORACLE選擇哪一對(duì)表先連接，選擇這兩表中哪個(gè)表做為源數(shù)據(jù)表。8 選擇數(shù)據(jù)的搜索路徑 根據(jù)以上條件選擇合適的數(shù)據(jù)搜索路徑，如是選用全表搜索還是利用索引或是其他的方式。9 運(yùn)行“執(zhí)行計(jì)劃”O(jiān)RACLE的優(yōu)化器ORACLE有兩種優(yōu)化器：基于規(guī)則的優(yōu)化器（RBO， Rule Based Optimizer），和基于代價(jià)的優(yōu)化器（CBO， Cost Based Optimizer）。RBO自O(shè)RACLE 6版以來被采用，有著一套嚴(yán)格的使用規(guī)則，只要你按照它去寫SQL語句，無論數(shù)據(jù)表中的內(nèi)容怎樣，也不會(huì)影響到你的“執(zhí)行計(jì)劃”，也就是說對(duì)數(shù)據(jù)不“敏感”，ORACLE公司已經(jīng)不再發(fā)展這種技術(shù)了。CBO自O(shè)RACLE 7版被引入，ORACLE自7版以來采用的許多新技術(shù)都是基于CBO的，如星型連接排列查詢，哈希連接查詢，和并行查詢等。CBO計(jì)算各種可能“執(zhí)行計(jì)劃”的“代價(jià)”，即cost，從中選用cost最低的方案，作為實(shí)際運(yùn)行方案。各“執(zhí)行計(jì)劃”的cost的計(jì)算根據(jù)，依靠于數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布，ORACLE數(shù)據(jù)庫本身對(duì)該統(tǒng)計(jì)分布并不清楚，須要分析表和相關(guān)的索引，才能搜集到CBO所需的數(shù)據(jù)。一般而言，CBO所選擇的“執(zhí)行計(jì)劃”都不會(huì)比RBO的“執(zhí)行計(jì)劃”差，而且相對(duì)而言，CBO對(duì)程序員的要求沒有RBO那么苛刻，節(jié)省了程序員為了從多個(gè)可能的“執(zhí)行計(jì)劃”中選擇一個(gè)最優(yōu)的方案而花費(fèi)的調(diào)試時(shí)間，但在某些場(chǎng)合下也會(huì)存在問題。較典型的問題有：有時(shí)，表明明建有索引，但查詢過程顯然沒有用到相關(guān)的索引，導(dǎo)致查詢過程耗時(shí)漫長(zhǎng)，占用資源巨大，問題到底出在哪兒呢？按照以下順序查找，基本上能發(fā)現(xiàn)原因所在。查找原因的步驟首先，我們要確定數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在何種優(yōu)化模式下，相應(yīng)的參數(shù)是：optimizer_mode。可在svrmgrl中運(yùn)行“show parameter optimizer_mode"來查看。ORACLE V7以來缺省的設(shè)置應(yīng)是"choose"，即假如對(duì)已分析的表查詢的話選擇CBO，否則選擇RBO。假如該參數(shù)設(shè)為“rule”，則不論表是否分析過，一概選用RBO，除非在語句中用hint強(qiáng)制。其次，檢查被索引的列或組合索引的首列是否出現(xiàn)在PL/SQL語句的WHERE子句中，這是“執(zhí)行計(jì)劃”能用到相關(guān)索引的必要條件。第三，看采用了哪種類型的連接方式。ORACLE的共有Sort Merge Join（SMJ）、Hash Join（HJ）和Nested Loop Join（NL）。在兩張表連接，且內(nèi)表的目標(biāo)列上建有索引時(shí)，只有Nested Loop才能有效地利用到該索引。SMJ即使相關(guān)列上建有索引，最多只能因索引的存在，避免數(shù)據(jù)排序過程。HJ由于須做HASH運(yùn)算，索引的存在對(duì)數(shù)據(jù)查詢速度幾乎沒有影響。第四，看連接順序是否答應(yīng)使用相關(guān)索引。假設(shè)表emp的deptno列上有索引，表dept的列deptno上無索引，WHERE語句有emp.deptno=dept.deptno條件。在做NL連接時(shí)，emp做為外表，先被訪問，由于連接機(jī)制原因，外表的數(shù)據(jù)訪問方式是全表掃描，emp.deptno上的索引顯然是用不上，最多在其上做索引全掃描或索引快速全掃描。第五，是否用到系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典表或視圖。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典表都未被分析過，可能導(dǎo)致極差的“執(zhí)行計(jì)劃”。但是不要擅自對(duì)數(shù)據(jù)字典表做分析，否則可能導(dǎo)致死鎖，或系統(tǒng)性能下降。 第六，索引列是否函數(shù)的參數(shù)。如是，索引在查詢時(shí)用不上。第七，是否存在潛在的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。如將字符型數(shù)據(jù)與數(shù)值型數(shù)據(jù)比較，ORACLE會(huì)自動(dòng)將字符型用to_number()函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致第六種現(xiàn)象的發(fā)生。 第八，是否為表和相關(guān)的索引搜集足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)常有增、刪、改的表最好定期對(duì)表和索引進(jìn)行分析，可用SQL語句“analyze table xxxx compute statistics for all indexes;"。ORACLE把握了充分反映實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，才有可能做出正確的選擇。第九，索引列的選擇性不高。我們假設(shè)典型情況，有表emp，共有一百萬行數(shù)據(jù)，但其中的emp.deptno列，數(shù)據(jù)只有4種不同的值，如10、20、30、40。雖然emp數(shù)據(jù)行有很多，ORACLE缺省認(rèn)定表中列的值是在所有數(shù)據(jù)行均勻分布的，也就是說每種deptno值各有25萬數(shù)據(jù)行與之對(duì)應(yīng)。假設(shè)SQL搜索條件DEPTNO=10，利用deptno列上的索引進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索效率，往往不比全表掃描的高，ORACLE理所當(dāng)然對(duì)索引“視而不見”，認(rèn)為該索引的選擇性不高。
但我們考慮另一種情況，假如一百萬數(shù)據(jù)行實(shí)際不是在4種deptno值間平均分配，其中有99萬行對(duì)應(yīng)著值10，5000行對(duì)應(yīng)值20，3000行對(duì)應(yīng)值30，2000行對(duì)應(yīng)值40。在這種數(shù)據(jù)分布圖案中對(duì)除值為10外的其它deptno值搜索時(shí)，毫無疑問，假如索引能被應(yīng)用，那么效率會(huì)高出很多。我們可以采用對(duì)該索引列進(jìn)行單獨(dú)分析，或用analyze語句對(duì)該列建立直方圖，對(duì)該列搜集足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使ORACLE在搜索選擇性較高的值能用上索引。第十，索引列值是否可為空（NULL）。假如索引列值可以是空值，在SQL語句中那些需要返回NULL值的操作，將不會(huì)用到索引，如COUNT（*），而是用全表掃描。這是因?yàn)樗饕写鎯?chǔ)值不能為全空。第十一，看是否有用到并行查詢（PQO）。并行查詢將不會(huì)用到索引。第十二，看PL/SQL語句中是否有用到bind變量。由于數(shù)據(jù)庫不知道bind變量具體是什么值，在做非相等連接時(shí)，如“<”，“>”,“l(fā)ike”等。ORACLE將引用缺省值，在某些情況下會(huì)對(duì)執(zhí)行計(jì)劃造成影響。假如從以上幾個(gè)方面都查不出原因的話，我們只好用采用在語句中加hint的方式強(qiáng)制ORACLE使用最優(yōu)的“執(zhí)行計(jì)劃”。hint采用注釋的方式，有行注釋和段注釋兩種方式。如我們想要用到A表的IND_COL1索引的話，可采用以下方式：“SELECT /*+ INDEX（A IND_COL1）*/ * FROM A WHERE COL1 = XXX;"注重，注釋符必須跟在SELECT之后，且注釋中的“+”要緊跟著注釋起始符“/*”或“--”，否則hint就被認(rèn)為是一般注釋，對(duì)PL/SQL語句的執(zhí)行不產(chǎn)生任何影響。兩種有效的跟蹤調(diào)試方法ORACLE提供了兩種有效的工具來跟蹤調(diào)試PL/SQL語句的執(zhí)行計(jì)劃。一種是EXPLAIN TABLE方式。用戶必須首先在自己的模式（SCHEMA）下，建立PLAN_TABLE表，執(zhí)行計(jì)劃的每一步驟都將記錄在該表中，建表SQL腳本為在${ORACLE_HOME}/rdbms/admin/下的utlxplan.sql。打開SQL*PLUS，輸入“SET AUTOTRACE ON”，然后運(yùn)行待調(diào)試的SQL語句。在給出查詢結(jié)果后，ORACLE將顯示相應(yīng)的“執(zhí)行計(jì)劃”，包括優(yōu)化器類型、執(zhí)行代價(jià)、連接方式、連接順序、數(shù)據(jù)搜索路徑以及相應(yīng)的連續(xù)讀、物理讀等資源代價(jià)。假如我們不能確定需要跟蹤的具體SQL語句，比如某個(gè)應(yīng)用使用一段時(shí)間后，響應(yīng)速度忽然變慢。我們這時(shí)可以利用ORACLE提供的另一個(gè)有力工具TKPROF，對(duì)應(yīng)用的執(zhí)行過程全程跟蹤。我們要先在系統(tǒng)視圖V$session中，可根據(jù)USERID或MACHINE，查出相應(yīng)的SID和SERIAL#。以SYS或其他有執(zhí)行DBMS_SYSTEM程序包的用戶連接數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行“EXECUTE DBMS_SYSTEM.SET_SQL_TRACE_IN_SESSION（SID，SERIAL#，TRUE）；”。然后運(yùn)行應(yīng)用程序，這時(shí)在服務(wù)器端，數(shù)據(jù)庫參數(shù)“USER_DUMP_DEST”指示的目錄下，會(huì)生成ora__xxxx.trc文件，其中xxxx為被跟蹤應(yīng)用的操作系統(tǒng)進(jìn)程號(hào)。應(yīng)用程序執(zhí)行完成后，用命令tkprof對(duì)該文件進(jìn)行分析。命令示例：“tkprof tracefile outputfile explain=userid/passWord"。在操作系統(tǒng)ORACLE用戶下，鍵入“tkprof”，會(huì)有具體的命令幫助。分析后的輸出文件outputfile中，有每一條PL/SQL語句的“執(zhí)行計(jì)劃”、CPU占用、物理讀次數(shù)、邏輯讀次數(shù)、執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)等重要信息。根據(jù)輸出文件的信息，我們可以很快發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中哪條PL/SQL語句是問題的癥結(jié)所在。
