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【Oracle 优化器】自适应游标共享(Adaptive Cursor Sharing)功能

时间:2016-07-03 19:50:21      阅读:242      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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概述

我们知道,由于绑定变量窥视(Bind Peeking)功能,SQL文在进行硬解析(Hard Parse)时,会代入绑定变量的值来估算选择基数(cardinality )并做成执行计划,而相同的SQL文以后在执行过程中,都会共享初次执行时做成的执行计划。

如果表的数据分布不均或者数据倾斜时,用于估算的变量值和以后执行中的用到的变量值估算选择基数(cardinality )差异很大时,通过绑定变量窥视(Bind Peeking)功能做成的执行计划,针对某些变量值的执行可能都是最优的,甚至可能引起很严重的性能问题。

因此,优化器在11.1以后的版本上,为了解决绑定变量窥视(Bind Peeking)的问题,推出了自适应游标共享(Adaptive Cursor Sharing 以后简称ACS)功能,使包含绑定变量的同一条SQL语句在多次执行时,不会盲目的共享执行计划,而会根据绑定变量值和执行过程中收集信息的反馈,可以使用多个不同执行计划,避免性能问题。

下面我们将通过几个例子来进一步了解ACS功能。

例子1(ACS无效)

首先,我们看一下在绑定变量窥视(Bind Peeking)功能有效,但是自适应游标共享功能无效的情况下,执行以下SQL文的动作。(基于10.2.0.5版本测试)

0.准备测试用表和数据

SQL> conn scott/tiger
Connected.
SQL> create table TEST_ACS(c1 number, c2 varchar2(100));

Table created.

SQL> BEGIN 
    FOR i IN 1 .. 1000 LOOP 
        FOR j IN 1 .. 10 LOOP 
            INSERT INTO TEST_ACS 
            VALUES     (i,‘a‘);
            COMMIT; 
        END LOOP; 
    END LOOP; 
END; 
/  2    3    4    5    6    7    8    9   10  

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> create index ind1 on TEST_ACS(c1);

Index created.

SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname => ‘SCOTT‘,tabname => ‘TEST_ACS‘,CASCADE => TRUE); 

PL/SQL procedure successfully completed.

---我们准备了一个表包含10000条数据,c1列有1~1000的值,并且每个值都有10条数据。
---并且在c1列有个索引ind1

SQL> SELECT count(c1), count(DISTINCT c1), min(c1), max(c1) FROM TEST_ACS;

 COUNT(C1) COUNT(DISTINCTC1)    MIN(C1)    MAX(C1)
---------- ----------------- ---------- ----------
     10000              1000          1       1000

1.首先我们指定变量值为3,执行下面的SQL文

SQL> var x number;
SQL> exec :x := 3 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

    C1 C2
------ --------------------
     1 a
...
     3 a

30 rows selected.

SQL> 

2.因为绑定变量窥视(Bind Peeking)功能的影响,所以硬解析选择执行计划时,
会把绑定变量值3代入到SQL文中计算基数,SQL文在10000条数据中选择了30条数据,
所以,选择了索引IND1进行INDEX RANGE SCAN。

SQL> set line 200 
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 0
-------------------------------------
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x

Plan hash value: 3882350253

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name     | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |          |        |
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS |     30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IND1     |     30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access("C1"<=:X)
...

25 rows selected.

3.我们再指定变量值为9,再次执行下面的SQL文。
虽然这时候SQL文在10000条数据中选择了9000条数据,选择率高达90%,但是因为SQL文已经解析过了,所以会继续用之前的执行计划,E-Rows还是30,使用用INDEX RANGE SCAN.

SQL> exec :x := 9 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

    C1 C2
------ --------------------
     1 a
...
   900 a

9000 rows selected.

SQL> 
SQL> set line 200 
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
----------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 0
-------------------------------------
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x

Plan hash value: 3882350253

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name     | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |          |        |
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS |     30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IND1     |     30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access("C1"<=:X)
....

25 rows selected.

SQL> 
SQL> select child_number, executions, buffer_gets,plan_hash_value
from v$sql
where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;  2    3  

CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS PLAN_HASH_VALUE
------------ ---------- ----------- ---------------
           0          2        1239      3882350253

4.我们再次指定变量值为9,执行下面的SQL文。
这时候SQL文还是在10000条数据中选择了9000条数据,但是因为SQL文已经解析过了,所以会继续用之前的执行计划,使用用INDEX RANGE SCAN

SQL> exec :x := 900 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

    C1 C2
------ --------------------
     1 a

...
   900 a

9000 rows selected.

SQL> 

5.无论以后指定变量值是什么,执行计划都会用最初做成的执行计划。
这样通过绑定变量窥视(Bind Peeking)功能做成的执行计划,针对某些变量值的执行可能不是最优的,甚至可能引起很严重的性能问题。

SQL> exec :x := 800 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

    C1 C2
------ --------------------
     1 a
...
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
-----------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 0
-------------------------------------
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x

Plan hash value: 3882350253

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name     | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |          |        |
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS |     30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IND1     |     30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access("C1"<=:X)

...

25 rows selected.

通过上面的例子,我们看到由于绑定变量窥视(Bind Peeking)的影响,对于变量值为9时,虽让本应该选择Table Full Scan才是最优的执行计划,还是使用了初次执行时根据变量值为3时做成的执行计划。
因此,如果最初用于估算的变量值不能代表大多数变量值时的特点时,对于生产系统,有时候可能是灾难性的。

例子2(ACS有效)

下面让我们看看,在11g后的版本上自适应游标共享(Adaptive Cursor Sharing 以后简称ACS)功能有效时,是如何改善这种这个问题。

ACS相关的动态视图

在以后执行过程中,我们可以通过观察相关的动态视图,来看看在这个过程中都发生了什么。
首先,我们介绍下在以后过程中用到的主要4个视图,下面是相关内容的简单介绍。

V$SQL视图
    在这个视图中主要有3个和ACS相关的列:  
    is_bind_sensitive:用于监视SQL游标是否是绑定敏感(bind sensitive),是否可用ACS。
    is_bind_aware:用于监视SQL游标是否意识到需要根据绑定变量值来选择执行计划(bind aware)。
    is_shareable:用于监视SQL游标是否可以被共享。

V$SQL_SHARED_CURSOR
   用于查看SQL游标没有共享的原因。

V$SQL_CS_SELECTIVITY视图
    主要用来监视SQL游标的各个变量的选择率范围(SELECTIVITY CUBE)。
    它包含着各个条件谓词、绑定变量值以及它的最大值和最小值等信息。

V$SQL_CS_HISTOGRAM
    根据所操作的行数,记录每个子游标执行的次数直方图。

V$SQL_CS_STATISTICS    
    每个子游标执行的执行状况。(采样信息)

关于以上视图的定义和内容详细可以参考在线文档。

Oracle Database Online Documentation 11g Release 2 (11.2) / Database Reference

V$SQL
V$SQL_SHARED_CURSOR
V$SQL_CS_SELECTIVITY
V$SQL_CS_HISTOGRAM
V$SQL_CS_STATISTICS

下面开始我们的测试 (基于11.2.0.4版本测试):

准备测试用表和数据

0.准备测试用表和数据

    SQL> 
    SQL> conn scott/tiger
    Connected.
    SQL> 
    SQL> drop table TEST_ACS;   
    Table dropped.
    SQL> create table TEST_ACS(c1 number, c2 varchar2(100));    
    Table created.  
    SQL> 
    SQL> BEGIN
      2      FOR i IN 1 .. 1000 LOOP
      3      FOR j IN 1 .. 10 LOOP
      4          INSERT INTO TEST_ACS
      5          VALUES (i,‘a‘);
      6          COMMIT;
      7      END LOOP;
      8      END LOOP;
      9  END;
     10  /    
    PL/SQL procedure successfully completed.    
    SQL> 
    SQL> create index ind1 on TEST_ACS(c1);    
    Index created.
    SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname => ‘SCOTT‘,tabname => ‘TEST_ACS‘,CASCADE => TRUE);    
    PL/SQL procedure successfully completed.

    ---我们准备了一个表包含10000条数据,c1列有1~1000的值,并且每个值都有10条数据。
    ---并且在c1列有个索引ind1
    SQL> SELECT count(c1), count(DISTINCT c1), min(c1), max(c1) FROM TEST_ACS;
     COUNT(C1) COUNT(DISTINCTC1)MIN(C1)MAX(C1)
    ---------- ----------------- ---------- ----------
     10000  1000  1   1000

Test1:指定变量值为3,首次执行

首先我们指定变量值为3,首次执行下面的SQL文

SQL> var x number;
SQL> exec :x := 3 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

C1 C2
------ --------------------
 1 a 
...
 3 a 

30 rows selected.

SQL> 

1.因为绑定变量窥视(Bind Peeking)功能的影响,所以硬解析选择执行计划时,会把绑定变量值3代入到SQL文中计算基数,SQL文在10000条数据中选择了30条数据,所以,选择了索引IND1进行INDEX RANGE SCAN。

SQL> set line 200
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 0 
------------------------------------- 
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x 

Plan hash value: 3882350253   

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation   | Name | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT|  ||
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS | 30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN  | IND1 | 30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):  
---------------------------------------------------  

   2 - access("C1"<=:X)   

当SQL文第一次被执行的时候,因为绑定变量窥视(Bind Peeking)功能的影响,所以硬解析选择执行计划时,会把绑定变量值3代入到SQL文中计算选择率。
因为SQL文在10000条数据中选择了30条数据,选择率为0.03,所以优化器选择了通过索引IND1进行访问数据(INDEX RANGE SCAN)。

SQL> col PREDICATE format a20
SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> select sql_id,child_number, executions, buffer_gets,
  2     is_bind_sensitive BS, is_bind_aware BA,IS_SHAREABLE SH,plan_hash_value
  3  from v$sql
  4  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_ID CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS B B S PLAN_HASH_VALUE  
------------- ------------ ---------- ----------- - - - ---------------  
cuf4u4th4w0nz0  1   7 Y N Y  3882350253  

---1.V$SQL.is_bind_sensitive为Y,游标被标示成bind-sensitive,可以使用ACS。
---V$SQL.IS_SHAREABLE为Y,游标可以被共享
---V$SQL.is_bind_aware为N,没有意识到绑定变量不同会影响执行计划

SQL> 
SQL> select sql_id, child_number, BIND_EQUIV_FAILURE, LOAD_OPTIMIZER_STATS
  2  from V$SQL_SHARED_CURSOR
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER B L
------------- ------------ - -
cuf4u4th4w0nz0 N N

---1.游标共享信息V$SQL_SHARED_CURSOR.BIND_EQUIV_FAILURE为N
---V$SQL_SHARED_CURSOR.LOAD_OPTIMIZER_STATS为N (供以后做对比)

SQL> 
SQL> select *
  2  from v$sql_cs_statistics
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER BIND_SET_HASH_VALUE P EXECUTIONS ROWS_PROCESSED BUFFER_GETS   CPU_TIME
---------------- ---------- ------------- ------------ ------------------- - ---------- -------------- ----------- ----------
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2706503459 Y  1 60   7  0

---1.v$sql_cs_statistics采样信息中,记录了游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息

SQL> 
SQL> ---no data in V$SQL_CS_SELECTIVITY for the first time.
SQL> select *
  2  from v$sql_cs_selectivity
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

no rows selected

---1.V$SQL_CS_SELECTIVITY 中还没有任何信息。

SQL> 
SQL> select *
  2  from V$SQL_CS_HISTOGRAM
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER  BUCKET_ID  COUNT 
---------------- ---------- ------------- ------------ ---------- ---------- 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  0  1 ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  1  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2  0 

---1.V$SQL_CS_HISTOGRAM里根据变量值做成的执行次数直方图中,本次执行计算到BUCKET_ID:0中,1次。

根据上面的相关信息,我们可以知道,当包含绑定变量信息的SQL文第一次执行的时候,会发生下面的一些动作:

?SQL文进行硬解析(HARD Parse)
?根据最初绑定变量值为3,进行估算选择率(Bind Peeking)
?游标被标示成bind-sensitive
?选择出最优执行计划

保存:
?记录了游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息
?记录了游标执行次数直方图

Test2:指定变量值为9,执行SQL文

下面我们传递一个变量9,再次执行SQL文。

SQL> --var x number;
SQL> exec :x := 900 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

C1 C2
------ --------------------
 1 a 
 1 a 
...
 900 a 
 900 a 

9000 rows selected.

---还是使用最初的执行计划索引扫描。

SQL> set line 2000
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT   
--------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 0  
-------------------------------------  
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x  

Plan hash value: 3882350253

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation   | Name | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT|  ||
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS | 30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN  | IND1 | 30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access("C1"<=:X)

虽然SQL文在10000条数据中选择了9000条数据,选择率应该为0.9,
但是因为该SQL文已经硬解析过了,所以这次是软解析,使用以前的执行计划,通过索引IND1进行访问数据(INDEX RANGE SCAN)。

再次观察相关动态视图的变化:

SQL> 
SQL> col PREDICATE format a20
SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> select sql_id,child_number, executions, buffer_gets,
  2     is_bind_sensitive BS, is_bind_aware BA,IS_SHAREABLE SH,plan_hash_value
  3  from v$sql
  4  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS B B S PLAN_HASH_VALUE
------------- ------------ ---------- ----------- - - - ---------------
cuf4u4th4w0nz0  21239 Y N Y  3882350253

---2.V$SQL中的内容没有变化,和指定变量值为3时一样。

SQL> 
SQL> select sql_id, child_number, BIND_EQUIV_FAILURE, LOAD_OPTIMIZER_STATS
  2  from V$SQL_SHARED_CURSOR
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER B L 
------------- ------------ - - 
cuf4u4th4w0nz0 N Y 

----2.但是因为估算的选择率(0.03)和实际执行的选择率(0.9)差距很大,
     V$SQL_SHARED_CURSOR游标共享信息中LOAD_OPTIMIZER_STATS变为Y 

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_statistics
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER BIND_SET_HASH_VALUE P EXECUTIONS ROWS_PROCESSED BUFFER_GETS   CPU_TIME   
---------------- ---------- ------------- ------------ ------------------- - ---------- -------------- ----------- ----------   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2706503459 Y  1 60   7  0   

 ---2.v$sql_cs_statistics采样信息并没有变化。(因为是采样,所以不一定随时变化)

SQL> 
SQL> select *
  2  from v$sql_cs_selectivity
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

no rows selected

---2.V$SQL_CS_SELECTIVITY 中还是没有任何信息。

SQL> select *
  2  from V$SQL_CS_HISTOGRAM
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER  BUCKET_ID  COUNT   
---------------- ---------- ------------- ------------ ---------- ----------   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  0  1   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  1  1   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2  0   

---2.V$SQL_CS_HISTOGRAM里根据变量值做成的执行次数直方图中,本次执行计算到BUCKET_ID:1中,1次。

根据上面的相关信息,我们可以知道,当SQL文第二次执行,
并且绑定变量值和之前的绑定变量值的选择率很大时,会发生下面的一些动作:

?SQL文进行软解析(Soft Parse)
?使用以前的执行计划执行
?比较统计信息 (估算的选择率:0.03和实际执行的选择率:0.9)
?如果差距很大时,V$SQL_SHARED_CURSOR游标共享信息中LOAD_OPTIMIZER_STATS变为Y。(激活ECS)

保存:
?记录了游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息
?记录了游标执行次数直方图(根据行数选择BUCKET)
?SQL变为BIND Aware

Test3:指定变量值为9,再次执行SQL文

下面我们传递一个变量9,再次执行SQL文:

SQL> --var x number;
SQL> exec :x := 900 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

C1 C2   
------ --------------------
67 a
...
   900 a

9000 rows selected.

SQL> 

---通过全表扫描执行。

SQL> set line 2000
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT   
--------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 1  
-------------------------------------  
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x  

Plan hash value: 3781643149

-----------------------------------------------
| Id  | Operation | Name | E-Rows |
-----------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |  ||
|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| TEST_ACS |   9009 |
-----------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - filter("C1"<=:X)

由于上次执行时发现,由于变量值的影响,SQL文的选择率预估值和实际执行时的差别很大(Bind Aware),所以这次执行SQL文重新编译,执行计划发生了变化,通过全表扫描执行。

再次观察相关动态视图的变化:

SQL> col PREDICATE format a20
SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> select sql_id,child_number, executions, buffer_gets,
  2     is_bind_sensitive BS, is_bind_aware BA,IS_SHAREABLE SH,plan_hash_value
  3  from v$sql
  4  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS B B S PLAN_HASH_VALUE
------------- ------------ ---------- ----------- - - - ---------------
cuf4u4th4w0nz0  21239 Y N N  3882350253
cuf4u4th4w0nz1  1 622 Y Y Y  3781643149

---3.V$SQL中生成了一个新的游标,
并且新生成的游标1IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y.
原来那个游标0,IS_SHAREABLE变为N.

SQL> select sql_id, child_number, BIND_EQUIV_FAILURE, LOAD_OPTIMIZER_STATS
  2  from V$SQL_SHARED_CURSOR
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER B L 
------------- ------------ - - 
cuf4u4th4w0nz0 N Y 
cuf4u4th4w0nz1 Y N 

---3. V$SQL_SHARED_CURSOR中生成一条BIND_EQUIV_FAILURE为Y的游标。
(绑定变量值的选择率和存在的游标不符)

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_statistics
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER BIND_SET_HASH_VALUE P EXECUTIONS ROWS_PROCESSED BUFFER_GETS   CPU_TIME   
---------------- ---------- ------------- ------------ ------------------- - ---------- -------------- ----------- ----------   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  3116944019 Y  1   9000 622  0   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2706503459 Y  1 60   7  0   ★

---3. v$sql_cs_statistics采样信息中追加了一条最新的采样

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_selectivity
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER PREDICATE  RANGE_ID LOWHIGH   
---------------- ---------- ------------- ------------ -------------------- ---------- ---------- ---------- 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1 <=X   0 0.810810   0.990990   

---3. V$SQL_CS_SELECTIVITY 中记录了新追加的游标的选择率范围(依赖于绑定变量值)

SQL> 
SQL> select *
  2  from V$SQL_CS_HISTOGRAM
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER  BUCKET_ID  COUNT   
---------------- ---------- ------------- ------------ ---------- ----------   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  0  0   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  1  1 ★  
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  2  0   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  0  1   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  1  1   
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2  0   

6 rows selected.

---3. V$SQL_CS_HISTOGRAM里记录了新追加的游标的直方图,并记录执行次数到BUCKET_ID:1中,1次。

根据上面的相关信息,我们可以知道,当SQL文第三次执行时(和第二次相同的变量),会发生下面的一些动作:

?SQL文进行硬解析(Hard Parse)
?生成新的执行计划
?V$SQL_SHARED_CURSOR游标共享信息中BIND_EQUIV_FAILURE变为Y。
?V$SQL中生成IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y的新游标1.
  原来那个游标0,IS_SHAREABLE变为N

保存:
?记录游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息
?记录游标执行次数直方图(根据行数选择BUCKET)
?SQL变为BIND Aware
?记录游标的选择率范围(selectivity cube)

Test4:指定变量值为3,再次执行SQL文  (SELECTIVITY CUBE)

指定变量值为3 (和最初执行时一样),再次执行SQL文

SQL> --var x number;
SQL> exec :x := 3 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

C1 C2   
------ --------------------
 1 a
...
 3 a

30 rows selected.

---SQL文重新解析,通过索引扫描执行

SQL> set line 200
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 2 
------------------------------------- 
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x 

Plan hash value: 3882350253   

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation   | Name | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT|  ||
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS | 30 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN  | IND1 | 30 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):  
---------------------------------------------------  

   2 - access("C1"<=:X)   

这次执行计划发生了变化,SQL文重新解析,通过索引扫描执行。
再次观察相关动态视图的变化:

SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> col PREDICATE format a20
SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> select sql_id,child_number, executions, buffer_gets,
  2     is_bind_sensitive BS, is_bind_aware BA,IS_SHAREABLE SH,plan_hash_value
  3  from v$sql
  4  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_ID CHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS B B S PLAN_HASH_VALUE  
------------- ------------ ---------- ----------- - - - ---------------  
cuf4u4th4w0nz0  21239 Y N N  3882350253  
cuf4u4th4w0nz1  1 622 Y Y Y  3781643149  
cuf4u4th4w0nz2  1   7 Y Y Y  3882350253  ★

---4.V$SQL中生成了一个新游标CHILD# 2,
并且新生成的游标IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y.

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_statistics
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER BIND_SET_HASH_VALUE P EXECUTIONS ROWS_PROCESSED BUFFER_GETS   CPU_TIME
---------------- ---------- ------------- ------------ ------------------- - ---------- -------------- ----------- ----------
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2  2706503459 Y  1 60   7  0★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  3116944019 Y  1   9000 622  0
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2706503459 Y  1 60   7  0

---4. v$sql_cs_statistics采样信息中追加了一条最新的采样

SQL> 
SQL> ---select CHILD_NUMBER,PREDICATE,RANGE_ID,LOW,HIGH
SQL> select *
  2  from v$sql_cs_selectivity
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_ID CHILD_NUMBER PREDICATE  RANGE_ID LOWHIGH   
---------------- ---------- ------------- ------------ -------------------- ---------- ---------- ---------- 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2 <=X   0 0.002702   0.003302   ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1 <=X   0 0.810810   0.990990   

---4. V$SQL_CS_SELECTIVITY 中记录了新追加游标CHILD# 2的选择率范围(依赖于绑定变量值)

SQL> select *
  2  from V$SQL_CS_HISTOGRAM
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER  BUCKET_ID  COUNT 
---------------- ---------- ------------- ------------ ---------- ---------- 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2  0  1 ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2  1  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2  2  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  0  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  1  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  2  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  0  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  1  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2  0 

9 rows selected.

---4. V$SQL_CS_HISTOGRAM里记录了CHILD# 2的直方图,并记录执行次数到BUCKET_ID:0中,1次。

根据上面的相关信息,我们可以知道,当SQL文第四次执行时(和第一次相同的变量),
由于第一次生成的游标变成IS_SHAREABLE为N,会发生下面的一些动作:

?SQL文进行硬解析(Hard Parse)
?生成新的执行计划 
?V$SQL中生成IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y的新游标.

保存:
?记录游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息
?记录游标执行次数直方图(根据行数选择BUCKET)
?记录游标的选择率范围(selectivity cube)

Test5:指定变量值为5,再次执行SQL文 (Merge)

指定变量值为5,再次执行SQL文.
我们知道对于本条SQL文变量值为5时符合条件的选择率是50/10000=0.005,并不在以前执行过游标的选择率范围内(变量值为3的选择率范围为0.002702~0.003302;变量值为9的选择率范围为0.810810~0.990990),
所以SQL文 依然是进行了硬解析。

SQL> --var x number;
SQL> exec :x := 5 ;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x;

C1 C2
------ --------------------   
 1 a 
...
 5 a 
 5 a 

50 rows selected.
---SQL文选择了最优的执行计划,通过索引扫描。
SQL> set line 200
SQL> set pagesize 9999
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,‘NOTE ALLSTATS LAST‘));

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  cuf4u4th4w0nz, child number 3 
------------------------------------- 
SELECT * FROM TEST_ACS WHERE c1 <= :x 

Plan hash value: 3882350253   

---------------------------------------------------------
| Id  | Operation   | Name | E-Rows |
---------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT|  ||
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| TEST_ACS | 50 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN  | IND1 | 50 |
---------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):  
---------------------------------------------------  

   2 - access("C1"<=:X)   

SQL文重新解析,通过索引扫描执行。再次观察相关动态视图的变化:

SQL> col PREDICATE format a20
SQL> ---sql_id:cuf4u4th4w0nz
SQL> select sql_id,child_number, executions, buffer_gets,
  2     is_bind_sensitive BS, is_bind_aware BA,IS_SHAREABLE SH,plan_hash_value
  3  from v$sql
  4  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

SQL_IDCHILD_NUMBER EXECUTIONS BUFFER_GETS B B S PLAN_HASH_VALUE  
------------- ------------ ---------- ----------- - - - ---------------  
cuf4u4th4w0nz0  21239 Y N N  3882350253  
cuf4u4th4w0nz1  1 622 Y Y Y  3781643149  
cuf4u4th4w0nz2  1   7 Y Y N  3882350253  
cuf4u4th4w0nz3  1  11 Y Y Y  3882350253  ★

---5.V$SQL中生成了一个新游标CHILD#3,
   CHILD#3游标的IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y;
   而且我们注意到和新生成CHILD#3拥有相同执行计划的CHILD#2的IS_SHAREABLE变成了N,
   也就所说CHILD#2不再被共享进入了age out队列。

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_statistics
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER BIND_SET_HASH_VALUE P EXECUTIONS ROWS_PROCESSED BUFFER_GETS   CPU_TIME
---------------- ---------- ------------- ------------ ------------------- - ---------- -------------- ----------- ----------
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz3   365452098 Y  1100  11  0★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2  2706503459 Y  1 60   7  0
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1  3116944019 Y  1   9000 622  0
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz0  2706503459 Y  1 60   7  0

---5. v$sql_cs_statistics采样信息中追加了一条最新的采样

SQL> select *
  2  from v$sql_cs_selectivity
  3  where sql_id = ‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_IDCHILD_NUMBER PREDICATE  RANGE_ID LOW HIGH
---------------- ---------- ------------- ------------ -------------------- ---------- ---------- ----------
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz3 <=X   0 0.002702   0.005504★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz2 <=X   0 0.002702   0.003302
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz1 <=X   0 0.810810   0.990990

---5. V$SQL_CS_SELECTIVITY 中记录了新追加游标CHILD# 3的选择率范围(依赖于绑定变量值5)而且CHILD#3的选择率范围(0.002702~0.005504)把CHILD#2的选择率范围也包含了在内(0.002702~0.003302)。

SQL> select *
  2  from V$SQL_CS_HISTOGRAM
  3  where sql_id=‘cuf4u4th4w0nz‘;

ADDRESS  HASH_VALUE SQL_ID CHILD_NUMBER  BUCKET_ID  COUNT 
---------------- ---------- ------------- ------------ ---------- ---------- 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 3  0  1 ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 3  1  0 ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 3  2  0 ★
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 2  0  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 2  1  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 2  2  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 1  0  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 1  1  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 1  2  0 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 0  0  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 0  1  1 
000000008A976370 1615725215 cuf4u4th4w0nz 0  2  0 

12 rows selected.

---5. V$SQL_CS_HISTOGRAM里记录了CHILD# 3的直方图,并记录执行次数到BUCKET_ID:0中,1次。

根据上面的相关信息,我们可以知道,当SQL文第五次执行时(不在之前的变量值的选择率范围内),会发生下面的一些动作:

?SQL文进行硬解析(Hard Parse)
?生成新的执行计划 
?V$SQL中生成IS_BIND_SENSITIVE, IS_BIND_AWARE, IS_SHAREABLE都是Y的新游标.
?把之前有相同执行计划的游标IS_SHAREABLE标记为N,成为age out的对象。
?合并具有相同计划的游标(Merge)


保存:
?记录游标执行的执行状况,包括处理的行数,消耗的Buffer等信息
?记录游标执行次数直方图(根据行数选择BUCKET)
?记录合并后游标的选择率范围(selectivity cube)

ACS通过这种游标合并的操作,可以尽量减少子游标的数量,避免生成过多的子游标,减少内存等资源的浪费。

补充

我们也看到,在V$SQL_CS_HISTOGRAM视图中,每个子游标都有3行直方图数据,分别为Bucket 0、Bucket 1和Bucket 2,针对SQL文的每次执行,Oracle都会在相应的Bucket 行中记录子游标的执行次数。

子游标的执行次数到底记录在哪个Bucket 呢?
事实上,Oracle是根据实际执行所操作的总行数(Row Source Processing)来生成直方图的。

一般条数较多时,记录的方式如下:

Bucket 0: <1024(1K)行 ,
Bucket 1:大于或等于1024行小于1024*1024 (1M)行,
Bucket 2:大于或等于1024*1024 (1M)行。

而这个直方图最大的作用在于,比较SQL文的Child#0的Bucket 的高度(COUNT),如果其中Bucket的高度满足一定条件时,就会启用ACS功能(Bind Aware)。
※注意:
这仅仅是判断逻辑中的最简单的一种方式,还有其他更为复杂的判断逻辑,在这里暂时不做介绍。

ACS 的处理流程

下面引用一下Oracle ACE Mohamed Houri做的一个ACS流程图,来总体的回顾一下ACS的处理过程。

技术分享

总结

通过上面的例子,我们基本了解了ACS的基本处理流程和ACS的好处:
解决由于绑定变量窥视功能导致的性能问题。

参考

Oracle Database Online Documentation 12c Release 1 (12.1) / Database SQL Tuning Guide
>Adaptive Cursor Sharing

【Oracle 优化器】自适应游标共享(Adaptive Cursor Sharing)功能

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原文地址:http://blog.csdn.net/lukeunique/article/details/51792857

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