探究 Oracle 高水位对数据库性能影响

探究 Oracle 高水位对数据库性能影响1
大家好！我是来自云和恩墨的陈龙，目前主要负责Oracle技术支持工作。在我开始学习Oracle 的时候就听eygle老师说过，要想学好技术，一定要要多做实验，多做学习记录，理论与实践相结合，才能真正理解吸收那些知识，所以今天我想分享一下对Oracle高水位线与SQL访问性能相关性的研究体会。谈不上很深入的研究，只是想与大家分享我的Oracle学习过程，希望能与大家交流进步。之所以分享这个学习内容，是因为在我曾经经历的一些优化项目中，遇到由于高水位导致SQL访问性能下降的问题，这促使我想更深入的去理解：什么是高水位线？ 高水位到底会带来哪些影响？ 应该怎样更好的解决高水位带来的问题？在开始深入分析之前，让我们先来了解一下高水位线HWM。
1HWM的基本原理（概念）在Oracle中，高水位线（High-warter mark, HWM）被用来形容数据块的使用位置，即说明那些块是已经被使用的，那些没有。在创建一个新的表时，Oracle 就会为这个对象分配一个段。在这个段中，第一个区的第一个块在创建时就会被分配存储一些表头信息。高水位的管理机制在MSSM和ASSM中不同，下面分别介绍这两种管理机制：手动段空间管理（MSSM）在以往的手动段空间管理中（MSSM），高水位标记HWM, 一个段分成三部分，header block，used block(row data),unused block，其中used block和unused block之间的分界线就是高水位标记HWM，当进行全表扫描的时候，会扫描到HWM下的所有数据块，即使used block中很多数据被删除了，全表扫描还是以HWM为准。当插入insert时，freelist中没有空闲块，HWM会向上移动，但是只会向上移动，不会自动收缩，即使delete大量数据，导致HWM下有很多空闲块。如下图：

 

第一个区的第一个块就称为段头(SEGMENT HEADE),段头中就储存了一些信息,基中HWM的信息就存储在此。此时,因为第一个区的第一块用于存储段头的一些信息，虽然没有存储任何实际的记录,但也算是被使用,此时HWM是位于第2个块当我们不断插入数据到PM_USER后,第1个块已经放不下后面新插入的数据,此时,ORACLE将高水位之上的块用于存储新增数据。

 

在向表里插入数据后,HWM本身也向上移.也就是说,当我们不断插入数据时,HWM会往不断上移,这样,在HWM之下的,就表示使用过的块,HWM之上的就表示已分配但从未使用过的块。

 

 当对表进行导出，导入后，或者move等操作后，HWM就会降低到真实水平上。自动段管理（ASSM）在自动段管理（ASSM）中，利用位图来代替空闲列表，当会话向表插入数据时，数据库只格式一个单独的位图块，而不是像MSSM中那样，会预先格式化一组块。

 

 

在ASSM表空间中，除了一个HWM外，还有一个低HWM。在MSSM中，HWM推进时，所有的块都会格式化并立即生效，这样Oracle 就可以安全的读取这些块。但是对于ASSM，当HWM推进时，Oracle 并不会立即格式所有的块，只是在第一次使用的时候才会对这些块进行格式化。也就是说，在第一次使用的的时候，即进行insert 操作时，数据会插入到块中的任意水位线，位于低水位线（LHMW）和高水位线（HHMW）之间。因此在这个区域的许多块就不会被格式化。在一个ASSM段中的每个数据块可能为这些状态：◎ 在HWM之上这些块都是没有格式化，且没有被使用◎在HWM之下这些块会处于这些状态之一：• 已经分配，但是没有被格式化且没有被使用• 已经格式化且包含数据• 已经格式化，但是已经删除数据，块为空下面来了解整个过程：

 

如图所示，在没进行数据插入前，段中的所有数据块都是没有格式化的且没有被使用。假设这个时候某会话将数据插入时，数据库会把数据写到任何可以利用的空间块中。如下图所示：

 

数据库也可能会选择HWM和低HWM之间的任何数据块，或者低HWM之下的任何可用的空间的块。注意低HWM位置，因为HWM之下的块只有在被使用的时候，才进行格式化，所以当存在数据扫描时，特别是全表扫描，Oracle 会读取到低HWM的位置。如下图所示：

 

如果某条会话将数据插入到某表中，但是在当前的HWM之下没有足够的可用空间，那么这个时候Oracle 会推进HWM，重新分配一组新的没有格式化的块。当HWM与低HWM之间的位置被填满时，HWM会继续往前推进，而低HWM会相应的推进到旧的HWM位置中。以此类推，当数据库不断的插入数据，HWM会持续往前推移，而低HWM会尾随其后，除非重建、或缩小该对象等，否则HWM从不往回退。

 

2HWM 演示过程（上）原理描述完了，那么现在我们来测试一下，验证之前我们所描述的部分。我们先从MSSM管理的方式开始：

 

新建一个表，然后存储分配较多的对象，

 

 

插入较多的数据，

 

 

现在来查询下全表扫描所花时间，

 

从执行计划来看，该查询走得时全表扫描，期间产生6278个物理读，30028个逻辑读。现在来分析该表，查看统计信息，

 

从该表的统计信息来看，该表公有15384个块，其中没有用到的块有0个，共有1003089行。现在来测试下delete对hwm的影响，

 

 

从统计信息来看，该表使用的块还是15384个块，但是空余块依然是0个，按道理来说，在delete 后，应该会有空余的块才对。其中，这里可以看出行数已经变为了0.从这里就可以验证了之前的说法，即HWM在插入数据时,当现有空间不足而进行空间的扩展时会向上移,但删除数据时不会往下移。这就会造成RACLE的全表扫描是读取ORACLE高水位标记下的所有BLOCK,也就是说,不管HWM下的BLOCK现在实际有没有存放数据,ORACLE都会一一读取,这样,在DELETE表后,ORACLE读了大量的空块,耗去了大量的时间测试环境没有show_space 这个过程，现在声明它：

 

 

  

 

 

那么这个就是HWM所有的BLOCK编号。