Oracle 11g 针对SQL性能的新特性（一）- Adaptive Cursor Sharing

By Roger Song-Oracle on 十月 03, 2011

    Oracle 11g对SQL执行计划的生成过程做了很多改变，我们经常看到有客户抱怨，数据库在升级到11g以后，执行计划变得很不稳定，甚至难以预测。实际上，Oracle在最新版本中致力于让优化器变得更加“智能”，通过自我学习的方式，来改进目前体系上所存在的缺陷。

    我们将分章节为您粗略介绍下面几个新特性，这些很可能是造成您执行计划改变的原因。

    · Adaptive Cursor Sharing (ACS)
    · Cardinality Feedback (CFB)
    · SQL Plan Management (SPM)

Adaptive Cursor Sharing （ACS）

背景

众所周知，Oracle一直鼓励使用绑定变量，以帮助SQL去共享，减少硬解析带来的开销。共享SQL的好处显而易见：

· 减少共享池（Shared Pool）的使用
· 减少SQL的解析（Parse）时间

共享SQL坏处呢？是的，无论绑定变量如何变化，执行计划在第一次生成之后(bind peeking)，就不再改变。所以，针对同一条SQL文本，我们无法针对每一组绑定变量，使用最合适的计划。这对于条件里包括范围查询的语句来说（大于, 小于, between等），影响很大。 Oracle曾试图用CURSOR_SHARING=SIMILAR来解决，但带来了更多的问题，“similar”也在11.1中被废弃。

在这种情况下，Adaptive Cursor Sharing 的引入，就是试图用统计的方法，提供一种介于“共享”和“非共享”之间的解决方案。

适用的SQL语句

考虑到开销，Oracle只针对下面情况使用ACS，这类CURSOR叫做bind sensitive

· 相应列上有直方图，操作符： =:B，!=:B
· 列上没有直方图，操作符： > :B，<:B，>=:B ，<= :B，like（11.2.0.2新增）

过程描述

1. 对于Bind Sensitive的SQL，从第一次执行开始，Oracle会额外做如下工作：
    · 根据实际执行所操作的总行数（Row Source Processing），生成直方图。直方图有3个bucket： Bucket 0: 小于1K行，Bucket 1：大于1K小于1M，Bucket 2：大于1M。每次执行，就会在相应的bucket上加一。

2. 当Oracle 发现Child0有两个Bucket的高度相同且大于0，也就是说，目前计划所造成的行操作变化很大，那么就开始实施ACS。所以SQL必须要执行两次以上才有可能。

3. ACS被触发以后，优化器会重新生成执行计划，相应的，会有新的Child生成。新的Child标记为bind aware，意思是这个Child是根据绑定变量生成的。所以，Oracle又会额外做一件事：
    · 针对每个Child，记下所执行的每组绑定变量的选择率（Selectivity），并用设计好的算法生成一个范围（high value 和 low value）。

4. 针对后续的每一次执行,Oracle会做如下处理：
    · 先查看本次绑定变量的选择率是不是落在已知的范围内。
    · 如果是，那么就使用之前的plan，并在直方图中相应的位置+1。
    · 如果不是，就会生成新的执行计划。再查看这个计划是不是已经存在的：
        · 如果计划不存在，生成新的Child。
        · 如果计划存在，同样会生成新的Child，并把之前生成相同执行计划的选择率移动到新的Child上，最后再把之前的Child标记为不可重用（is_sharable=no）

通过这种方式，Oracle试着实现更智能的共享。

监控视图

    · V$SQL
        ·is_bind_sensitive 是否适用于ACS
        ·is_bind_aware 是否针对变量的值来选择计划
        ·is_shareable 是否可用
    · V$SQL_CS_HISTOGRAM   根据所操作的行数，记录每个Child执行的次数
    · V$SQL_CS_SELECTIVITY 记录每个Child的每组变量的选择率范围
    · V$SQL_CS_STATISTICS   每个Child的执行情况，类似v$sqlarea

缺点

    · 更多的硬解析带来额外的开销。
    · 更多的Child会对共享池产生压力。
    · 偶尔，更准确的统计信息没有生成最好的plan

从上面过程我们可以看到，ACS是有比较大的开销，所以我们只针对一部分SQL进行监控（bind sensitive）。这部分SQL中，只有一部分会启动ACS（Child0的两个bucket高度相同）。在启用ACS的SQL中，只有一部分会生成多于一个的计划。以此，来降低ACS带来的额外开销。

注意

上述描述是基于11.2.0.2，没有任何补丁的情况。ACS的运行效率还在不停改进中。

参考

    · Adaptive Cursor Sharing Overview (Doc ID 740052.1)
    · Introduction to Adaptive Cursor Sharing concepts in 11G and mutimedia demo [Video] (Doc ID 1115994.1)
    · Adaptive Cursor Sharing in 11G (Doc ID 836256.1)
    · 11.2官方文档

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