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Oracle并行操作基礎(chǔ)知識
Oracle的并行操作特性，本質(zhì)上就是強行榨取除數(shù)據(jù)庫服務(wù)器空閑資源(主要是CPU資源)，對一些高負荷大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)進行分治處理。并行操作是一種非確定性的優(yōu)化策略，在選擇的時候要小心對待。下面一起來看看并行查詢的相關(guān)知識，目前，使用并行操作特性的主要有下面幾個方面：
ü Parallel Query：并行查詢，使用多個操作系統(tǒng)級別的Server Process來同時完成一個SQL查詢;
ü Parallel DML：并行DML操作。類似于Parallel Query。當要對大數(shù)據(jù)量表進行DML操作，如insert、update和delete的時候，可以考慮使用;
ü Parallel DDL：并行DDL操作。如進行大容量數(shù)據(jù)表構(gòu)建、索引rebuild等操作;
ü Parallel Recovery，并行恢復(fù)。當數(shù)據(jù)庫實例崩潰重新啟動，或者進行存儲介質(zhì)恢復(fù)的時候，可以啟動并行恢復(fù)技術(shù)。從而達到減少恢復(fù)時間的目的;
ü Procedural Parallel，過程代碼并行化。對我們編寫的代碼片段、存儲過程或者函數(shù)，可以實現(xiàn)執(zhí)行的并行化，從而加快執(zhí)行效率;
1、并行查詢Parallel Query
并行查詢是比較基礎(chǔ)的技術(shù)，也是OLAP和Oracle Data Warehouse經(jīng)常使用的一種并行技術(shù)。同本系列前面一直強調(diào)的要素相同，在確定使用并行技術(shù)之前，要確定軟硬件的一些先決條件：
ü 任務(wù)task必要條件。備選進行并行操作的任務(wù)task必須是一個大任務(wù)作業(yè)，比如，長時間的查詢。任務(wù)時間通常可以以分鐘、小時進行計數(shù)。只有這樣的任務(wù)和需要，才值得讓我們冒險使用并行操作方案;
ü 資源閑置條件。只有在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源存在閑置的時候，才可以考慮進行并行處理。如果經(jīng)常性的繁忙，貿(mào)然使用并行只能加劇資源的爭用。
并行操作最大的風(fēng)險在于并行爭用引起的效率不升反降。所以，要在確定兩個前提之后，再進行并行規(guī)劃處理。
2、環(huán)境準備
首先，準備實驗環(huán)境。由于筆者使用的一般家用PC虛擬機，所以并行度和存儲量不能反映真實條件需求，見諒。
SQL> select * from v$version where rownum<2;
BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production
SQL> select count(*) from t;
COUNT(*)
----------
1160704
選擇11gR2服務(wù)器環(huán)境，數(shù)據(jù)表T總數(shù)據(jù)量超過一百萬。
首先，我們觀察一下不使用并行的執(zhí)行情況。
//提取出使用游標信息;
SQL> select sql_text, sql_id, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select count(*) from t%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT
------------------------------ ------------- -------------
select count(*) from t 2jkn7rpsbj64t 2
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced', cursor_child_no => 0));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 2jkn7rpsbj64t, child number 0
-------------------------------------
select count(*) from t
Plan hash value: 2966233522
-------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | 4464 (100)| |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | |
| 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 1160K| 4464 (1)| 00:00:54 |
-------------------------------------------------------------------
該執(zhí)行計劃中沒有使用并行特性，進行全表掃描。執(zhí)行時間為54s。
3、并行查詢計劃
首先，我們設(shè)置相應(yīng)的并行度。設(shè)置并行度有兩種方式，一種是使用hint加在特定的SQL語句上。另一種是對大對象設(shè)置并行度屬性。
前者的優(yōu)點是帶有一定的強制性和針對性。就是指定特定的SQL語句進行并行處理。這樣的優(yōu)點是易于控制并行度，缺點是帶有很強的強制力，當數(shù)據(jù)量偏小的時候，使用并行優(yōu)勢不大。而且如果是顯示指定并行度，又會帶來移植伸縮性差的缺點。
后者通過對象的屬性指定并行度。就將并行作為一種執(zhí)行手段，提供給優(yōu)化器進行選擇。這樣，CBO會根據(jù)系統(tǒng)中資源的情況和數(shù)據(jù)的實際，進行執(zhí)行計劃生成。計劃中可能是并行，也可能不是并行。這樣的優(yōu)點是將并行與否交予優(yōu)化器CBO去判斷，缺點是并行的濫用風(fēng)險。
此處，筆者設(shè)置自動確定并行度的方式。
SQL> alter table t parallel;
Table altered
SQL> select count(*) from t;
COUNT(*)
----------
1160704
當啟動查詢時，Oracle中的并行伺候進程池會根據(jù)系統(tǒng)中的負荷和實際因素，確定分配出的并行進程數(shù)量。此時，我們可以通過視圖v$px_process來查看進程池中的連接信息。
SQL> select * from v$px_process;
SERVER_NAME STATUS PID SPID SID SERIAL#
----------- --------- ---------- ------------------------ ---------- ----------
P000 AVAILABLE 25 5776
P001 AVAILABLE 26 5778
注意，并行伺候進程是一種特殊的Server Process，本質(zhì)上是一種可共享的slave進程。專用連接模式下，一般的Server Process與Client Process是“同生共死”的關(guān)系，終身服務(wù)于一個Client Process。而伺候slave進程是通過進程池進行管理的，一旦啟動初始化，就會在一定時間內(nèi)駐留在系統(tǒng)中，等待下次并行處理到來。
此時，我們檢查v$process視圖，也可以找到對應(yīng)的信息。
SQL> select * from v$process;
PID SPID PNAME USERNAME SERIAL# PROGRAM
-------- ---------- ------------------------ ----- --------------- ---------- -------------------------------
25 5776 P000 oracle 13 oracle@oracle11g (P000)
26 5778 P001 oracle 6 oracle@oracle11g (P001)
(篇幅原因，有省略……)
32 rows selected
對應(yīng)的OS中，也存在相應(yīng)的真實進程伺候。
[oracle@oracle11g ~]$ ps -ef | grep oracle
(篇幅原因，有省略……)
oracle 5700 1 0 17:29 ? 00:00:02 oraclewilson (LOCAL=NO)
oracle 5723 1 0 17:33 ? 00:00:00 ora_smco_wilson
oracle 5764 1 2 17:40 ? 00:00:05 oraclewilson (LOCAL=NO)
oracle 5774 1 0 17:42 ? 00:00:00 oraclewilson (LOCAL=NO)
oracle 5776 1 0 17:43 ? 00:00:00 ora_p000_wilson
oracle 5778 1 0 17:43 ? 00:00:00 ora_p001_wilson
oracle 5820 1 1 17:44 ? 00:00:00 ora_w000_wilson
由于此時查詢已經(jīng)結(jié)束，對應(yīng)的并行會話信息，已經(jīng)消失不可見。
SQL> select * from v$px_session;
SADDR SID SERIAL# QCSID QCSERIAL#
-------- ---------- ---------- ---------- ----------
但是，如果任務(wù)的時間長，是可以捕獲到對應(yīng)信息的。
從上面的情況看，我們執(zhí)行一個并行操作時，Oracle會從伺候進程池中獲取到對應(yīng)的并行進程，來進行操作。當操作完成后，伺候進程還會等待一定時間，之后回收。
并行操作進程的資源消耗，通過v$px_sysstat視圖查看。
SQL> col statistic for a30;
SQL> select * from v$px_process_sysstat;
STATISTIC VALUE
------------------------------ ----------
Servers In Use 0
Servers Available 0
Servers Started 2
Servers Shutdown 2
Servers Highwater 2
Servers Cleaned Up 0
Server Sessions 6
Memory Chunks Allocated 4
Memory Chunks Freed 0
Memory Chunks Current 4
Memory Chunks HWM 4
Buffers Allocated 30
Buffers Freed 30
Buffers Current 0
Buffers HWM 8
15 rows selected
下面，我們檢查一下執(zhí)行計劃信息。
SQL> set pagesize 10000;
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced',cursor_child
_no => 1));
PLAN_TABLE_OUTPUT
----------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 2jkn7rpsbj64t, child number 1
-------------------------------------
select count(*) from t
Plan hash value: 3126468333
----------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Cost (%CPU)| Time | TQ |IN-OUT| PQ Distrib
----------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | 2478 (100)| | | |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | | | |
| 2 | PX COORDINATOR | | | | | | |
| 3 | PX SEND QC (RANDOM) | :TQ10000 | 1 | | | Q1,00 | P->S | QC (RAND)
| 4 | SORT AGGREGATE | | 1 | | | Q1,00 | PCWP |
| 5 | PX BLOCK ITERATOR | | 1160K| 2478 (1)| 00:00:30 | Q1,00 | PCWC |
|* 6 | TABLE ACCESS FULL| T | 1160K| 2478 (1)| 00:00:30 | Q1,00 | PCWP |
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)
從執(zhí)行計劃的條件(6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z))中，我們可以看到任務(wù)分配，之后分別進行全表掃描。最后排序計算count，合并結(jié)果的過程。
4、結(jié)論
Oracle Parallel Query是經(jīng)常使用到的一種并行操作技術(shù)。相對于DDL、DML等類型操作，并行查詢更可以作為系統(tǒng)功能的一個步驟來進行。
進行并行查詢最大的風(fēng)險就是并行濫用和失控的出現(xiàn)。這也是Oracle一直致力解決的問題。在Oracle11gR2中，引入了Parallel Statement Queuing(PSQ)技術(shù)特性。通常，只要并行伺候池允許，Oracle會引入盡可能多的并行進程進行操作。PSQ技術(shù)的出現(xiàn)，就是從資源角度加入了并行控制。
當系統(tǒng)繁忙的時候，PSQ會將一些要進行的并行操作進入等待狀態(tài)，防止并行環(huán)境的惡化。當環(huán)境好轉(zhuǎn)之后，等待隊列中的并行語句就進入執(zhí)行狀態(tài)。這個特性就可以有效的防止并行濫用的出現(xiàn)。
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