12条语句学会oracle cbo计算(三)


工作中,你可能会遇到统计数据正确,但就是不走你想要的执行计划的情况,最后一般通过hint或sql_profile解决.一条sql语句的性能主要依赖于好的物理结构,准确的系统统计数据,准确的对象统计数据,合理的查询优化器参数,合理的系统参数.这些因素也就是cost计算基本参数.因此产生的sql优化技术有很多,大概包含:改变访问结构,修改sql语句,加hint,改变执行环境,sql profile,stored outlines,sql plan baseline.其实无外乎就是通过调整sql适应环境或者通过调整环境适应sql.如果清楚Cost值的算法,就可以通过算法的对比,找到问题的真正原因,更有针对性的去解决问题.
全文主要参考Jonathan Lewis的<<基于成本的Oracle优化法则>>和黄玮(fuyuncat)的<<Oracle高性能SQL引擎剖析-SQL优化与调优机制详解>>,特别黄玮(fuyuncat)的这本,是非常值得去学习的.

准备用14篇来描述完,前2篇是统计数据,算法公式说明,后12篇用12条语句分别去套用说明.
本篇例子的特征是单表,全表扫描,条件值常量,无直方图,单条件:

--产生测试数据
drop table scott.t_test1 purge;

create table scott.t_test1 as select * from dba_objects;

begin
dbms_stats.gather_table_stats(‘scott‘,‘t_test1‘);
end;

--产生语句的执行计划
--这里我是在pl/sql developer,是因为不用象10053那么麻烦就可以产生想要的几个值用以对比.
explain plan for select * from scott.t_test1 where object_id>40;

SELECT lpad(‘ ‘, 2 * (LEVEL - 1)) || operation operation,
       options,
       object_name,
       cardinality,
       bytes,
       io_cost,
       cpu_cost,
       cost,
       time
  FROM plan_table
 START WITH id = 0
CONNECT BY PRIOR id = parent_id;
/*
OPERATION    OPTIONS    OBJECT_NAME    CARDINALITY    BYTES    IO_COST    CPU_COST    COST    TIME
SELECT STATEMENT            86296    8457008    343    50411836    344    5
  TABLE ACCESS    FULL    T_TEST1    86296    8457008    343    50411836    344    5
*/

--查询表的统计数据
select rpad(table_name, 10, ‘ ‘) table_name,
       rpad(num_rows, 10, ‘ ‘) num_rows,
       rpad(blocks, 10, ‘ ‘) blocks,
       avg_row_len
  from dba_tables
 where owner = ‘SCOTT‘
   and table_name = ‘T_TEST1‘;    
/*
TABLE_NAME    NUM_ROWS    BLOCKS    AVG_ROW_LEN
T_TEST1       86333         1261          98
*/

--查询列的统计数据
select rpad(column_name, 12, ‘ ‘) column_name,
       rpad(num_distinct, 8, ‘ ‘) num_distinct,
       rpad(utl_raw.cast_to_number(low_value), 15, ‘ ‘) low_value,
       rpad(utl_raw.cast_to_number(high_value), 10, ‘ ‘) high_value,
       rpad(nullable, 8, ‘ ‘) nullable,
       rpad(num_nulls, 8, ‘ ‘) num_nulls,
       rpad(avg_col_len, 6, ‘ ‘) avg_col_len,
       rpad(density, 20, ‘ ‘) density,
       histogram
  from dba_tab_columns
 where owner = ‘SCOTT‘
   and table_name = ‘T_TEST1‘
   and column_name = ‘OBJECT_ID‘;
/*
COLUMN_NAME    NUM_DISTINCT    LOW_VALUE    HIGH_VALUE    NULLABLE    NUM_NULLS    AVG_COL_LEN    DENSITY    HISTOGRAM
OBJECT_ID       86333       2                  87720         Y           0           5         .00001158305630    NONE
*/

--查询优化器参数
select rpad(name,40,‘ ‘) name,rpad(value,20,‘ ‘) value,isdefault
  from (select nam.ksppinm name,
               val.KSPPSTVL value,
               --nam.ksppdesc description,
               val.ksppstdf isdefault
          from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppcv val
         where nam.inst_id = val.inst_id
           and nam.indx = val.indx)
 where name in
       (‘_db_file_optimizer_read_count‘, ‘db_file_multiblock_read_count‘,
        ‘_optimizer_block_size‘, ‘_table_scan_cost_plus_one‘,
        ‘_optimizer_ceil_cost‘, ‘_optimizer_cost_model‘,
        ‘_optimizer_cache_stats‘, ‘_smm_auto_min_io_size‘,
        ‘_smm_auto_max_io_size‘, ‘_smm_min_size‘, ‘_smm_max_size‘,
        ‘_smm_px_max_size‘, ‘sort_area_retained_size‘, ‘sort_area_size‘,
        ‘workarea_size_policy‘,‘_optimizer_percent_parallel‘);
/*
NAME    VALUE    ISDEFAULT
db_file_multiblock_read_count               116                     TRUE
_db_file_optimizer_read_count               8                       TRUE
sort_area_size                              65536                   TRUE
sort_area_retained_size                     0                       TRUE
_optimizer_cost_model                       CHOOSE                  TRUE
_optimizer_cache_stats                      FALSE                   TRUE
_table_scan_cost_plus_one                   TRUE                    TRUE
workarea_size_policy                        AUTO                    TRUE
_smm_auto_min_io_size                       56                      TRUE
_smm_auto_max_io_size                       248                     TRUE
_smm_min_size                               286                     TRUE
_smm_max_size                               57344                   TRUE
_smm_px_max_size                            143360                  TRUE
_optimizer_percent_parallel                 101                     TRUE
_optimizer_block_size                       8192                    TRUE
_optimizer_ceil_cost                        TRUE                    TRUE
*/

--查询系统统计数据
select rpad(pname, ‘20‘, ‘ ‘) pname,
       rpad(pval1, ‘20‘, ‘ ‘) pval1,
       rpad(pval2, ‘20‘, ‘ ‘) pval2
  from SYS.AUX_STATS$
 where sname = ‘SYSSTATS_MAIN‘;
/*
PNAME    PVAL1    PVAL2
CPUSPEED                    
CPUSPEEDNW              3074.07407407407        
IOSEEKTIM               10                      
IOTFRSPEED              4096                    
MAXTHR                      
MBRC                        
MREADTIM                    
SLAVETHR                    
SREADTIM                        
*/

--需要应用第二篇中的公式:
(1)NDV=dba_tab_co1umns.num_distinct
(2)DENS=dba_tab_co1umns.DENSITY
(3)ALLROWS=dba_tab1es.NUM_ROWS
(4)HIGHVAL=dba_tab_co1umns.HIGH_VALUE
(5)LOWVAL=dba_tab_co1umns.LOW_VALUE
(6)COLNB=dba_tab_co1umns.NULLABLE
(11)MBRC=优化器系统参数_db_fi1e_optimizer_read_count
(14)OPTBLKSIZE=优化器系统参数_optimizer_b1ock_size
(21)CPUSPEED=系统统计数据CPUSPEEDNW
(22)IOTFRSPEED=系统统计数据IOTFRSPEED
(23)IOSEEKTIM=系统统计数据IOSEEKTIM
(24)SREADTIM = IOSEEKTIM + OPTBLKSIZ/IOTFRSPEED
(25)MREADTIM = IOSEEKTIM + MBRC * OPTBLKSIZ/IOTFRSPEED
(72)IOCOST = (#BLKS/MBRC)*(IOSEEKTIM + MBRC*OPTBLKSIZE/IOTFRSPEED)/(IOSEEKTIM+OPTBLKSIZE/IOTFRSPEED)
(31)>,<,LIKE的选择率为: (BVAL- LOWVAL)/(HIGHVAL- LOWVAL)*DECODE(COLNB=Y,1,NNV/ALLROWS)
(73)CPUCOST = #CPUCYCLES /(CPUSPEED*SREADTIM)

--套用上面的公式及数据进行计算
表名:scott.t_test1
(1)NDV=dba_tab_co1umns.num_distinct=86333
(2)DENS=dba_tab_co1umns.DENSITY=.0000115830563052367
(3)ALLROWS=dba_tab1es.NUM_ROWS=86333
(4)HIGHVAL=dba_tab_co1umns.HIGH_VALUE=87720
(5)LOWVAL=dba_tab_co1umns.LOW_VALUE=2
(6)COLNB=dba_tab_co1umns.NULLABLE=Y
(11)MBRC=优化器系统参数_db_fi1e_optimizer_read_count=8
(14)OPTBLKSIZE=优化器系统参数_optimizer_b1ock_size=8192
(21)CPUSPEED=系统统计数据CPUSPEEDNW=3074.07407407407
(22)IOTFRSPEED=系统统计数据IOTFRSPEED=4096
(23)IOSEEKTIM=系统统计数据IOSEEKTIM=10
(24)SREADTIM = IOSEEKTIM + OPTBLKSIZ/IOTFRSPEED=10+8192/4096=12
(25)MREADTIM = IOSEEKTIM + MBRC * OPTBLKSIZ/IOTFRSPEED=10+8*8192/4092=26
(31)>,<,LIKE的选择率为: (BVAL- LOWVAL)/(HIGHVAL- LOWVAL)*DECODE(COLNB=Y,1,NNV/ALLROWS)
                      SEL =(87720-40)/(87720- 2)*DECODE(‘Y‘,‘Y‘,1,86333/86333)
                       =0.999566793588545
ROWS=ALLROWS*SEL=86333*0.999566793588545=86295.5999908799=86296
(72)IOCOST = (#BLKS/MBRC)*(IOSEEKTIM + MBRC*OPTBLKSIZE/IOTFRSPEED)/(IOSEEKTIM+OPTBLKSIZE/IOTFRSPEED)
           =(1261/8)(10+8*8192/4092)/(10+8192/4096)=341.726274845226
由于_optimizer_ceil_cost=true,_table_scan_cost_plus_one=true,所以微调为:
IOCOST=ceil(341.726274845226)+1=343       
(73)CPUCOST = 50411836 /(3074.07407407407*12/1000)=1.36658591566265
COST=IOCOST+CPUCOST=343+1.36658591566265=344

--可以看到,结果与执行计划基本相同.
ROWS=ALLROWS*SEL=86333*0.999566793588545=86295.5999908799=86296
IOCOST=ceil(341.726274845226)+1=343
CPUCOST = 50411836 /(3074.07407407407*12/1000)=1.36658591566265
COST=343+1.36658591566265=344

--这里要注意选择的率的计算,都是条件中的值在范围内的情况下;值不在范围内的,会根据偏离的程度而递减.

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