Oracle 常见优化技巧

优化技巧概述

Oracle 数据库优化是一个复杂的过程，涉及 SQL 优化、索引优化、系统配置优化等多个方面。掌握一些常见的优化技巧，能够帮助 DBA 和开发人员快速解决性能问题，提高数据库系统的性能和可靠性。本文将介绍一些在生产环境中常用的 Oracle 优化技巧，包括 SQL 优化、索引优化、系统配置优化等。

SQL 优化技巧

1. 使用 EXPLAIN PLAN 分析执行计划

EXPLAIN PLAN 是 Oracle 提供的用于分析 SQL 执行计划的工具，能够帮助 DBA 了解 SQL 语句的执行路径，识别性能瓶颈。

示例：

sql

-- 生成执行计划
EXPLAIN PLAN FOR SELECT * FROM employees WHERE department_id = 10;

-- 查看执行计划
SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY);

-- 查看包含谓词信息的执行计划
SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY(NULL, NULL, 'ALL'));

2. 使用 SQL Tuning Advisor 自动优化 SQL

SQL Tuning Advisor 是 Oracle 提供的自动 SQL 优化工具，能够分析 SQL 语句，提供优化建议，包括创建索引、修改 SQL 语句等。

示例：

sql

-- 创建 SQL Tuning Set
BEGIN
    DBMS_SQLTUNE.CREATE_SQLSET(
        sqlset_name => 'MY_SQLSET',
        description => 'My SQL Tuning Set'
    );
END;
/

-- 加载 SQL 到 SQL Tuning Set
DECLARE
    cur sys_refcursor;
BEGIN
    OPEN cur FOR
        SELECT value(x) FROM TABLE(
            DBMS_SQLTUNE.SELECT_CURSOR_CACHE(
                'parsing_schema_name = ''SCOTT'' AND executions > 10',
                NULL, NULL, NULL, NULL, 10, NULL, NULL
            )
        ) x;
    
    DBMS_SQLTUNE.LOAD_SQLSET(
        sqlset_name => 'MY_SQLSET',
        populate_cursor => cur
    );
    CLOSE cur;
END;
/

-- 运行 SQL Tuning Advisor
DECLARE
    v_task_id VARCHAR2(30);
BEGIN
    v_task_id := DBMS_SQLTUNE.CREATE_TUNING_TASK(
        sqlset_name => 'MY_SQLSET',
        scope => 'COMPREHENSIVE',
        time_limit => 600,
        task_name => 'MY_TUNING_TASK',
        description => 'Tuning task for my SQL set'
    );
    
    DBMS_SQLTUNE.EXECUTE_TUNING_TASK(task_name => 'MY_TUNING_TASK');
END;
/

-- 查看优化建议
SELECT DBMS_SQLTUNE.REPORT_TUNING_TASK('MY_TUNING_TASK') FROM DUAL;

3. 优化 JOIN 操作

选择合适的 JOIN 类型：根据数据分布和查询需求选择合适的 JOIN 类型（INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN 等）
优化 JOIN 顺序：将返回结果集较小的表放在前面
为 JOIN 列创建索引：确保 JOIN 列上有适当的索引

示例：

sql

-- 推荐：将小表放在前面
SELECT
    e.first_name
    ,e.last_name
    ,d.department_name
FROM
    departments d
    JOIN employees e ON d.department_id = e.department_id
WHERE
    d.department_id = 10;

4. 优化子查询

使用 EXISTS 代替 IN：对于大表，EXISTS 通常比 IN 更高效
使用 JOIN 代替子查询：在很多情况下，JOIN 比子查询更高效
避免相关子查询：相关子查询会逐行执行，性能较差

示例：

sql

-- 推荐：使用 EXISTS
SELECT * FROM employees e WHERE EXISTS (
    SELECT 1 FROM departments d WHERE e.department_id = d.department_id AND d.location_id = 1700
);

-- 不推荐：使用 IN
SELECT * FROM employees e WHERE e.department_id IN (
    SELECT department_id FROM departments WHERE location_id = 1700
);

索引优化技巧

1. 选择合适的索引类型

根据查询模式和数据分布选择合适的索引类型：

B树索引：适用于高选择性列，支持等值查询和范围查询
位图索引：适用于低选择性列，如性别、状态等
函数索引：适用于频繁使用函数查询的场景
分区索引：适用于大型表

示例：

sql

-- 为高选择性列创建 B 树索引
CREATE INDEX idx_emp_email ON employees(email);

-- 为低选择性列创建位图索引
CREATE BITMAP INDEX idx_emp_gender ON employees(gender);

-- 为函数查询创建函数索引
CREATE INDEX idx_emp_hire_year ON employees(EXTRACT(YEAR FROM hire_date));

2. 优化复合索引

复合索引列顺序：将选择性最高的列放在前面
包含查询列：将查询中频繁使用的列包含在索引中，避免回表
避免过多列：复合索引的列数不应超过 4 个

示例：

sql

-- 推荐：选择性高的列放在前面
CREATE INDEX idx_emp_dept_sal ON employees(department_id, salary);

-- 包含查询列，避免回表
CREATE INDEX idx_emp_dept_sal_name ON employees(department_id, salary) INCLUDE (first_name, last_name);

3. 定期维护索引

重建碎片化索引：定期重建碎片化的索引，提高查询性能
收集统计信息：确保索引统计信息的准确性
删除无用索引：识别并删除不再使用的索引

示例：

sql

-- 重建索引
ALTER INDEX idx_emp_dept REBUILD ONLINE;

-- 收集统计信息
EXEC DBMS_STATS.GATHER_INDEX_STATS(ownname => 'SCOTT', indname => 'idx_emp_dept');

系统配置优化

1. 内存配置优化

SGA 配置：根据系统内存大小合理配置 SGA，推荐值为系统内存的 50%-70%
PGA 配置：根据工作负载类型配置 PGA，数据仓库环境推荐值为系统内存的 20%-30%
启用自动内存管理：对于不确定内存需求的环境，启用自动内存管理

示例：

sql

-- 启用自动内存管理
ALTER SYSTEM SET memory_target = 16G SCOPE = SPFILE;
ALTER SYSTEM SET memory_max_target = 16G SCOPE = SPFILE;

-- 重启数据库使配置生效
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP;

2. I/O 配置优化

使用异步 I/O：启用异步 I/O 提高 I/O 性能
配置 I/O 调度器：根据存储类型选择合适的 I/O 调度器
使用多个数据文件：将数据文件分布在多个磁盘上，减少 I/O 争用
使用 RAID：根据性能和可靠性需求选择合适的 RAID 级别

示例：

sql

-- 启用异步 I/O
ALTER SYSTEM SET disk_asynch_io = TRUE SCOPE = SPFILE;
ALTER SYSTEM SET filesystemio_options = 'SETALL' SCOPE = SPFILE;

3. 并行度配置

设置合适的并行度：根据 CPU 核心数和工作负载类型设置合适的并行度
使用自动并行度：对于不确定并行度需求的环境，启用自动并行度
限制并行度：避免过度使用并行度，导致系统资源耗尽

示例：

sql

-- 设置并行度
ALTER SYSTEM SET parallel_max_servers = 32 SCOPE = SPFILE;
ALTER SYSTEM SET parallel_degree_policy = 'AUTO' SCOPE = SPFILE;

19c 和 21c 优化新特性

Oracle 19c 优化新特性

自动索引：Oracle 19c 引入了自动索引功能，能够自动识别、创建、维护和删除索引
SQL 计划管理增强：改进了 SQL 计划基线管理，提高了执行计划的稳定性
实时统计信息：支持实时收集统计信息，提高了统计信息的准确性
内存管理增强：改进了内存管理算法，提高了内存使用效率
分区表增强：支持在线分区维护，减少了维护窗口

Oracle 21c 优化新特性

智能优化器：引入机器学习算法，能够自动选择最优的执行计划
实时性能监控：提供实时的性能监控，能够及时识别性能问题
SQL Macros：使用 SQL Macros 简化复杂查询，提高了查询性能
批量数据处理增强：改进了批量数据处理算法，提高了 DML 操作性能
轻量级连接：支持轻量级连接，减少了连接开销

生产环境最佳实践

1. 监控与告警

设置性能监控：监控 CPU、内存、I/O 等系统资源
设置 SQL 监控：监控长时间运行的 SQL 语句
设置告警阈值：根据业务需求设置合理的告警阈值
定期生成性能报告：定期生成 AWR、ASH 等性能报告，分析性能趋势

2. 定期维护

定期收集统计信息：根据表的变化频率定期收集统计信息
定期重建索引：定期重建碎片化的索引
定期分析 AWR 报告：分析 AWR 报告，识别性能瓶颈
定期进行性能测试：定期进行性能测试，验证系统性能

3. 代码审查

SQL 代码审查：定期审查 SQL 代码，确保符合 SQL 书写规范
索引设计审查：审查索引设计，确保索引的合理性
执行计划审查：审查关键 SQL 的执行计划，确保执行计划最优

4. 容量规划

监控数据增长：监控表和索引的增长趋势
预测存储空间需求：根据数据增长趋势预测未来的存储空间需求
规划系统扩展：根据性能需求规划系统扩展，包括内存、CPU、存储等

常见问题 (FAQ)

如何快速识别性能瓶颈？

快速识别性能瓶颈的方法包括：

查看 AWR 报告中的 Top 5 等待事件
使用 ASH 报告分析实时性能问题
使用 SQL Monitor 监控长时间运行的 SQL 语句
监控系统资源使用率，包括 CPU、内存、I/O 等

如何优化慢查询？

优化慢查询的步骤包括：

使用 EXPLAIN PLAN 分析执行计划
检查索引是否被正确使用
优化 SQL 语句结构
考虑创建新的索引
使用 SQL Tuning Advisor 获取优化建议

如何提高批量插入性能？

提高批量插入性能的方法包括：

使用批量绑定（Bulk Binding）
禁用触发器和约束（在安全的情况下）
使用 DIRECT PATH INSERT
调整 PGA 大小
使用并行插入

示例：

sql

-- 使用 DIRECT PATH INSERT
INSERT /*+ APPEND */ INTO employees SELECT * FROM employees_temp;

-- 使用并行插入
INSERT /*+ PARALLEL(4) */ INTO employees SELECT * FROM employees_temp;

如何优化排序操作？

优化排序操作的方法包括：

避免不必要的排序
确保 ORDER BY 子句中的列与索引顺序一致
调整 PGA 大小，提高排序性能
使用索引排序，避免内存排序
限制排序数据量

如何提高并发性能？

提高并发性能的方法包括：

减少锁持有时间
使用合适的隔离级别
避免长事务
使用乐观锁定
优化索引设计，减少锁争用

19c 和 21c 在性能优化方面有什么主要区别？

Oracle 21c 在性能优化方面相比 19c 有以下主要增强：

引入了智能优化器，使用机器学习算法自动选择执行计划
提供了实时性能监控，能够及时识别性能问题
引入了 SQL Macros，简化复杂查询
改进了批量数据处理算法
支持轻量级连接，减少连接开销

如何监控索引使用情况？

监控索引使用情况的方法包括：

使用 V$SQL_PLAN 视图查看索引的使用情况
使用 AWR 报告分析索引的使用统计
使用 Oracle Enterprise Manager 提供的可视化监控
启用索引监控功能，使用 V$OBJECT_USAGE 视图查看索引使用情况

示例：

sql

-- 启用索引监控
ALTER INDEX idx_emp_dept MONITORING USAGE;

-- 查看索引使用情况
SELECT * FROM V$OBJECT_USAGE WHERE index_name = 'idx_emp_dept';

总结

Oracle 数据库优化是一个复杂的过程，需要从多个方面入手，包括 SQL 优化、索引优化、系统配置优化等。掌握一些常见的优化技巧，能够帮助 DBA 快速解决性能问题，提高数据库系统的性能和可靠性。

在实际工作中，DBA 应该根据具体的业务需求和系统环境，选择合适的优化方法。同时，应该定期监控和分析系统性能，不断优化和改进系统配置，确保数据库系统能够满足业务需求。

随着 Oracle 版本的升级，新的优化技术和特性不断出现，DBA 应该及时学习和掌握这些新特性，提高优化效率和质量。通过合理的优化和维护，可以有效提高数据库系统的性能和可靠性，支持更高的并发访问和更大规模的数据处理。

Oracle 常见优化技巧 ​

优化技巧概述 ​

SQL 优化技巧 ​

1. 使用 EXPLAIN PLAN 分析执行计划 ​

2. 使用 SQL Tuning Advisor 自动优化 SQL ​

3. 优化 JOIN 操作 ​

4. 优化子查询 ​

索引优化技巧 ​

1. 选择合适的索引类型 ​

2. 优化复合索引 ​

3. 定期维护索引 ​

系统配置优化 ​

1. 内存配置优化 ​

2. I/O 配置优化 ​

3. 并行度配置 ​

19c 和 21c 优化新特性 ​

Oracle 19c 优化新特性 ​

Oracle 21c 优化新特性 ​

生产环境最佳实践 ​

1. 监控与告警 ​

2. 定期维护 ​

3. 代码审查 ​

4. 容量规划 ​

常见问题 (FAQ) ​

如何快速识别性能瓶颈？ ​

如何优化慢查询？ ​

如何提高批量插入性能？ ​

如何优化排序操作？ ​

如何提高并发性能？ ​

19c 和 21c 在性能优化方面有什么主要区别？ ​

如何监控索引使用情况？ ​

总结 ​