思維導圖

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系列博文

Oracle-綁定變量binding variable解讀

Oracle-Soft Parse/Hard Parse/Soft Soft Parse解讀

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概述

綁定變量是OLTP系統中一個非常值得關注的技術點。良好的變量綁定會使OLTP系統數據庫中的SQL執行的飛快，內存效率極高。 不綁定變量有可能會使OLTP數據庫不堪負重，資源被SQL解析嚴重消耗，系統顯得緩慢。

本博文的案例基于Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.4.0

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SQL究竟是如何被執行的？

在介紹綁定變量之前，我們需要知道SQL究竟是如何被執行的？

當一個用戶與數據庫建立連接后，向數據庫發送SQL語句，Oracle在接到這條SQL后，首先會將這個SQL做一個Hash函數運算，得到一個Hash值，然后到共享池中尋找是否有和這個hash值匹配的SQL存在。

如果找到了，Oracle會直接使用已經存在的SQL的執行計劃去執行當前的SQL，然后將結果返回給用戶。

如果沒有找到，Oracle會認為這是一條新的SQL， 將會按照下面的順序來執行：

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1 .語法分析

SQL 是否符Oracle規定的語法，如果有語法錯誤，則向用戶拋出錯誤信息

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2. 語義分析

語法分析通過之后，Oracle會對這條SQL做一些對象、權限方面的檢查，查看SQL中操作的表是否存在，表中的列是否正確，用戶是否有權限操作這個對象的權限等

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3 .生成執行計劃

這個過程Oracle在經過一些列的操作之后，來做出SQL最后的執行計劃，比如查看操作對象的統計信息，動態采樣等等。

如何生成執行計劃的詳細信息，可以參考10053事件

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4.執行SQL

Oracle按照上一步生成的執行計劃，執行SQL，并將結果返回給用戶。

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以上的這些工作，我們通常稱為硬分析（hard parse），其實是十分消耗系統資源的。 而對于相同Hash值的SQL已經存在于共享池中則稱為軟分析（soft parse）。

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綁定變量 what ,why

綁定變量就起本質而言就是說把本來需要Oracle做硬分析的SQL變成了軟分析，以減少Oracle花費在SQL解析上的時間和資源。

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是否采用綁定變量在資源消耗上對比

下面我們來對下同一條SQL被執行10000次，綁定變量和非綁定變量在資源消耗上的情況

采用綁定變量

打開SQL_TRACE

Connected to Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.4.0 Connected as xx@xgj##打開時間統計 SQL> set timing on;##為防止干擾信息，先手動的清空共享池中的信息（若生產環境慎重） SQL> alter system flush shared_pool;System alteredExecuted in 0.078 seconds##建表 SQL> create table t as select * from dba_objects; Table createdExecuted in 0.281 seconds##設置trace文件標識 SQL> alter session set tracefile_identifier='xgj_var_bind';Session alteredExecuted in 0 seconds##打開SQL_TRACE SQL> alter session set sql_trace=true;Session alteredExecuted in 0.015 seconds##執行SQL塊 SQL> begin2 for i in 1 .. 10000 loop3 execute immediate 'select * from t where t.object_id = :i' using i ;4 end loop;5 end;6 /PL/SQL procedure successfully completedExecuted in 0.578 seconds##關閉SQL_TRACE SQL> alter session set sql_trace=false ;Session alteredExecuted in 0 secondsSQL>

對原始trace文件進行tkprof分析匯總

在Oracle服務器端獲取到trace文件后，使用tkprof進行分析匯總，查看

oracle@entel1:[/oracle/diag/rdbms/cc/cc/trace]$ls *xgj_var_bind* cc_ora_32363_xgj_var_bind.trc cc_ora_32363_xgj_var_bind.trmoracle@entel1:[/oracle/diag/rdbms/cc/cc/trace]$tkprof cc_ora_32363_xgj_var_bind.trc xgj_var_bind.txt sys=noTKPROF: Release 11.2.0.4.0 - Development on Sat Dec 17 21:13:11 2016Copyright (c) 1982, 2011, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.

我們截取分析匯總后的關鍵部分來看

整個過程加上產生的遞歸SQL，我們可以看到整個語句的：

ALL NON-RECURSIVE STATEMENTS + ALL RECURSIVE STATEMENTS

• 執行時間（elapsed）:0.48+0.10 = 0.58 （和剛才輸出的時間大致一致）
• CPU時間（cpu）：0.48+0.09=0.57
• 分析次數（parse）：8+2=10
• 執行次數（execute）：9+10017=10025

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不采用綁定變量

SQL> set timing on ; SQL> alter session set tracefile_identifier='xgj_var_unbind';Session alteredExecuted in 0.016 seconds SQL> alter session set sql_trace=true;Session alteredExecuted in 0.016 seconds SQL> begin2 for x in 1 .. 10000 loop3 execute immediate 'select * from t where t.object_id ='||x;4 end loop;5 end;6 /PL/SQL procedure successfully completedExecuted in 16.672 seconds -----耗時很長SQL>

執行tkprof分析匯總

查看xgj_var_unbind.txt關鍵部分

………… 中間省略一萬萬字

可以看到 每一條都是hard parse，非常消耗系統資源，耗時很長。

同樣的我們統計下執行信息：

ALL NON-RECURSIVE STATEMENTS + ALL RECURSIVE STATEMENTS

• 執行時間（elapsed）:1.28+15.38 =16.66
• CPU時間（cpu）：1.22+15.31
• 分析次數（parse）： 3+20000
• 執行次數（execute）：4+20000

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通過對比我們可以發現，在OLTP系統中，使用綁定變量的SQL資源消耗要與那遠少于未綁定變量SQL的資源消耗，SQL執行的次數越多，差距越明顯。

未綁定變量SQL的資源主要消耗在產生的遞歸SQL上，這些SQL主要是對SQL語句做hard parse時使用的。

試想，當一個數據庫有成千上萬甚至更多的用戶同時執行這樣的SQL，而ORACLE只做一次硬分析，后面相同的SQL只執行SQL的執行操作，勢必將大大減輕數據庫的資源開銷。

這就是綁定變量的由來，它并不神秘，不過是拿一個變量來代替謂詞常量，讓ORACLE每次對用戶發送的SQL做hash運算，運算出相同的hash值，于是Oracle便將這些SQL看做同一個SQL對待而已。

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OLTP和OLAP系統中是否需要綁定變量分析

如果你使用Oracle的圖形化工具DBCA創建數據庫，應該有印象，其中有一步是要求你選擇數據庫的類型是OLTP還是OLAP。 其實這就說明了OLTP和OLAP數據庫是有很大的差異的，Oracle需要知道你選擇的系統架構，以便于按照系統的架構對相應的參數值做設定，比如初始化參數。

OLTP和OLAP的請參考之前梳理的文章 Oracle-OLAP和OLTP解讀
http://blog.csdn.net/yangshangwei/article/details/52949378

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OLTP栗子

數據：

SQL> drop table t;Table droppedSQL> create table t as select a.OBJECT_ID ,a.OBJECT_NAME from dba_objects a ;Table createdSQL> select count(1) from t;COUNT(1) ----------35234SQL> 循環300次，寫入更多的數據 每50次提交一次數據 SQL> begin2 for i in 1 .. 300 loop3 execute immediate 'insert into t select a.OBJECT_ID ,a.OBJECT_NAME from dba_objects a';4 if mod(i,50)=0 then5 commit;6 end if;7 end loop;8 end;9 /PL/SQL procedure successfully completedSQL> select count(1) from t;COUNT(1) ----------10605434SQL> 在object_id字段上創建索引 SQL> create index idx_t on t(object_id);Index created

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操作步驟

SQL> alter session set tracefile_identifier='xgj_oltp';Session alteredSQL> alter session set sql_trace =true;Session altered執行兩遍SQL ##強制走全表掃描執行計劃 SQL> select /*+ full(t)*/ * from t where object_id = 188;OBJECT_ID OBJECT_NAME ---------- ---------------------188 SQLLOG$_PKEY...........301 rows selected##讓Oracle自己選擇執行計劃 SQL> select * from t where t.object_id = 188;OBJECT_ID OBJECT_NAME ---------- ---------------------188 SQLLOG$_PKEY...........301 rows selectedSQL> alter session set sql_trace=false;Session altered

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tkprof匯總分析

可以看到 全表掃描執行計劃的SQL掃描過的數據塊明顯大于使用索引執行的SQL計劃。

從trace文件中可以看到，在fetch階段，全表掃描讀取了42093多個數據塊，而走索引的，在fetch階段，僅僅讀取了308個數據塊。

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OLAP栗子

OLAP系統在SQL的操作中就復雜的多，OLAP數據庫上大多數的時候運行是一些報表SQL，這些SQL經常會用到聚合查詢（比如group by）,而且結果集也是非常龐大，在這種情況下，索引并不是必然的選擇，甚至有些時候全表掃描的性能會由于索引，即使相同的SQL，如果謂詞條件不同，執行計劃都可能不同

數據

SQL> create table t2(object_id, object_name) partition by range (object_id)2 (partition p1 values less than (5000),3 partition p2 values less than (15000),4 partition p3 values less than (25000),5 partition p4 values less than (maxvalue))6 as select object_id, object_name from dba_objects;Table createdSQL> SQL> begin2 for x in 1 .. 300 loop3 insert into t2 select object_id ,object_name from dba_objects ;4 if mod(x,50)=0 then5 commit;6 end if;7 end loop;8 end;9 /PL/SQL procedure successfully completedSQL> select count(1) from t2;COUNT(1) ----------10609046SQL> select count(1) from t2 partition(p1);COUNT(1) ----------1504097SQL> select count(1) from t2 partition(p2);COUNT(1) ----------2691241SQL> select count(1) from t2 partition(p3);COUNT(1) ----------0SQL> select count(1) from t2 partition(p4);COUNT(1) ----------6413708SQL> 在分區表上建立本地索引 SQL> create index idx_t_id on t2(object_id) local;Index created##對表做一次分析（cascade => true ,索引也會被一同分析） SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'t2',cascade => true);PL/SQL procedure successfully completed

操作步驟

我們使用如下命令

注釋：以上的命令，是在plsql客戶端執行的，可以支持， 但是autotrace命令，plsql并沒有很好的支持，所以我登錄到了服務器所在的主機執行的，當然也可以通過sqlplus客戶端操作。

SQL> set autotrace traceonly explain ;

從結果中我們可以看到，雖然只是謂詞的不同，但是oracle卻選擇了不同的執行計劃，因為Oracle認為那樣的計劃代價最小。

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結論

OLAP系統完全沒有必要設置綁定變量那樣只會帶來負面的影響，比如導致SQL選擇了錯誤的執行計劃，讓Oracle對每條SQL做hard parse ,確切知道謂詞條件的值，這對執行計劃的選擇至關重要。 這是因為在OLAP系統中，SQL硬分析的代價是可以忽略的，系統的資源基本上是用于做大的SQL查詢，和查詢比較起來，SQL解析消耗的資源顯然微不足道，所以得到一個最優的執行計劃變得尤為重要

在OLAP系統上，讓Oracle確切知道謂詞條件的值，它直接決定了SQL執行計劃的選擇，這樣做的方式就是不要綁定變量

在OLAP系統中，表索引的分析顯得至關重要，因為它是Oracle為SQL做出正確的執行計劃的信息來源和一句。

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bind peeking

談到變量綁定，我們不得不提一下從Oracle9i開始引入的一個新的特性，叫做bind peaking ,顧名思義，就是在SQL語句硬解析的時候，Oracle會看一下當前SQL謂詞的值，以便于生成最佳的執行計劃。

需要強調的是，bind peaking 只發生在hard parse的時候，即SQL被第一次執行的時候，之后的變量將不會再做peeking.

bind peeking 并不能最終解決不同謂詞導致不同執行計劃的問題，它只能讓SQL第一次執行的時候，執行計劃更加準確，并不能幫助OLAP系統解決綁定變量導致執行計劃選擇錯誤的問題，所以，OLAP依然不應該使用綁定變量。

對于OLTP系統來講，相同的SQL重復頻率非常搞，如果優化器范湖解析SQL，勢必極大地消耗資源。 另外OLTP系統用戶請求的結果通常都是非常小，說基本上都會考慮使用索引。 bind peeking在第一次hard parse的時候獲得了一個正確的執行計劃，后面的SQL都按照這個計劃來執行，可以極大地改善系統的性能，這是由OLTP系統的特性決定的。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Oracle优化09-绑定变量的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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