PLSQL_性能優化系列15_Oracle Explain Plan解析計劃解讀
2014-12-19 Created By BaoXinjian
一、摘要
在SQL語句的執行計劃中，包含很多字段項和很多模塊，其不同字段代表了不同的含義且在不同的情形下某些字段、模塊顯示或不顯示，下
面的描述給出了執行計劃中各字段的含義以及各模塊的描述。
二、執行計劃分析過程
1. 分析解析計劃
Step1. 打開熟悉的查看工具：PL/SQL Developer - Toad。
在PL/SQL Developer中寫好一段SQL代碼後，按F5，PL/SQL Developer會自動打開執行計劃窗口，顯示該SQL的執行計劃。
Step2. 查看總COST，獲得資源耗費的總體印象
一般而言，執行計劃第一行所對應的COST(即成本耗費)值，反應了運行這段SQL的總體估計成本，單看這個總成本沒有實際意義，
但可以拿它與相同邏輯不 同執行計劃的SQL的總體COST進行比較，通常COST低的執行計劃要好一些。
Step3. 按照從左至右，從上至下的方法，瞭解執行計劃的執行步驟
執行計劃按照層次逐步縮進，從左至右看，縮進最多的那一步，最先執行，如果縮進量相同，則按照從上而下的方法判斷執行順序，可粗略認爲上面的步驟優先執行。
每一個執行步驟都有對應的COST,可從單步COST的高低，以及單步的估計結果集（對應ROWS/基數），來分析表的訪問方式，連接順序以及連接方式是 否合理。
Step4. 分析表的訪問方式
表的訪問方式主要是兩種：
全表掃描（TABLE ACCESS FULL）和索引掃描(INDEX SCAN)，如果表上存在選擇性很好的索引，卻走了全表掃描，而且是大表的全表掃描，就說明表的訪問方式可能存在問題；
若大表上沒有合適的索引而走了全表 掃描，就需要分析能否建立索引，或者是否能選擇更合適的表連接方式和連接順序以提高效率。
Step5. 分析表的連接方式和連接順序
表的連接順序：就是以哪張表作爲驅動表來連接其他表的先後訪問順序。
表的連接方式：簡單來講，就是兩個表獲得滿足條件的數據時的連接過程。
主要有三種表連接方式，嵌套循環（NESTED LOOPS）、哈希連接（HASH JOIN）和排序-合併連接（SORT MERGE JOIN）。我們常見得是嵌套循環和哈希連接。
嵌套循環：
最適用也是最簡單的連接方式。類似於用兩層循環處理兩個遊標，外層遊標稱作驅動表，Oracle檢索驅動表的數據，一條一條的代入內層遊標，查找滿足WHERE條件的所有數據，因此內層遊標表中可用索引的選擇性越好，嵌套循環連接的性能就越高。
哈希連接：
先將驅動表的數據按照條件字段以散列的方式放入內存，然後在內存中匹配滿足條件的行。
哈希連接需要有合適的內存，而且必須在CBO優化模式下，連接兩表的WHERE條件有等號的情況下纔可以使用。哈希連接在表的數據量較大，表中沒有合適的索引可用時比嵌套循環的效率要高。
2. 總結兩點：
2.1 這裏看到的執行計劃，只是SQL運行前可能的執行方式，實際運行時可能因爲軟硬件環境的不同，而有所改變，而且cost高的執行計劃，不一定在實際運行起來，速度就一定差，我們平時需要結合執行計劃，和實際測試的運行時間，來確定一個執行計劃的好壞。
2.2 對於表的連接順序，多數情況下使用的是嵌套循環，尤其是在索引可用性好的情況下，使用嵌套循環式最好的，但當ORACLE發現需要訪問的數據表較大，索引 的成本較高或者沒有合適的索引可用時，會考慮使用哈希連接，以提高效率。排序合併連接的性能最差，但在存在排序需求，或者存在非等值連接無法使用哈希連接 的情況下，排序合併的效率，也可能比哈希連接或嵌套循環要好。
三、執行計劃中各字段的描述
1. 基本字段(總是可用的)
- Id 執行計劃中每一個操作(行)的標識符。如果數字前面帶有星號，意味着將在隨後提供這行包含的謂詞信息
- Operation 對應執行的操作。也叫行源操作
- Name 操作的對象名稱
2. 查詢優化器評估信息
- Rows(E-Rows) 預估操作返回的記錄條數
- Bytes(E-Bytes) 預估操作返回的記錄字節數
- TempSpc 預估操作使用臨時表空間的大小
- Cost(%CPU) 預估操作所需的開銷。在括號中列出了CPU開銷的百分比。注意這些值是通過執行計劃計算出來的。換句話說，父操作的開銷包含子操作的開銷
- Time 預估執行操作所需要的時間(HH:MM:SS)
3. 分區(僅當訪問分區表時下列字段可見)
- Pstart 訪問的第一個分區。如果解析時不知道是哪個分區就設爲KEY,KEY(I),KEY(MC),KEY(OR),KEY(SQ)
- Pstop 訪問的最後一個分區。如果解析時不知道是哪個分區就設爲KEY,KEY(I),KEY(MC),KEY(OR),KEY(SQ)
4. 並行和分佈式處理(僅當使用並行或分佈式操作時下列字段可見)
- Inst 在分佈式操作中，指操作使用的數據庫鏈接的名字
- TQ 在並行操作中，用於從屬線程間通信的表隊列
- IN-OUT 並行或分佈式操作間的關係
- PQ Distrib 在並行操作中，生產者爲發送數據給消費者進行的分配
5. 運行時統計(當設定參數statistics_level爲all或使用gather_plan_statistics提示時，下列字段可見)
- Starts 指定操作執行的次數
- A-Rows 操作返回的真實記錄數
- A-Time 操作執行的真實時間(HH:MM:SS.FF)
6. I/O 統計(當設定參數statistics_level爲all或使用gather_plan_statistics提示時，下列字段可見)
- Buffers 執行期間進行的邏輯讀操作數量
- Reads 執行期間進行的物理讀操作數量
- Writes 執行期間進行的物理寫操作數量
7. 內存使用統計
- OMem 最優執行所需內存的預估值
- 1Mem 一次通過(one-pass)執行所需內存的預估值
- 0/1/M 最優/一次通過/多次通過(multipass)模式操作執行的次數
- Used-Mem 最後一次執行時操作使用的內存量
- Used-Tmp 最後一次執行時操作使用的臨時空間大小。這個字段必須擴大1024倍才能和其他衡量內存的字段一致(比如，32k意味着32MB)
- Max-Tmp 操作使用的最大臨時空間大小。這個字段必須擴大1024倍才能和其他衡量內存的字段一致(比如，32k意味着32MB)
四、執行計劃中各模塊的描述與舉例
1. 執行前，系統預估解析計劃，Explain Plan
SQL> explain plan for
02. 2 select * from emp e,dept d
03. 3 where e.deptno=d.deptno
04. 4 and e.ename='SMITH';
05.
06.Explained.
15.
16.SQL> set linesize 180
17.SQL> set pagesize 0
18.SQL> select * from table(dbms_xplan.display(null,null,'advanced')); --使用dbms_xplan.display函數獲得語句的執行計劃
19.Plan hash value: 351108634 --SQL語句的哈希植
20.
21.---------------------------------------------------------------------------------------- /*執行計劃部分*/
22.| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
23.----------------------------------------------------------------------------------------
24.| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 117 | 4 (0)| 00:00:01 |
25.| 1 | NESTED LOOPS | | 1 | 117 | 4 (0)| 00:00:01 |
26.|* 2 | TABLE ACCESS FULL | EMP | 1 | 87 | 3 (0)| 00:00:01 |
27.| 3 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| DEPT | 1 | 30 | 1 (0)| 00:00:01 |
28.|* 4 | INDEX UNIQUE SCAN | PK_DEPT | 1 | | 0 (0)| 00:00:01 |
29.----------------------------------------------------------------------------------------
30.
31.Query Block Name / Object Alias (identified by operation id): --這部分顯示的爲查詢塊名和對象別名
32.-------------------------------------------------------------
33.
34. 1 - SEL$1 --SEL$爲select 的縮寫，位於塊1,相應的還有DEL$,INS$,UPD$等
35. 2 - SEL$1 / E@SEL$1 --E@SEL$1，對應到執行計劃中的操作ID爲2上，即在表E上的查詢，E爲別名，下面類同
36. 3 - SEL$1 / D@SEL$1
37. 4 - SEL$1 / D@SEL$1
38.
39.Outline Data --提綱部分，這部分將執行計劃中的圖形化方式以文本形式來呈現，即轉換爲提示符方式
40.-------------
41.
42. /*+
43. BEGIN_OUTLINE_DATA
44. USE_NL(@"SEL$1" "D"@"SEL$1") --使用USE_NL提示，即嵌套循環
45. LEADING(@"SEL$1" "E"@"SEL$1" "D"@"SEL$1") --指明前導表
46. INDEX_RS_ASC(@"SEL$1" "D"@"SEL$1" ("DEPT"."DEPTNO")) --指明對於D上的訪問方式爲使用索引
47. FULL(@"SEL$1" "E"@"SEL$1") --指明對於E上的訪問方式爲全表掃描
48. OUTLINE_LEAF(@"SEL$1")
49. ALL_ROWS
50. OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('10.2.0.3')
51. IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS
52. END_OUTLINE_DATA
53. */
54.
55.Predicate Information (identified by operation id): --謂詞信息部分，在執行計劃中ID帶有星號的每一行均對應到下面中的一行
56.---------------------------------------------------
57.
58. 2 - filter("E"."ENAME"='SMITH')
59. 4 - access("E"."DEPTNO"="D"."DEPTNO")
60.
61.Column Projection Information (identified by operation id): --執行時每一步驟所返回的列，下面的不同步驟返回了不同的列
62.-----------------------------------------------------------
63.
64. 1 - (#keys=0) "E"."EMPNO"[NUMBER,22], "E"."ENAME"[VARCHAR2,10],
65. "E"."JOB"[VARCHAR2,9], "E"."MGR"[NUMBER,22], "E"."HIREDATE"[DATE,7],
66. "E"."SAL"[NUMBER,22], "E"."COMM"[NUMBER,22], "E"."DEPTNO"[NUMBER,22],
67. "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14], "D"."LOC"[VARCHAR2,13]
68. 2 - "E"."EMPNO"[NUMBER,22], "E"."ENAME"[VARCHAR2,10], "E"."JOB"[VARCHAR2,9],
69. "E"."MGR"[NUMBER,22], "E"."HIREDATE"[DATE,7], "E"."SAL"[NUMBER,22],
70. "E"."COMM"[NUMBER,22], "E"."DEPTNO"[NUMBER,22]
71. 3 - "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14], "D"."LOC"[VARCHAR2,13]
72. 4 - "D".ROWID[ROWID,10], "D"."DEPTNO"[NUMBER,22]
73.
74.Note --註釋與描述部分，下面的描述中給出了本次SQL語句使用了動態採樣功能
75.-----
76. - dynamic sampling used for this statement
77.
78.58 rows selected.
2. 執行後，系統實際解析計劃，Explain Plan
SQL> select /*+ gather_plan_statistics */ * --注意此處增加了提示gather_plan_statistics並且該語句被執行
02. 2 from emp e,dept d
03. 3 where e.deptno=d.deptno
04. 4 and e.ename='SMITH';
05.
06. 7369 SMITH CLERK 7902 17-DEC-80 800 20 20 RESEARCH DALLAS
07.
08.SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'iostats last')); --使用display_cursor獲取實際的執行計劃
09.
10.SQL_ID fpx7zw59f405d, child number 0 --這部分給出了SQL語句的SQL_ID,子游標號以及原始的SQL語句
11.-------------------------------------
12.select /*+ gather_plan_statistics */ * from emp e,dept d where e.deptno=d.deptno and
13.e.ename='SMITH'
14.
15.Plan hash value: 351108634 --SQL 語句的哈希值
16. --SQL語句的執行計劃，可以看到下面顯示的字段一部分不同於預估執行計劃中的字段
17.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
18.| Id | Operation | Name | Starts | E-Rows | A-Rows | A-Time | Buffers | Reads |
19.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
20.| 1 | NESTED LOOPS | | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 10 | 1 |
21.|* 2 | TABLE ACCESS FULL | EMP | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 8 | 0 |
22.| 3 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| DEPT | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 2 | 1 |
23.|* 4 | INDEX UNIQUE SCAN | PK_DEPT | 1 | 1 | 1 |00:00:00.01 | 1 | 1 |
24.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
25.
26.Predicate Information (identified by operation id):
27.---------------------------------------------------
28.
29. 2 - filter("E"."ENAME"='SMITH')
30. 4 - access("E"."DEPTNO"="D"."DEPTNO")
31.
32.Note
33.-----
34. - dynamic sampling used for this statement
35.
36.
37.26 rows selected.