Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的性能優(yōu)化

□宋 萍 賈艷芳 董 晨 任利鋒

一、數(shù)據(jù)庫性能評價指標(biāo)分析

在實際的應(yīng)用和開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫性能通常受資源、并發(fā)活動、服務(wù)器等因素影響。其中吞吐量、響應(yīng)時間、命中率、內(nèi)存使用情況、磁盤I/O量是Oracle數(shù)據(jù)庫性能評價的一些主要評價指標(biāo)。

(一)系統(tǒng)吞吐量。數(shù)據(jù)庫中的吞吐量直接影響到了用戶請求的執(zhí)行時間，這個吞吐量是SQL語句的數(shù)量除以執(zhí)行時所用時間得到的，因此吞吐量越小，表明系統(tǒng)在一定時間內(nèi)執(zhí)行結(jié)束的SQL語句越少，造成資源浪費。反之系統(tǒng)資源可以得到充分利用。可以通過用最少的時間完成更多的任務(wù)量或者減少總的用戶響應(yīng)時間，從而減少總時間兩種辦法來增加數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的吞吐量。

(二)用戶響應(yīng)時間。數(shù)據(jù)庫響應(yīng)時間受許多方面的影響，分析SQL語句的響應(yīng)時間，需要根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境與具體情況進行分析。可以通過減少等待時間和增加吞吐量從而實現(xiàn)提高性能或者通過減少用戶訪問同一數(shù)據(jù)庫造成沖突率。

(三)數(shù)據(jù)庫命中率。數(shù)據(jù)通過高速緩沖區(qū)進行存取，所以數(shù)據(jù)命中率直接影響了數(shù)據(jù)庫的性能。這個命中率是命中數(shù)/(命中數(shù)+沒有命中數(shù))。數(shù)據(jù)庫命中率并非越大越好，有較高的水平并不能代表有良好的性質(zhì)與效用。

(四)內(nèi)存使用情況。合理的使用內(nèi)存可以影響數(shù)據(jù)庫性能，如果可使用內(nèi)存多，可有效提高數(shù)據(jù)庫的性能，減少或者消除瓶頸的產(chǎn)生。

(五)所需磁盤的I/O量。如果數(shù)據(jù)很分散，也會影響數(shù)據(jù)的查詢時間，從而導(dǎo)致用戶響應(yīng)時間過長。降低用戶響應(yīng)時所需的時間，也有效提高了用戶任務(wù)的數(shù)量并且可以通過降低I/O開銷從而實現(xiàn)增加用戶任務(wù)所需要的吞吐量。

二、影響數(shù)據(jù)庫性能的因素

想要優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)效率，就要先知道可以被優(yōu)化的因素，影響數(shù)據(jù)庫效率的因素主要有以下幾點。

(一)硬件能力。硬件能力主要包括CPU、內(nèi)存、輸入輸出和網(wǎng)絡(luò)因素。其中Oracle數(shù)據(jù)庫是一個多用戶的數(shù)據(jù)庫，對CPU性能要求更高，CPU的能力相對于其他因素起著主要作用，CPU的配置和處理能力直接影響了數(shù)據(jù)庫性能，導(dǎo)致CPU占用率過高的因素有很多，查詢語句的高并發(fā)是主要原因之一，這一點可以通過優(yōu)化SQL語句或者調(diào)整CPU參數(shù)來解決。內(nèi)存也是影響原因之一，內(nèi)存越大，I/O響應(yīng)時間越短。其中網(wǎng)絡(luò)I/O也是數(shù)據(jù)庫性能中的重要影響因素之一。

(二)系統(tǒng)環(huán)境。Oracle數(shù)據(jù)庫非常依賴于操作系統(tǒng)，系統(tǒng)環(huán)境主要是指數(shù)據(jù)庫的參數(shù)配置，如果系統(tǒng)環(huán)境配置不合理會影響數(shù)據(jù)庫性能，不恰當(dāng)?shù)膮?shù)配置可能會導(dǎo)致磁盤競爭、啟動時out of memory報錯等問題，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的效率。配置參數(shù)主要由內(nèi)存分配、I/O設(shè)置、回滾設(shè)置等組成。

(三)數(shù)據(jù)庫內(nèi)部因素。主要是指索引、阻塞、等待、隱式轉(zhuǎn)換、參數(shù)嗅探和統(tǒng)計信息等因素索引在磁盤上占用空間，并且減慢插入、刪除和更新的速度，降低執(zhí)行效率。所以給不常用的數(shù)據(jù)表建立索引不僅不能提高數(shù)據(jù)表的查詢效率，相反，會增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)以及維護成本。

(四)系統(tǒng)規(guī)模。并發(fā)量和數(shù)據(jù)量是指同一時間段內(nèi)由于用戶訪問量過高而影響數(shù)據(jù)庫正常使用的情況，而解決并發(fā)問題可以通過分表、分流、橫向擴展等方法。

三、Oracle數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)與手段

隨著當(dāng)今對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求日益增高，對數(shù)據(jù)庫性能的要求也日益苛刻，從而要求從各個角度優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能，而影響數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)效率的主要因素大致可分為三方面：一是CPU利用率方面，二是內(nèi)存分配方向，三是SQL語句的優(yōu)化方向。

(一)對于CPU利用率的優(yōu)化。要想提高數(shù)據(jù)庫效率，對CPU的利用率的提高是必不可少的，CPU的使用狀態(tài)會對Oracle數(shù)據(jù)庫的總體響應(yīng)時間產(chǎn)生極為重要的影響，從而影響數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行效率。CPU總需要運行的時間包括兩個方面，分別是CPU操作對于用戶來說響應(yīng)的時間即os user level cpu time以及CPU對于系統(tǒng)操作進行響應(yīng)的時間即os system call cpu time。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致CPU資源利用率相對較低的原因較多，其中起著主要因素的一個原因是SQL語句較低的效率問題。開始需要知道的一點是，在對Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與之對應(yīng)的應(yīng)用程序進行統(tǒng)一調(diào)配的過程中，Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的CPU使用時間如果能夠達(dá)到CPU90%的全部使用時間或更多，那么就代表著Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與之對應(yīng)的應(yīng)用程序處于相對正常的執(zhí)行狀態(tài)，star-u指令可以查看CPU當(dāng)前的使用效率，主要作用就是對CPU作相應(yīng)的運行記錄，當(dāng)前需要注意的是，系統(tǒng)響應(yīng)時間減去服務(wù)時間就是用戶等待時間的計算方式。

(二)對于內(nèi)存分配的優(yōu)化。Oracle的內(nèi)存可以按照共享和私有的角度分為SGA和PGA(process global area or private global area)，對內(nèi)存的優(yōu)化也主要從這兩方面著手，優(yōu)化SGA可以通過調(diào)整其中的數(shù)據(jù)庫組件參數(shù)來達(dá)到提高系統(tǒng)響應(yīng)效率的目的，其中對于參數(shù)Pre_page_sga的調(diào)整顯得尤為重要，該參數(shù)可以將整個SGA加載到物理內(nèi)存中，從而有效提高系統(tǒng)執(zhí)行效率。而PGA(Process Global Area)是為每個連接到Oracle database的用戶進程保留的內(nèi)存。而上述兩種內(nèi)存結(jié)構(gòu)又包括很多方面，主要討論以下三方面的分析和調(diào)優(yōu)。

1.對于共享池的優(yōu)化。可以對SHARE_POOL_SIZE根據(jù)實際需要每個節(jié)點進行自定義調(diào)整，安置共享池的主要作用就是對于之前查詢過的LQS進行保存，從而提高二次查詢的相應(yīng)速度，相應(yīng)的，如果共享池容量過小，過多語言的載入就會影響系統(tǒng)的性能，反之，如果共享池容量過大，連僅執(zhí)行一次的語句也要緩存，會造成不必要的浪費。

2.對緩沖區(qū)高速緩存的優(yōu)化。調(diào)整數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的容量大小有助于減少系統(tǒng)磁盤的I/O開銷，所以應(yīng)對高速緩沖區(qū)進行優(yōu)化，盡可能減小用戶請求響應(yīng)時間，優(yōu)化日志緩沖區(qū)之前，要了解日志緩沖區(qū)的運行情況，通過查詢結(jié)果來計算緩沖區(qū)的申請失敗率，了解了運行情況之后可以通過提高init.ora中的log_buffer的值來提高響應(yīng)速度。

3.對日志緩沖區(qū)的優(yōu)化。對于每個dml或ddl語句,Oracle服務(wù)器進程復(fù)制到重做日志緩沖區(qū)上，重做條目包含一些信息,用于重做或重構(gòu)dml或ddl操作，用于占據(jù)日志緩沖區(qū)的連續(xù)的有序空間,并恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，可以有效優(yōu)化日志緩沖區(qū)。

(三)對于SQL語句的優(yōu)化。對SQL語句的本質(zhì)進行判斷，是優(yōu)化SQL語句的前提，優(yōu)化SQL語句有利于降低I/O請求，降低網(wǎng)絡(luò)占用率，可以從根本上提高數(shù)據(jù)庫效率。建立索引是一種良好的優(yōu)化SQL語句的方案，通常，索引被建立在經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)表中的主鍵上，使用索引查找要比全表掃描速度要快，所以應(yīng)盡量減少全盤掃描的操作，在聯(lián)結(jié)多個表時也可以使用索引提高效率，通常在大型表中索引可以極大優(yōu)化相應(yīng)速度，但是索引需要定期維護，不恰當(dāng)?shù)乃饕龝鬼憫?yīng)速度變慢，有必要對索引進行定期重構(gòu)。

四、結(jié)語

對Oracle數(shù)據(jù)庫所對應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的性能進行調(diào)整和優(yōu)化需要結(jié)合相應(yīng)的硬件環(huán)境，它貫穿在整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研發(fā)進程中，提升Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)性能，保證業(yè)務(wù)處理穩(wěn)定性始終是優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能的主要目標(biāo)，而上述三方面的優(yōu)化途徑可以有效提高數(shù)據(jù)庫響應(yīng)速度，從而提高系統(tǒng)性能。