Oracle并行操作——并行查詢（ParallelQuery）

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“Parallel Query option is essentially nonscalable”——《Practical Oracle8i：Building Efficient Database》

Oracle的并行操作特性，本質(zhì)上就是強(qiáng)行榨取除數(shù)據(jù)庫服務(wù)器空閑資源（主要是CPU資源），對一些高負(fù)荷大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分治處理。并行操作是一種非確定性的優(yōu)化策略，在選擇的時候要小心對待。目前，使用并行操作特性的主要有下面幾個方面：

ü Parallel Query：并行查詢，使用多個操作系統(tǒng)級別的Server Process來同時完成一個SQL查詢；

ü Parallel DML：并行DML操作。類似于Parallel Query。當(dāng)要對大數(shù)據(jù)量表進(jìn)行DML操作，如insert、update和delete的時候，可以考慮使用；

ü Parallel DDL：并行DDL操作。如進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)表構(gòu)建、索引rebuild等操作；

ü Parallel Recovery，并行恢復(fù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫實(shí)例崩潰重新啟動，或者進(jìn)行存儲介質(zhì)恢復(fù)的時候，可以啟動并行恢復(fù)技術(shù)。從而達(dá)到減少恢復(fù)時間的目的；

ü Procedural Parallel，過程代碼并行化。對我們編寫的代碼片段、存儲過程或者函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行的并行化，從而加快執(zhí)行效率；

1、并行查詢Parallel Query

并行查詢是比較基礎(chǔ)的技術(shù)，也是OLAP和Oracle Data Warehouse經(jīng)常使用的一種并行技術(shù)。同本系列前面一直強(qiáng)調(diào)的要素相同，在確定使用并行技術(shù)之前，要確定軟硬件的一些先決條件：

ü 任務(wù)task必要條件。備選進(jìn)行并行操作的任務(wù)task必須是一個大任務(wù)作業(yè)，比如，長時間的查詢。任務(wù)時間通常可以以分鐘、小時進(jìn)行計(jì)數(shù)。只有這樣的任務(wù)和需要，才值得讓我們冒險(xiǎn)使用并行操作方案；

ü 資源閑置條件。只有在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源存在閑置的時候，才可以考慮進(jìn)行并行處理。如果經(jīng)常性的繁忙，貿(mào)然使用并行只能加劇資源的爭用。

并行操作最大的風(fēng)險(xiǎn)在于并行爭用引起的效率不升反降。所以，要在確定兩個前提之后，再進(jìn)行并行規(guī)劃處理。

2、環(huán)境準(zhǔn)備

首先，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境。由于筆者使用的一般家用PC虛擬機(jī)，所以并行度和存儲量不能反映真實(shí)條件需求，見諒。

SQL> select * from v$version where rownum<2;

BANNER

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Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production

SQL> select count(*) from t;

COUNT(*)

----------

1160704

選擇11gR2服務(wù)器環(huán)境，數(shù)據(jù)表T總數(shù)據(jù)量超過一百萬。

首先，我們觀察一下不使用并行的執(zhí)行情況。

//提取出使用游標(biāo)信息；

SQL> select sql_text, sql_id, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select count(*) from t%';

SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT

------------------------------ ------------- -------------

select count(*) from t 2jkn7rpsbj64t 2

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced', cursor_child_no => 0));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID 2jkn7rpsbj64t, child number 0

-------------------------------------

select count(*) from t

Plan hash value: 2966233522

-------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | | 4464 (100)| |

| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | |

| 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 1160K| 4464 (1)| 00:00:54 |

-------------------------------------------------------------------

該執(zhí)行計(jì)劃中沒有使用并行特性，進(jìn)行全表掃描。執(zhí)行時間為54s。

3、并行查詢計(jì)劃

首先，我們設(shè)置相應(yīng)的并行度。設(shè)置并行度有兩種方式，一種是使用hint加在特定的SQL語句上。另一種是對大對象設(shè)置并行度屬性。

前者的優(yōu)點(diǎn)是帶有一定的強(qiáng)制性和針對性。就是指定特定的SQL語句進(jìn)行并行處理。這樣的優(yōu)點(diǎn)是易于控制并行度，缺點(diǎn)是帶有很強(qiáng)的強(qiáng)制力，當(dāng)數(shù)據(jù)量偏小的時候，使用并行優(yōu)勢不大。而且如果是顯示指定并行度，又會帶來移植伸縮性差的缺點(diǎn)。

后者通過對象的屬性指定并行度。就將并行作為一種執(zhí)行手段，提供給優(yōu)化器進(jìn)行選擇。這樣，CBO會根據(jù)系統(tǒng)中資源的情況和數(shù)據(jù)的實(shí)際，進(jìn)行執(zhí)行計(jì)劃生成。計(jì)劃中可能是并行，也可能不是并行。這樣的優(yōu)點(diǎn)是將并行與否交予優(yōu)化器CBO去判斷，缺點(diǎn)是并行的濫用風(fēng)險(xiǎn)。

此處，筆者設(shè)置自動確定并行度的方式。

SQL> alter table t parallel;

Table altered

SQL> select count(*) from t;

COUNT(*)

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1160704

當(dāng)啟動查詢時，Oracle中的并行伺候進(jìn)程池會根據(jù)系統(tǒng)中的負(fù)荷和實(shí)際因素，確定分配出的并行進(jìn)程數(shù)量。此時，我們可以通過視圖v$px_process來查看進(jìn)程池中的連接信息。

SQL> select * from v$px_process;

SERVER_NAME STATUS PID SPID SID SERIAL#

----------- --------- ---------- ------------------------ ---------- ----------

P000 AVAILABLE 25 5776

P001 AVAILABLE 26 5778

注意，并行伺候進(jìn)程是一種特殊的Server Process，本質(zhì)上是一種可共享的slave進(jìn)程。專用連接模式下，一般的Server Process與Client Process是“同生共死”的關(guān)系，終身服務(wù)于一個Client Process。而伺候slave進(jìn)程是通過進(jìn)程池進(jìn)行管理的，一旦啟動初始化，就會在一定時間內(nèi)駐留在系統(tǒng)中，等待下次并行處理到來。

此時，我們檢查v$process視圖，也可以找到對應(yīng)的信息。

SQL> select * from v$process;

PID SPID PNAME USERNAME SERIAL# PROGRAM

-------- ---------- ------------------------ ----- --------------- ---------- -------------------------------

25 5776 P000 oracle 13 oracle@oracle11g (P000)

26 5778 P001 oracle 6 oracle@oracle11g (P001)

（篇幅原因，有省略……）

32 rows selected

對應(yīng)的OS中，也存在相應(yīng)的真實(shí)進(jìn)程伺候。

[oracle@oracle11g ~]$ ps -ef | grep oracle

（篇幅原因，有省略……）

oracle 5700 1 0 17:29 ? 00:00:02 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle 5723 1 0 17:33 ? 00:00:00 ora_smco_wilson

oracle 5764 1 2 17:40 ? 00:00:05 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle 5774 1 0 17:42 ? 00:00:00 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle 5776 1 0 17:43 ? 00:00:00 ora_p000_wilson

oracle 5778 1 0 17:43 ? 00:00:00 ora_p001_wilson

oracle 5820 1 1 17:44 ? 00:00:00 ora_w000_wilson

由于此時查詢已經(jīng)結(jié)束，對應(yīng)的并行會話信息，已經(jīng)消失不可見。

SQL> select * from v$px_session;

SADDR SID SERIAL# QCSID QCSERIAL#

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但是，如果任務(wù)的時間長，是可以捕獲到對應(yīng)信息的。

從上面的情況看，我們執(zhí)行一個并行操作時，Oracle會從伺候進(jìn)程池中獲取到對應(yīng)的并行進(jìn)程，來進(jìn)行操作。當(dāng)操作完成后，伺候進(jìn)程還會等待一定時間，之后回收。

并行操作進(jìn)程的資源消耗，通過v$px_sysstat視圖查看。

SQL> col statistic for a30;

SQL> select * from v$px_process_sysstat;

STATISTIC VALUE

------------------------------ ----------

Servers In Use 0

Servers Available 0

Servers Started 2

Servers Shutdown 2

Servers Highwater 2

Servers Cleaned Up 0

Server Sessions 6

Memory Chunks Allocated 4

Memory Chunks Freed 0

Memory Chunks Current 4

Memory Chunks HWM 4

Buffers Allocated 30

Buffers Freed 30

Buffers Current 0

Buffers HWM 8

15 rows selected

下面，我們檢查一下執(zhí)行計(jì)劃信息。

SQL> set pagesize 10000;

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced',cursor_child

_no => 1));

PLAN_TABLE_OUTPUT

----------------------------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID 2jkn7rpsbj64t, child number 1

-------------------------------------

select count(*) from t

Plan hash value: 3126468333

----------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | | 2478 (100)| | | |

| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | | | |

| 2 | PX COORDINATOR | | | | | | |

| 3 | PX SEND QC (RANDOM) | :TQ10000 | 1 | | | Q1,00 | P->S | QC (RAND)

| 4 | SORT AGGREGATE | | 1 | | | Q1,00 | PCWP |

| 5 | PX BLOCK ITERATOR | | 1160K| 2478 (1)| 00:00:30 | Q1,00 | PCWC |

|* 6 | TABLE ACCESS FULL| T | 1160K| 2478 (1)| 00:00:30 | Q1,00 | PCWP |

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):

---------------------------------------------------

6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)

從執(zhí)行計(jì)劃的條件（6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)）中，我們可以看到任務(wù)分配，之后分別進(jìn)行全表掃描。最后排序計(jì)算count，合并結(jié)果的過程。

4、結(jié)論

Oracle Parallel Query是經(jīng)常使用到的一種并行操作技術(shù)。相對于DDL、DML等類型操作，并行查詢更可以作為系統(tǒng)功能的一個步驟來進(jìn)行。

進(jìn)行并行查詢最大的風(fēng)險(xiǎn)就是并行濫用和失控的出現(xiàn)。這也是Oracle一直致力解決的問題。在Oracle11gR2中，引入了Parallel Statement Queuing（PSQ）技術(shù)特性。通常，只要并行伺候池允許，Oracle會引入盡可能多的并行進(jìn)程進(jìn)行操作。PSQ技術(shù)的出現(xiàn)，就是從資源角度加入了并行控制。

當(dāng)系統(tǒng)繁忙的時候，PSQ會將一些要進(jìn)行的并行操作進(jìn)入等待狀態(tài)，防止并行環(huán)境的惡化。當(dāng)環(huán)境好轉(zhuǎn)之后，等待隊(duì)列中的并行語句就進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)。這個特性就可以有效的防止并行濫用的出現(xiàn)。

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