PLSQL_性能优化系列15_Oracle Explain Plan解析计划解读
2014-12-19 Created By BaoXinjian
一、摘要
在SQL语句的执行计划中，包含很多字段项和很多模块，其不同字段代表了不同的含义且在不同的情形下某些字段、模块显示或不显示，下
面的描述给出了执行计划中各字段的含义以及各模块的描述。
二、执行计划分析过程
1. 分析解析计划
Step1. 打开熟悉的查看工具：PL/SQL Developer - Toad。
在PL/SQL Developer中写好一段SQL代码后，按F5，PL/SQL Developer会自动打开执行计划窗口，显示该SQL的执行计划。
Step2. 查看总COST，获得资源耗费的总体印象
一般而言，执行计划第一行所对应的COST(即成本耗费)值，反应了运行这段SQL的总体估计成本，单看这个总成本没有实际意义，
但可以拿它与相同逻辑不 同执行计划的SQL的总体COST进行比较，通常COST低的执行计划要好一些。
Step3. 按照从左至右，从上至下的方法，了解执行计划的执行步骤
执行计划按照层次逐步缩进，从左至右看，缩进最多的那一步，最先执行，如果缩进量相同，则按照从上而下的方法判断执行顺序，可粗略认为上面的步骤优先执行。
每一个执行步骤都有对应的COST,可从单步COST的高低，以及单步的估计结果集（对应ROWS/基数），来分析表的访问方式，连接顺序以及连接方式是 否合理。
Step4. 分析表的访问方式
表的访问方式主要是两种：
全表扫描（TABLE ACCESS FULL）和索引扫描(INDEX SCAN)，如果表上存在选择性很好的索引，却走了全表扫描，而且是大表的全表扫描，就说明表的访问方式可能存在问题；
若大表上没有合适的索引而走了全表 扫描，就需要分析能否建立索引，或者是否能选择更合适的表连接方式和连接顺序以提高效率。
Step5. 分析表的连接方式和连接顺序
表的连接顺序：就是以哪张表作为驱动表来连接其他表的先后访问顺序。
表的连接方式：简单来讲，就是两个表获得满足条件的数据时的连接过程。
主要有三种表连接方式，嵌套循环（NESTED LOOPS）、哈希连接（HASH JOIN）和排序-合并连接（SORT MERGE JOIN）。我们常见得是嵌套循环和哈希连接。
嵌套循环：
最适用也是最简单的连接方式。类似于用两层循环处理两个游标，外层游标称作驱动表，Oracle检索驱动表的数据，一条一条的代入内层游标，查找满足WHERE条件的所有数据，因此内层游标表中可用索引的选择性越好，嵌套循环连接的性能就越高。
哈希连接：
先将驱动表的数据按照条件字段以散列的方式放入内存，然后在内存中匹配满足条件的行。
哈希连接需要有合适的内存，而且必须在CBO优化模式下，连接两表的WHERE条件有等号的情况下才可以使用。哈希连接在表的数据量较大，表中没有合适的索引可用时比嵌套循环的效率要高。
2. 总结两点：
2.1 这里看到的执行计划，只是SQL运行前可能的执行方式，实际运行时可能因为软硬件环境的不同，而有所改变，而且cost高的执行计划，不一定在实际运行起来，速度就一定差，我们平时需要结合执行计划，和实际测试的运行时间，来确定一个执行计划的好坏。
2.2 对于表的连接顺序，多数情况下使用的是嵌套循环，尤其是在索引可用性好的情况下，使用嵌套循环式最好的，但当ORACLE发现需要访问的数据表较大，索引 的成本较高或者没有合适的索引可用时，会考虑使用哈希连接，以提高效率。排序合并连接的性能最差，但在存在排序需求，或者存在非等值连接无法使用哈希连接 的情况下，排序合并的效率，也可能比哈希连接或嵌套循环要好。
三、执行计划中各字段的描述
1. 基本字段(总是可用的)
- Id 执行计划中每一个操作(行)的标识符。如果数字前面带有星号，意味着将在随后提供这行包含的谓词信息
- Operation 对应执行的操作。也叫行源操作
- Name 操作的对象名称
2. 查询优化器评估信息
- Rows(E-Rows) 预估操作返回的记录条数
- Bytes(E-Bytes) 预估操作返回的记录字节数
- TempSpc 预估操作使用临时表空间的大小
- Cost(%CPU) 预估操作所需的开销。在括号中列出了CPU开销的百分比。注意这些值是通过执行计划计算出来的。换句话说，父操作的开销包含子操作的开销
- Time 预估执行操作所需要的时间(HH:MM:SS)
3. 分区(仅当访问分区表时下列字段可见)
- Pstart 访问的第一个分区。如果解析时不知道是哪个分区就设为KEY,KEY(I),KEY(MC),KEY(OR),KEY(SQ)
- Pstop 访问的最后一个分区。如果解析时不知道是哪个分区就设为KEY,KEY(I),KEY(MC),KEY(OR),KEY(SQ)
4. 并行和分布式处理(仅当使用并行或分布式操作时下列字段可见)
- Inst 在分布式操作中，指操作使用的数据库链接的名字
- TQ 在并行操作中，用于从属线程间通信的表队列
- IN-OUT 并行或分布式操作间的关系
- PQ Distrib 在并行操作中，生产者为发送数据给消费者进行的分配
5. 运行时统计(当设定参数statistics_level为all或使用gather_plan_statistics提示时，下列字段可见)
- Starts 指定操作执行的次数
- A-Rows 操作返回的真实记录数
- A-Time 操作执行的真实时间(HH:MM:SS.FF)
6. I/O 统计(当设定参数statistics_level为all或使用gather_plan_statistics提示时，下列字段可见)
- Buffers 执行期间进行的逻辑读操作数量
- Reads 执行期间进行的物理读操作数量
- Writes 执行期间进行的物理写操作数量
7. 内存使用统计
- OMem 最优执行所需内存的预估值
- 1Mem 一次通过(one-pass)执行所需内存的预估值
- 0/1/M 最优/一次通过/多次通过(multipass)模式操作执行的次数
- Used-Mem 最后一次执行时操作使用的内存量
- Used-Tmp 最后一次执行时操作使用的临时空间大小。这个字段必须扩大1024倍才能和其他衡量内存的字段一致(比如，32k意味着32MB)
- Max-Tmp 操作使用的最大临时空间大小。这个字段必须扩大1024倍才能和其他衡量内存的字段一致(比如，32k意味着32MB)
四、执行计划中各模块的描述与举例
1. 执行前，系统预估解析计划，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函数获得语句的执行计划
19.Plan hash value: 351108634 --SQL语句的哈希植
20.
21.---------------------------------------------------------------------------------------- /*执行计划部分*/
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): --这部分显示的为查询块名和对象别名
32.-------------------------------------------------------------
33.
34. 1 - SEL$1 --SEL$为select 的缩写，位于块1,相应的还有DEL$,INS$,UPD$等
35. 2 - SEL$1 / E@SEL$1 --E@SEL$1，对应到执行计划中的操作ID为2上，即在表E上的查询，E为别名，下面类同
36. 3 - SEL$1 / D@SEL$1
37. 4 - SEL$1 / D@SEL$1
38.
39.Outline Data --提纲部分，这部分将执行计划中的图形化方式以文本形式来呈现，即转换为提示符方式
40.-------------
41.
42. /*+
43. BEGIN_OUTLINE_DATA
44. USE_NL(@"SEL$1" "D"@"SEL$1") --使用USE_NL提示，即嵌套循环
45. LEADING(@"SEL$1" "E"@"SEL$1" "D"@"SEL$1") --指明前导表
46. INDEX_RS_ASC(@"SEL$1" "D"@"SEL$1" ("DEPT"."DEPTNO")) --指明对于D上的访问方式为使用索引
47. FULL(@"SEL$1" "E"@"SEL$1") --指明对于E上的访问方式为全表扫描
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): --谓词信息部分，在执行计划中ID带有星号的每一行均对应到下面中的一行
56.---------------------------------------------------
57.
58. 2 - filter("E"."ENAME"='SMITH')
59. 4 - access("E"."DEPTNO"="D"."DEPTNO")
60.
61.Column Projection Information (identified by operation id): --执行时每一步骤所返回的列，下面的不同步骤返回了不同的列
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 --注释与描述部分，下面的描述中给出了本次SQL语句使用了动态采样功能
75.-----
76. - dynamic sampling used for this statement
77.
78.58 rows selected.
2. 执行后，系统实际解析计划，Explain Plan
SQL> select /*+ gather_plan_statistics */ * --注意此处增加了提示gather_plan_statistics并且该语句被执行
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获取实际的执行计划
09.
10.SQL_ID fpx7zw59f405d, child number 0 --这部分给出了SQL语句的SQL_ID,子游标号以及原始的SQL语句
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 语句的哈希值
16. --SQL语句的执行计划，可以看到下面显示的字段一部分不同于预估执行计划中的字段
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.
