1、引言

    隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電子商務(wù)的不斷發(fā)展，各個站點的訪問量越來越大，數(shù)據(jù)庫規(guī)模也隨之不斷的擴大，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能問題就越來越突出，因此，如何對數(shù)據(jù)庫進行調(diào)優(yōu)至關(guān)重要：如何使用有限的計算機系統(tǒng)資源為更多的用戶服務(wù)？如何保證用戶的響應(yīng)速度和服務(wù)質(zhì)量？這些問題都屬于服務(wù)器性能優(yōu)化的范疇。

    作為全球第一大數(shù)據(jù)庫廠商，Oracle數(shù)據(jù)庫在國內(nèi)外獲得了諸多成功應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計，全球93%的上市.COM公司、65家“財富全球100強”企業(yè)不約而同地采用Oracle數(shù)據(jù)庫來開展電子商務(wù)。我國很多企業(yè)、政府單位及電子商務(wù)網(wǎng)站也采用了Oracle作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是高度可優(yōu)化的軟件產(chǎn)品，經(jīng)常性的調(diào)整可以優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)的性能，防止出現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸。

    數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的基本原則就是：通過盡可能少的磁盤訪問獲得所需要的數(shù)據(jù)。要評價數(shù)據(jù)庫的性能，需要在數(shù)據(jù)庫調(diào)節(jié)前后比較其評價指標：響應(yīng)時間和吞吐量之間的權(quán)衡、數(shù)據(jù)庫的可用性、數(shù)據(jù)庫的命中率以及內(nèi)存的使用效率，以此來衡量調(diào)節(jié)措施的效果和指導(dǎo)調(diào)整的方向。

    對Oracle數(shù)據(jù)庫進行性能調(diào)整時，應(yīng)當(dāng)按照一定的順序進行，因為系統(tǒng)在前面步驟中進行的調(diào)整可以避免后面的一些不必要調(diào)整或者代價很大的調(diào)整。一般來說可以從兩個階段入手：
     設(shè)計階段：對其邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使之在滿足需求條件的情況下,系統(tǒng)性能達到最佳，系統(tǒng)開銷達到最小；
     數(shù)據(jù)庫運行階段：采取操作系統(tǒng)級、數(shù)據(jù)庫級的一些優(yōu)化措施來使系統(tǒng)性能最佳；

    2、在系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫
 
    為了充分利用Oracle數(shù)據(jù)庫的功能特性，在設(shè)計信息系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員需要根據(jù)業(yè)務(wù)情況（如訪問量或客戶端數(shù)量）和現(xiàn)有資源狀況（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的配置）考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計：
 
    2.1調(diào)整應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)設(shè)計。
    即應(yīng)用程序采用的是傳統(tǒng)的C/S兩層體系結(jié)構(gòu)，還是B/W/D三層體系結(jié)構(gòu)。不同的應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)要求的數(shù)據(jù)庫資源是不同的。

    2.2恰當(dāng)使用分區(qū)、索引及存檔功能。
    如果某種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量增長非�？�，可以考慮存放該業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫表是否使用Oracle數(shù)據(jù)庫的分區(qū)功能；對于經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)庫表是否需要建立索引；對于經(jīng)常訪問但是當(dāng)業(yè)務(wù)流程完成后不再變動的數(shù)據(jù)可采用放入歷史檔案的方法來實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)中訪問盡可能少的數(shù)據(jù)量。

    2.3恰當(dāng)編寫訪問數(shù)據(jù)的SQL語句。
    良好的SQL語句可以被數(shù)據(jù)庫重復(fù)使用而減少分析時間；恰當(dāng)?shù)氖褂盟饕�可使訪問的數(shù)據(jù)塊大大減少從而減少響應(yīng)時間。應(yīng)用程序的執(zhí)行最終將歸結(jié)為數(shù)據(jù)庫中的SQL語句執(zhí)行，因此SQL語句的執(zhí)行效率決定了Oracle數(shù)據(jù)庫的性能。Oracle公司推薦使用Oracle語句優(yōu)化器（Oracle Optimizer）和行鎖管理器（row-level manager）來調(diào)整優(yōu)化SQL語句。

    2.4調(diào)整硬盤I/O
    這一步是在信息系統(tǒng)開發(fā)之前完成的。數(shù)據(jù)庫管理員可以將組成同一個表空間的數(shù)據(jù)文件放在不同的硬盤上，做到硬盤之間I/O負載均衡。在磁盤比較富裕的情況下還應(yīng)該遵循以下原則：
     將表和索引分開；
     創(chuàng)造用戶表空間，與系統(tǒng)表空間（system）分開磁盤；
     創(chuàng)建表和索引時指定不同的表空間；
     創(chuàng)建回滾段專用的表空間，防止空間競爭影響事務(wù)的完成；
     創(chuàng)建臨時表空間用于排序操作，盡可能的防止數(shù)據(jù)庫碎片存在于多個表空間中。

    2.5確定數(shù)據(jù)塊大小和存儲參數(shù)。
    由于數(shù)據(jù)庫的塊大小在數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建以后就不能在修改（除非重建數(shù)據(jù)庫），因此為了減少數(shù)據(jù)鏈接和行遷移，又提高磁盤空間的利用率，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時要確定合適的數(shù)據(jù)塊大小和存儲參數(shù)。通常我們是根據(jù)樣例數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)塊大小，而根據(jù)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢確定存儲參數(shù)。
  
    3、在數(shù)據(jù)庫運行階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫

    數(shù)據(jù)庫運行階段調(diào)整數(shù)據(jù)庫包括兩個方面：操作系統(tǒng)級的調(diào)整；數(shù)據(jù)庫級的調(diào)整。

    3.1 操作系統(tǒng)級的調(diào)整
    實施操作系統(tǒng)級調(diào)整的主要目的是減少內(nèi)存交換，減少分頁，使SGA(System Globle Area)可留駐內(nèi)存。

    3.1.1減少內(nèi)存交換
    內(nèi)存交換（swapping）可能會造成很大的內(nèi)存開銷，應(yīng)將它最小化。運行在Solaris  Unix操作系統(tǒng)上的Oracle數(shù)據(jù)庫，可利用vmstat或sar命令來檢查交換，查看到系統(tǒng)級內(nèi)存和硬盤I/O的使用情況，調(diào)整unix數(shù)據(jù)緩沖池的大小、每個進程所能使用的內(nèi)存大小等參數(shù)。
     vmstat命令
     它報告Solaris上的進程、虛擬內(nèi)存、磁盤、分頁和CPU的活動情況。下面命令將顯示系統(tǒng)每5秒鐘做的事情的概要：
     % vmstat 5
    
     sar命令
     監(jiān)控交換、分頁、磁盤和CPU活動。下面命令用于每10秒顯示10次分頁活動的概要：
     % sar -p 10 10

    若系統(tǒng)內(nèi)存交換較多，且需要節(jié)省內(nèi)存，可采用以下措施：
     1） 避免運行不必要的系統(tǒng)daemon進程或應(yīng)用程序進程；
     2） 在不明顯影響數(shù)據(jù)塊命中率的前提下減少數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的數(shù)量，以釋放一些內(nèi)存；
     3） 減少UNIX文件緩沖區(qū)的數(shù)量（特別是在使用裸設(shè)備時）。

    3.1.2控制分頁
    少量的內(nèi)存分頁不會太顯著地影響系統(tǒng)的性能，因為應(yīng)用程序不必全部放在內(nèi)存中。但是分頁過多將會造成系統(tǒng)性能下降。為了檢測過多的分頁，可在快速響應(yīng)或空閑期間運行測量，并與響應(yīng)遲緩時的測量進行比較�？赏ㄟ^以下辦法來解決：
     使用vmstat或sar -p監(jiān)控分頁；
     安裝更多的內(nèi)存；
     將一些工作移到另一系統(tǒng)中；
     配置系統(tǒng)核心使用更少的內(nèi)存；
     保持SGA在單個共享內(nèi)存段中。

    3.1.3使SGA(System Globle Area)留駐內(nèi)存
    SGA是對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行快速訪問的一個系統(tǒng)全局區(qū)，若SGA本身需要頻繁地進行釋放、分配，則不可能達到快速訪問數(shù)據(jù)的目的，因此，要求SGA駐留內(nèi)存。這時，我們可以重新配置UNIX核心，調(diào)整一些操作系統(tǒng)參數(shù)以達到增加共享內(nèi)存的目的。

    3.2 數(shù)據(jù)庫級的調(diào)整
    每一個Oracle實例都是由一組Oracle后臺進程和SGA的一個內(nèi)存區(qū)組成的。這組后臺進程會自動的讀寫數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件，因此，數(shù)據(jù)庫性能可以被這些因素所影響：SGA各部分的分配是否合理，使用效率是否正常；I/O和鎖競爭是否較多。

    3.2.1 SGA的分配及使用效率
    分配給每個實例的內(nèi)存，即SGA的使用效率如何，會大大影響數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。SGA由下列部分組成：共享池、數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)、重做日志緩沖區(qū)、大池組成。
    共享池（Shared pool）
     共享池存放庫緩存（存儲共享SQL和PL/SQL區(qū)）和數(shù)據(jù)字典緩存（數(shù)據(jù)庫對象信息）以及會話期間信息（對于MTS）。由于這些信息是應(yīng)用程序需要經(jīng)常訪問的，因此這些信息需要保持高的命中率�？梢酝ㄟ^以下語句來確認共享池數(shù)據(jù)的命中率：
    庫緩存：
     select gethitratio from v$librarycache             應(yīng)大于90%
     select sum(reloads)/sum(pins) from v$librarycache  應(yīng)小于1%
    數(shù)據(jù)字典緩存：
     select sum(getmisses)/sum(gets) from v$rowcache  應(yīng)小于15%
    由于程序設(shè)計人員的水平參差不齊，可能存在大的匿名塊，這會導(dǎo)致SQL不能重用，因此需要找出大的匿名塊以轉(zhuǎn)換為存儲過程達到重用：
     select * from v$sqlarea where command_type=47 and length(sql_text)>500
    而對于一些應(yīng)用系統(tǒng)非常頻繁使用的SQL對象如存儲過程、函數(shù)、包等，可以通過釘在內(nèi)存中的方式來防止由于共享池太小被移出：
     exec dbms_shared_pool.keep(對象名)
    數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)（Db block buffer）：
     數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)存放用戶所經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊內(nèi)容以及用戶修改的數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)文件里的內(nèi)容讀到內(nèi)存中，下次需要時直接從內(nèi)存中讀取，從而減少了磁盤的I/O和響應(yīng)時間。當(dāng)然，一般只在比較小的數(shù)據(jù)表（如常用代碼表）才緩存到內(nèi)存中。
     由于數(shù)據(jù)快緩沖區(qū)中不可能存放所有的數(shù)據(jù)，因此可使用LRU算法來確定移出哪些數(shù)據(jù)塊，但又盡量保證有較高的數(shù)據(jù)命中率。
    查看數(shù)據(jù)塊命中率的SQL語句為：
     select 1-(phy.value/(cur.value+con.value)) from v$sysstat cur,v$sysstat con,v$sysstat phy
                        where cur.name="db block gets" and con.name="consistent gets"
                          and phy.name="physical gets"
    如果這個命中率小于0.85，就要考慮為數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)分配更多的內(nèi)存了。
    重做日志緩沖區(qū)（Log buffer）：
    重做日志緩沖區(qū)存放從用戶內(nèi)存區(qū)復(fù)制來的每個DML或DDL語句的重做條目。如果這個緩沖區(qū)分配太小會導(dǎo)致沒有足夠的空間來放重做條目而等待。

    3.2.2 I/O和資源競爭
    由于有眾多的進程要寫數(shù)據(jù)文件，因此需要通過I/O調(diào)整來解決I/O瓶頸問題。如果在設(shè)計階段有效地考慮了表空間的合理分配，就能有效地在一定程度上減少I/O競爭。在數(shù)據(jù)庫運行時，由于數(shù)據(jù)的動態(tài)增長，原來分配給表或索引的空間已經(jīng)用完，Oracle會自動分配空間給這些數(shù)據(jù)庫對象。而這個動態(tài)分配會對系統(tǒng)性能有所影響，所以要求：
     避免動態(tài)空間管理
     表空間的本地化管理，以減少與數(shù)據(jù)字典表空間的磁盤競爭。
    在系統(tǒng)設(shè)計和試運行階段數(shù)據(jù)量相對較小，效率低下的SQL可能并不會影響系統(tǒng)響應(yīng)時間，但當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量增長到一定程度時，需要在系統(tǒng)運行時監(jiān)控并找出是哪些SQL不能有效使用索引或缺少索引，并進行相應(yīng)調(diào)整：建立索引；修改SQL寫法。
  
    另外，在Oracle中，需要采用一些機制來保證數(shù)據(jù)庫對象在使用期間的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的一致性，如使用鎖存器(latch)、鎖(lock)等。因此爭用和這些機制相關(guān)的資源會影響數(shù)據(jù)庫的性能。為了減少這種資源競爭，可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)庫的相關(guān)初始化參數(shù)（如db_block_lru_latches、dml_locks）來減少資源的爭用，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能。

    4、一些常用的性能優(yōu)化手段和工具
    Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一些工具和腳本來獲取數(shù)據(jù)庫的性能指標和優(yōu)化的方法。如使用utlbstat.sql和utlestat.sql腳本獲取一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存、磁盤I/O等的情況；使用動態(tài)性能視圖和數(shù)據(jù)字典視圖來獲取命中率和系統(tǒng)等待事件等信息。當(dāng)然，也可以使用Oracle Enterprise Manager圖形化工具來監(jiān)控。

    5、結(jié)束語
    Oracle數(shù)據(jù)庫的性能調(diào)整相當(dāng)重要，但難度也較大。數(shù)據(jù)庫管理員需要綜合運用上面介紹的規(guī)律，在數(shù)據(jù)庫建立時，就能根據(jù)應(yīng)用的需要合理設(shè)計分配表空間以及存儲參數(shù)、內(nèi)存使用初始化參數(shù)，對以后的數(shù)據(jù)庫性能有很大的益處。只有認真分析Oracle運行過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種性能問題，才能保證Oracle數(shù)據(jù)庫高效可靠地運行。還需要指出的是：數(shù)據(jù)庫的性能調(diào)整是一個系統(tǒng)工程，涉及的方面很多，不能僅僅根據(jù)一個時間點的情況就斷定數(shù)據(jù)庫運行性能的好與壞。如何有效地進行調(diào)整，數(shù)據(jù)庫管理員需要經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的過程。這些都需要在大量的實踐工作中不斷地積累經(jīng)驗，從而更好地進行數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)。