Oracle數(shù)據(jù)庫空間的使用及其管理

1、一篇比較不錯的文章，然而比較長，呵呵看你有沒有耐心了！ 數(shù)據(jù)庫空間的有效使用和維護不僅是數(shù)據(jù)庫治理的重要工作，也是大多數(shù)開發(fā)人員所關(guān)懷的內(nèi)容，因為它直接關(guān)系到數(shù)據(jù)庫性能的發(fā)揮。同時數(shù)據(jù)碎片是經(jīng)常令人頭疼的問題，碎片不僅造成空間的白費，更重要的是會直接阻礙應 用程序的響應速度。 Oracle提供了許多方法用于數(shù)據(jù)空間的使用、監(jiān)控和維護，同時也在各版本中陸續(xù)對這方面的功能進行了增強，目的在于簡化這方面工作的復雜度，提高應用的運行效率。 本文希望通過系統(tǒng)地介紹這方面的有關(guān)概念，讓大伙兒能更好地規(guī)劃使用數(shù)據(jù)空間，正確使用Oracle提供的有關(guān)功能特性，提高應用的執(zhí)行效率。 一、有關(guān)概念 數(shù)據(jù)庫的空間在

2、邏輯上分為多個表空間，每個表空間則由系統(tǒng)中的一個或多個物理數(shù)據(jù)文件構(gòu)成；Oracle存儲數(shù)據(jù)的差不多單位是塊，其大小在建庫時由 DB_BLOCK_SIZE參數(shù)確定，一個或多個連續(xù)的塊構(gòu)成一個區(qū)片（EXTENT），它作為數(shù)據(jù)對象存儲的差不多單位來使用。在Oracle中，每個基 本數(shù)據(jù)對象使用的空間稱為段（Segment），段存放在唯一的表空間上，每個段實際上是一系列區(qū)片（更為準確地是數(shù)據(jù)塊）的集合。每個簡單數(shù)據(jù)對象對應 一個段；關(guān)于分區(qū)對象如分區(qū)表、索引，則每個（子）分區(qū)對應一個段，由各個（子）分區(qū)共同構(gòu)成一個完整的數(shù)據(jù)對象。因此，能夠把表空間看作桶，里面放著許 多段；一個段只能放在一個桶中，而

3、不能跨越多個桶。 二、表空間的使用 表空間碎片的產(chǎn)生 由于同一個表空間中存放有多個數(shù)據(jù)段，各個數(shù)據(jù)段能夠有不同的區(qū)片尺寸，不同段的區(qū)片能夠交叉存放；當這些段中的區(qū)片通過分配（如創(chuàng)建表）、釋放 （如刪除表）后，就可能使表空間中原本連續(xù)的空閑數(shù)據(jù)塊變成不連續(xù)，而區(qū)片必須由連續(xù)的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，這時，當某一段需要分配新的區(qū)片時，就有可能出現(xiàn)盡管 表空間空閑數(shù)據(jù)塊的總和大于所需區(qū)片的大小，但卻無法找到一串連續(xù)的塊來供此區(qū)片分配使用。這種情況就稱為表空間的Extent Fragmentation。我們經(jīng)常會遇到這種情況，明明從DBA_FREE_SPACE中計算表空間還有幾百MB，但其中的某一個表卻無法再擴展

4、幾個 MB的空間。 消除表空間碎片 Oracle在段的區(qū)片分配上為用戶提供了專門大的靈活性，然而假如未能正確使用創(chuàng)建表空間和數(shù)據(jù)對象的各個可選擇參數(shù)，則在最后將不可幸免的要面 對區(qū)片碎片的問題。Oracle 的Bhaskar Himatsingka 和 Juan Loaiza,為此提出了SAFE（Simple Algorithm for Fragmentation Elimination.）配制規(guī)則，通過遵循這套規(guī)則，區(qū)片級碎片能夠完全的幸免。而實際上，Oracle8i引入的新特性：Local Managed Tablespace確實是SAFE規(guī)則在Oracle Server的內(nèi)置實現(xiàn)。SAF

5、E原則概括起來包括： 1. 對每個表空間上的段使用相同的區(qū)片尺寸；段參數(shù)INITIALNEXT，PCTINCREASE0；能夠通過使用Create Tablespace 的 MINIMUM EXTENT 子句來確保分配的區(qū)片是此參數(shù)的倍數(shù)； 2. 僅在表空間級指定INITIAL、NEXT參數(shù)，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)段時不要指定這些參數(shù)； 3. 區(qū)片的大小依照段大小來確定，原則是均衡順序掃描的效率和空間的利用率，同時確保段的區(qū)片數(shù)目操縱在1024之下；依照此原則，在進行相應測試之后，確定以下區(qū)片選取規(guī)則： 段大?。∣racle7） 區(qū)片大小（Oracle7） 段大?。∣racle8） 區(qū)片大?。∣racle

6、8） &160M 160K &128M 128K 160M-5G 5M 128M-4G 4M &5G 160M &4G 128M 有此數(shù)據(jù)庫中能夠只使用三種區(qū)片大小的表空間；在對象創(chuàng)建之前需對其大小進行評估，并放到相應的表空間中； 4. Oracle815引入了本地治理表空間，它在治理和性能上都優(yōu)于傳統(tǒng)的字典治理表空間，它已融合了規(guī)則1、2、3 ；要使用此特性，在CREATE TABLESPACE語句中指定EXTENT MANAGEMENT LOCAL子句； 5. 段的區(qū)片數(shù)目上限應在4096之下，DML操作在此區(qū)片數(shù)目范圍內(nèi)可不能有明顯的性能差異；但某些DDL操作的速度則與區(qū)片的數(shù)目關(guān)系較大

7、；因此合理的區(qū)片數(shù)目應保持在1024之下；關(guān)于持續(xù)不斷擴展的段，應監(jiān)控區(qū)片數(shù)目，在必要時移至其它表空間； 6. 關(guān)于特不大的數(shù)據(jù)段應操縱在4G128G（Oracle7為5G160G）之間，它們應存放到單獨的表空間上，同時關(guān)于這些特大段應考慮使用分區(qū)拉提高性能； 7. 用戶的臨時表空間應使用TEMPORARY類型； 8. 當系統(tǒng)的事務(wù)規(guī)模比較均衡時能夠?qū)貪L段使用OPTIMAL參數(shù)，否則應幸免制定OPTIMAL參數(shù)，而定期監(jiān)控回滾段的大小，并在必要時重建； 9. 臨時段和回滾段絕對不要將用戶數(shù)據(jù)存放到SYSTEM表空間，它是專為永久可不能Drop和Truncate的系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象而設(shè)計的； 10.

8、 創(chuàng)建表空間時指定數(shù)據(jù)文件的大小應區(qū)片整數(shù)倍1數(shù)據(jù)塊，關(guān)于Local Managed Tablespace則為區(qū)片整數(shù)倍64K； 11. 當表空間使用統(tǒng)一的區(qū)片大小時，不要對其進行空間整理，重整的結(jié)果不僅耗費精力而且可能會使性能變差；關(guān)于未使用統(tǒng)一的區(qū)片尺寸的表空間應通過Export/Import重整； 12. 8i 提供了Alter Table Move Tablespace命令可用于快速重整表，Alter Index RebuildTablespace 命令可用于快速重建索引； 有關(guān)使用單個區(qū)片的誤導 在許多關(guān)于碎片整理的文檔中建議在Export時使用CompressY選項，將表中的所有數(shù)

9、據(jù)調(diào)整到一個區(qū)片中，期望在Import后獲得良 好性能。由此讓許多人產(chǎn)生一個觀點，認為當表中數(shù)據(jù)全部存放到一個區(qū)片中時，能夠獲得良好性能。實際上單區(qū)片段只在以下條件成立時，才具有優(yōu)越性： 數(shù)據(jù)要緊以（全段）掃描方式訪問； 段所對應的數(shù)據(jù)塊在物理磁盤上連續(xù)存放，Oracle能夠公布較大的順序磁盤讀操作； 通過對這兩條進行分析能夠發(fā)覺，一方面數(shù)據(jù)庫中大部分表是通過索引來訪問，另一方面現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫文件一般在物理上使用了RAID5或RAID0 1技術(shù)，數(shù)據(jù)以條帶化方式分布到多個物理磁盤上，邏輯上的單個區(qū)片和多區(qū)片在物理上并無本質(zhì)上的區(qū)不；另外，從Oracle的角度來看，治理幾百個區(qū)片的 段是特不輕松的

10、并可不能有性能的下降。由此可見將整個段放到一個區(qū)片中并無明顯好處，而這種做法卻會導致表空間碎片的產(chǎn)生。 三、表數(shù)據(jù)段的使用 表空間的組織 Heap表的空間由一系列區(qū)片鏈接而成，每個數(shù)據(jù)塊除塊頭外其余部分可用于存放數(shù)據(jù)，在創(chuàng)建表時能夠指定以下參數(shù)： PCTFREE：塊中保留用于UPDATE操作的空間百分比，當數(shù)據(jù)占用的空間達到此上限時，新的數(shù)據(jù)將不能再插入到此塊中； PCTUSED：指定塊中數(shù)據(jù)使用空間的最低百分比；當一個塊在達到PCTFREE，之后經(jīng)歷了一些DELETE操作，在其空間使用下降到PCTUSED后便能夠重新被用于INSERT數(shù)據(jù)；這確實是PCTFREE/PCTUSED參數(shù)的含義；

11、調(diào)整PCTFREE、PCTUSED參數(shù)的目標一方面是提高性能，另一方面則要緊是提高空間使用效率，幸免出現(xiàn)塊中存在有許多未用的空間，但卻無法找到一個塊能夠被用于插入新數(shù)據(jù)行的情況發(fā)生。 PCTFREE的使用 在Oracle中表的每一行數(shù)據(jù)由唯一的ROWID標記；而Oracle支持的數(shù)據(jù)類型中有一些長度是可變的，如VARCHAR，當對這些數(shù)據(jù)進 行UPDATE時，假如塊中的可用空間不能容納UPDATE后的數(shù)據(jù)行時，Oracle將會把此行移到其它數(shù)據(jù)塊，同時保留此數(shù)據(jù)行的ROWID不變，并 在原有塊中建一指針指向行遷移后的位置。在這種情況下讀取一行數(shù)據(jù)將需要訪問2個數(shù)據(jù)塊，從而導致性能下降。PCTF

12、REE保留的空間確實是為確保更改后的 數(shù)據(jù)行能夠仍存放于原有數(shù)據(jù)塊中,幸免行遷移的情況發(fā)生。 由此，假如PCTFREE設(shè)置不足時可能產(chǎn)生行遷移；而另一方面假如PCTFREE設(shè)置過高，將會造成空間白費。因此正確設(shè)置PCTFREE需要 對表中數(shù)據(jù)的使用進行分析。關(guān)于數(shù)據(jù)長度可不能變化或極少更新的情況，能夠采納較小的PCTFREE；關(guān)于其它大多數(shù)情況應采納稍大的PCTFREE （PCTFREE的缺省值是10，假如不行可能需預留的空間，能夠使用1525的范圍），不要為節(jié)約塊中的空間而使用較小的PCTFREE值。 PCTUSED的使用 當塊的使用的空間下降到PCTUSED后，此塊被重新放回空閑鏈表（Fr

13、eelist）中，作為后續(xù)Insert的候選塊。同樣，設(shè)置 PCTUSED需要視數(shù)據(jù)行的特性和Insert、Update、Delete的模式而定，但必須遵守的原則是：db_block_size * (100 - PCTFREE - PCTUSED)必須比行的長度大。 關(guān)于數(shù)據(jù)行長度變化較大的情況，應使用最大行長度來計算PCTUSED，同時應使用較低的PCTUSED值。因為在執(zhí)行Insert時，假如數(shù)據(jù) 塊的可用空間不能裝下一行數(shù)據(jù)，當塊的使用的空間是在PCTUSED之上，Oracle將把此塊從Freelist中移走；當塊的使用的空間是在 PCTUSED之下，Oracle將會擴展段空間。因此，P

14、CTUSED假如設(shè)得過高，將導致段的不斷擴展。 當數(shù)據(jù)行長度不大時，使用缺省的PCTUSED（40）是比較合適的；關(guān)于行長度較大的情況，最長的行有可能會占用半個以上的塊空間，現(xiàn)在可設(shè)置 PCTUSED為10。較小的PCTUSED僅在表中的數(shù)據(jù)以隨機方式被刪除，而且仍有一些行長時刻保留在塊中時，才會造成空間使用上的問題，因為這些塊 可能需要較長的時刻才能或永久不能重新被用于存放新數(shù)據(jù)。在這種應用中，假如空間利用率一直處于較低水平，則需對PCTUSED進行分析和調(diào)整。 總的講來，能夠使用以下公式來計算PCTUSED（結(jié)果為負數(shù)時取1）： PCTUSED = 100 - PCTFREE - max(

15、10, (maximum-row-size/ blocksize)*100)； PCTFREE、PCTUSED在各種應用場合的選取原則 以Insert為主的應用：小的PCTFREE，缺省的PCTUSED； 以Update為主的應用：依照行長度的變化范圍來確定PCTFREE，PCTUSED使用缺省值； Insert后不久Delete：采納小的PCTFREE，特不小的PCTUSED； 隨機Insert/Delete：依照行大小，使用上面的建議來設(shè)置； 使用Oracle8的分區(qū)技術(shù)來提高空間使用率 Oracle8中的表分區(qū)功能可用于歷史性數(shù)據(jù)的應用場合，可使用時刻或其它序列編號作為分區(qū)鍵，當舊的歷史

16、數(shù)據(jù)被刪除后，表中剩下的數(shù)據(jù)仍可保持較緊湊的存放狀態(tài)。 四、B*Tree索引段的使用 Btree索引段的結(jié)構(gòu) Btree索引段使用二叉樹結(jié)構(gòu)來組織和存放。典型的索引樹由3層結(jié)構(gòu)組成：根結(jié)點塊存放指針指向分支節(jié)點數(shù)據(jù)塊，分支節(jié)點塊存放指針指向葉 節(jié)點，葉節(jié)點塊存放真正的索引鍵值和對應數(shù)據(jù)行的ROWID。然而，最簡單的索引段能夠只有一個塊：既是根結(jié)點又是葉節(jié)點，而龐大的索引能夠有4層以上 的結(jié)構(gòu)。與表中的一行數(shù)據(jù)能夠存放到任何空閑的數(shù)據(jù)塊中不同，在二叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個鍵的值將唯一確定它存放的葉節(jié)點位置；因此相關(guān)于常規(guī)表的鏈表數(shù) 據(jù)塊組織形式，索引段具有更為嚴格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這也是索引段結(jié)構(gòu)在DM

17、L操作中更容易變形的根源。 索引數(shù)據(jù)修改的細節(jié) a) Insert： 索引數(shù)據(jù)依照鍵值插入到相應葉節(jié)點中。假如葉節(jié)點空間已滿，將創(chuàng)建新的葉節(jié)點數(shù)據(jù)塊，它稱為葉節(jié)點的split，現(xiàn)在又分為兩種情況：假如鍵值位 于索引樹的最尾部，則新葉節(jié)點只存放插入的新鍵值，它稱為991分裂，否則將執(zhí)行葉節(jié)點的5050分裂，即新塊和舊塊各存放原有50的索引數(shù)據(jù)。 b) Delete： 刪除釋放的空間可用于以后相應鍵值插入使用。單索引塊中的數(shù)據(jù)完全被刪除后，此塊放入空閑鏈表，能夠用于今后索引的split，但并不立即從索引樹中刪除，只有當此塊在索引樹的其它位置被重新使用時，它才會從原有位置上刪除并移到新位置上。 c)

18、 Update： 索引中沒有Update的操作，對鍵值的修改將對應到索引中的DeleteInsert操作。 創(chuàng)建索引的有關(guān)參數(shù) PCTFREE： 與表的PCTFREE不同，它只在索引創(chuàng)建時有效，在以后的插入操作中，此參數(shù)將不再起作用，索引數(shù)據(jù)能夠充滿整個數(shù)據(jù)塊。因此關(guān)于在已有一定數(shù)據(jù)的表上創(chuàng)建索引同時索引創(chuàng)建后存在隨機的Insert、Update操作時，指定此參數(shù)才有意義。 INITTRANS： 指定初始分配給葉節(jié)點塊的事務(wù)項槽數(shù)，每個事務(wù)（transaction）需要分配一個事務(wù)槽（slot）；它應等于葉節(jié)點塊可能的并發(fā)事務(wù)數(shù)。當塊中還有空間且事務(wù)槽不夠用時，Oracle會進行動態(tài)擴展。 MAXTRANS： 指定在葉節(jié)點中同意分配事務(wù)槽的最大值；它用于防止大量突發(fā)的并發(fā)事務(wù)占用過多的葉節(jié)點空間。 索引使用上的考慮