Oracle并行操作——并行查詢（Parallel Query）

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

Oracle的并行操作特性，本質上就是強行榨取除數據庫服務器空閑資源（主要是CPU資源），對一些高負荷大數據量數據進行分治處理。并行操作是一種非確定性的優化策略，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。當要對大數據量表進行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。如進行大容量數據表構建、索引rebuild等操作；

ü        Parallel Recovery，并行恢復。當數據庫實例崩潰重新啟動，或者進行存儲介質恢復的時候，可以啟動并行恢復技術。從而達到減少恢復時間的目的；

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，可以實現執行的并行化，從而加快執行效率；

1、并行查詢Parallel Query

并行查詢是比較基礎的技術，也是OLAP和Oracle Data Warehouse經常使用的一種并行技術。同本系列前面一直強調的要素相同，在確定使用并行技術之前，要確定軟硬件的一些先決條件：

ü        任務task必要條件。備選進行并行操作的任務task必須是一個大任務作業，比如，長時間的查詢。任務時間通?？梢砸苑昼?、小時進行計數。只有這樣的任務和需要，才值得讓我們冒險使用并行操作方案；

ü        資源閑置條件。只有在數據庫服務器資源存在閑置的時候，才可以考慮進行并行處理。如果經常性的繁忙，貿然使用并行只能加劇資源的爭用。

并行操作最大的風險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，再進行并行規劃處理。

2、環境準備

首先，準備實驗環境。由于筆者使用的一般家用PC虛擬機，所以并行度和存儲量不能反映真實條件需求，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(*)

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   1160704

選擇11gR2服務器環境，數據表T總數據量超過一百萬。

首先，我們觀察一下不使用并行的執行情況。

//提取出使用游標信息；

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

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

| Id  | Operation          | Name | Rows  | Cost (%CPU)| Time     |

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

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

|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |            |          |

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

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該執行計劃中沒有使用并行特性，進行全表掃描。執行時間為54s。

3、并行查詢計劃

首先，我們設置相應的并行度。設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置并行度屬性。

前者的優點是帶有一定的強制性和針對性。就是指定特定的SQL語句進行并行處理。這樣的優點是易于控制并行度，缺點是帶有很強的強制力，當數據量偏小的時候，使用并行優勢不大。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。

后者通過對象的屬性指定并行度。就將并行作為一種執行手段，提供給優化器進行選擇。這樣，CBO會根據系統中資源的情況和數據的實際，進行執行計劃生成。計劃中可能是并行，也可能不是并行。這樣的優點是將并行與否交予優化器CBO去判斷，缺點是并行的濫用風險。

此處，筆者設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

當啟動查詢時，Oracle中的并行伺候進程池會根據系統中的負荷和實際因素，確定分配出的并行進程數量。此時，我們可以通過視圖v$px_process來查看進程池中的連接信息。

SQL> select * from v$px_process;

SERVER_NAME STATUS           PID SPID              SID    SERIAL#

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

P000        AVAILABLE         25 5776                               

P001        AVAILABLE         26 5778                               

注意，并行伺候進程是一種特殊的Server Process，本質上是一種可共享的slave進程。專用連接模式下，一般的Server Process與Client Process是“同生共死”的關系，終身服務于一個Client Process。而伺候slave進程是通過進程池進行管理的，一旦啟動初始化，就會在一定時間內駐留在系統中，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

對應的OS中，也存在相應的真實進程伺候。

[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

由于此時查詢已經結束，對應的并行會話信息，已經消失不可見。

SQL> select * from v$px_session;

SADDR           SID    SERIAL#      QCSID  QCSERIAL# 

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但是，如果任務的時間長，是可以捕獲到對應信息的。

從上面的情況看，我們執行一個并行操作時，Oracle會從伺候進程池中獲取到對應的并行進程，來進行操作。當操作完成后，伺候進程還會等待一定時間，之后回收。

并行操作進程的資源消耗，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，我們檢查一下執行計劃信息。

SQL> set pagesize 10000;

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

_no => 1));

PLAN_TABLE_OUTPUT

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SQL_ID  2jkn7rpsbj64t, child number 1

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

select count(*) from t

Plan hash value: 3126468333

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| Id  | Operation              | Name     | Rows  | Cost (%CPU)| Time     |    TQ  |IN-OUT| PQ Distrib

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|   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 |           

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Predicate Information (identified by operation id):

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   6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)

從執行計劃的條件（6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)）中，我們可以看到任務分配，之后分別進行全表掃描。最后排序計算count，合并結果的過程。

4、結論

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

進行并行查詢最大的風險就是并行濫用和失控的出現。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程進行操作。PSQ技術的出現，就是從資源角度加入了并行控制。

當系統繁忙的時候，PSQ會將一些要進行的并行操作進入等待狀態，防止并行環境的惡化。當環境好轉之后，等待隊列中的并行語句就進入執行狀態。這個特性就可以有效的防止并行濫用的出現。