Oracle並行操作——從串列到並行____Oracle

並行（Parallel）操作特性，是Oracle為更充分利用伺服器硬體處理資源，提高特定大資料量操作效率，應對海量生產資料而推出的一種技術特性。通常，我們進行的SQL處理都是單進程操作，對應單個CPU操作單元。所謂的並行操作，就是在軟硬體條件允許的情況下，Oracle調用多個處理單元分別進行處理，最後匯合結果的過程。對一些SQL進行有計劃的並行操作，可以顯著提高系統操作速度。

 

1、海量資料的困局

 

互連網絡時代給世界帶來很多變化，其中一項就是資訊的爆炸，資料呈幾何級數增長。資料庫隨之進入海量、洋級時代，TB級資料庫已經越來越頻繁的出現在各類型應用情境中。開發人員和DBA就不得不面對一個困局，如果處理海量資料。

 

 

在傳統時代，我們最常藉助的一個最佳化手段是索引。通過檢索較少的資料區塊，擷取到合格資料行rowid。“索引進入執行計畫，替代全表掃描”成為我們最佳化的重要導向。但是，索引路徑不是使用者最終體驗。隨著資料量的增大（單表上G），即使我們的執行計畫很完美，檢索索引+資料區塊定位的時間損耗可能依然不能滿足客戶需求。其次，一些特定系統類別型（如OLAP系統），可能就是要進行全表掃描操作，對所有資料進行檢索處理。這些場合下，傳統的索引中心最佳化就無用武之地了。

 

 

在電腦科學中，“分治”這種古老的思想一直扮演著重要地位，無論是在軟體的演算法還是在硬體的體系。近年來，硬體技術，特別是多核CPU、多CPU電腦的逐漸普及，使得多核電腦、伺服器開始出現在公司專屬應用程式領域。多核CPU和多CPU本質上就是多處理單元並行的基礎。將一個任務劃分為若干個子任務，交由不同的處理單元進行同時處理，之後將結果集合匯總，是通用的單任務多處理進程模型。應該說，並行技術是建立在軟硬體技術基礎之上的，其中硬體技術是一個決定要素。

 

2、Oracle的平行處理

 

Oracle平行處理（Parallel Processing）特性主要是針對SQL語句處理的並行。目前Oracle提供支援並行的操作包括如下類型：

 

ü        並行查詢操作；

ü        並行DDL。對資料對象的DDL操作；

ü        並行DML。進行並行的資料更新修改；

 

在具體的應用情境上，有如下情境：

 

ü        資料表、索引範圍掃描的查詢；

ü        批量增加、修改和刪除操作；

ü        資料表、索引對象的建立；

ü        “DBMS_STATS”收集統計量；

ü        備份復原管理員Recovery Manager的使用；

 

在Oracle中，一共包括三種進程Process類型，分別為客戶進程Client Process、服務進程Server Process和後台進程Background Process。其中，進行資料區塊讀取、修改寫入等實際操作的都是服務進程Server Process。Server Process是客戶進程在資料庫執行個體上的代理進程，保持著一對一的關係。由此，一般的SQL語句都是單進程串列操作的。

 

Oracle並行操作涉及的過程同一般並行操作的模型基本相似，包括處理單元和協調單元兩類進程組成。首先，處理的單一任務劃分為若干子任務。在協調進程（Coordinator）的作用下，並行操作被劃分為若干子任務，分別傳遞給多個並行服務進程進行處理。之後，各個進程將處理結果進行匯總，交付給協調進程進行組合，作為統一的結果返回。

 

並處處理在Oracle中是一個配置過程，包括很多參數配置和概念要素。其中最重要的兩個概念就是並行度和並行伺候進程池。下面分別來介紹兩個概念和相關的設定項目。

 

3、並行度和並行伺候進程池

 

並行度DOP（Degree Of Parallel）定義了進行並行操作時並行流的個數。DOP可以理解成進行平行處理時候，劃分的平行處理單元個數。但是，在實際的情況看，進行平行處理的進程個數往往是DOP的兩倍，也就是一個並行流實際上是兩個處理進程在進行處理工作。這樣的配置通常是為了實現進程之間的協調合作，緩解各個處理環節上的速度不匹配現象。

 

並行度DOP是Oracle並行操作中一個重要的配置參數。目前的Oracle版本中，支援手工配置和自動設定DOP兩種方式。如果是手工指定並行度，就需要在SQL語句上，通過hint來制定並行度的個數。自動設定DOP的含義是Oracle根據當前實際負載和並行進程池的狀況，經過計算自動的出的適應性並行度。下面是一些Oracle中與並行度相關的參數。

 

 

SQL> show parameter parallel

 

NAME                                 TYPE        VALUE

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

fast_start_parallel_rollback         string      LOW

parallel_adaptive_multi_user         boolean     TRUE

parallel_automatic_tuning            boolean     FALSE

parallel_degree_limit                string      CPU

parallel_degree_policy               string      MANUAL

parallel_execution_message_size      integer     16384

parallel_force_local                 boolean     FALSE

parallel_instance_group              string     

parallel_io_cap_enabled              boolean     FALSE

parallel_max_servers                 integer     10

parallel_min_percent                 integer     0

parallel_min_servers                 integer     0

parallel_min_time_threshold          string      AUTO

parallel_server                      boolean     FALSE

parallel_server_instances            integer     1

parallel_servers_target              integer     4

parallel_threads_per_cpu             integer     2

recovery_parallelism                 integer     0

 

 

上面參數的含義，會在本系列中逐漸使用和介紹。

 

DOP是一個設定項目，實際的並行工作還需要真是存在的進程完成。從上文的背景介紹中，一個session只對應一個Server Process，進行操作處理實際都需要Server Process來完成。平行處理中，Oracle引入了並行伺候進程池的概念。並行伺候進程池是一個進程的集合，針對需要進行平行處理的SQL操作，會從處理池中分配出適當數量的服務進程來進行處理。

 

一些與並行服務進程相關的參數，如下：

 

SQL> show parameter parallel_m

 

NAME                                 TYPE        VALUE

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

parallel_max_servers                 integer     10

parallel_min_percent                 integer     0

parallel_min_servers                 integer     0

 

 

 

4、一個並行Query的樣本

 

下面針對一個大資料量表，示範一下並行SQL的執行計畫。首先還是環境準備：

 

 

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

 

BANNER

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

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production

 

SQL> select count(*) from t;

 

  COUNT(*)

----------

     1110542

 

 

使用並行操作，最常用的方式是通過Hint進行指定（當然也可以通過對象Parallel屬性指定）。下面是沒有使用並行和使用並行兩個執行計畫的差異示範。

 

 

SQL> set linesize 10000;

SQL> set pagesize 10000;

SQL> explain plan for select * from t;

已解釋。