解决棘手SQL性能问题,我的SQLT使用心得

一、SQLT背景介绍

SQLTXPLAIN(简称SQLT)是ORACLE COE提供的一款SQL性能诊断工具,SQLT主要方法是通过输入的一个SQL语句,从而生成一组诊断文件,这些文件用于诊断性能较差的或产生错误结果(WRONG RESULTS)的SQL。

SQLT产生的诊断文件内容包括执行计划、统计信息、CBO的参数、10053文件、性能变化的历史等需要诊断SQL性能的一系列文件,而且SQLT还提供一系列工具,比如快速绑定SQL执行计划的工具。

SQLT主要使用场合是在需要快速绑定SQL执行计划,或者一些和参数、BUG等相关的疑难SQL分析中。

二、SQLT家族简介

SQLT主要包含下列方法:

SQLT为一个SQL语句提供了下面 7种主要方法来生成诊断详细信息XTRACT,XECUTE,XTRXEC,XTRSBY,XPLAIN,XPREXT和XPREXC。XTRACT,XECUTE,XTRXEC,XTRSBY,XPREXT和XPREXC处理绑定变量和会做 bind peeking(绑定变量窥视),但是XPLAIN不会。这是因为XPLAIN是基于EXPLAIN PLAN FOR 命令执行的,该命令不做 bind peeking。

因此,如果可能请避免使用XPLAIN,除了XPLAIN的bind peeking限制外,所有这 7种主要方法都可以提供足够的诊断详细信息,对性能较差或产生错误结果集的SQL进行初步评估。如果该SQL仍位于内存中或者Automatic Workload Repository (AWR) 中,请使用XTRACT或XTRXEC,其他情况请使用XECUTE。对于Data Guard或备用只读数据库,请使用XTRSBY。仅当其他方法都不可行时,再考虑使用XPLAIN。XPREXT和XPREXC是类似于XTRACT和XECUTE,但为了提高SQLT的性能它们禁了一些SQLT的特性。

几种主要方法的关系如下:

其中XTRXEC包括了XTRACT和XECUTE方法,实际上它会同时执行这两个方法生成对应的文件。使用这些方法后,会生成文件,自动打包。

SQLT的详细内容请参考MOS文档:SQLT 使用指南 (Doc ID 1677588.1),本文重点说下SQLT里比较有用的方法(本文内容的环境是11.2.0.3)。

三、SQLT宝剑出鞘

1、SQLT生成诊断文件

生成诊断文件使用的是sqlt/run目录下的文件,此目录下还有SQLHC健康检查的脚本。这里看一个例子:

SQL text:
select *
  from test1
 where test1.status in (select test2.status from test2 
                  where object_name like 'PRC_TEST%');

这是条简单的子查询SQL,其中test1的status有索引,而且status有倾斜分布如下:

dingjun123@ORADB> select status,count(*)
  2  from test1
  3  group by status;

STATUS    COUNT(*)
------- ----------
INVALID          6
VALID        76679
--子查询结果是INVALID
dingjun123@ORADB> select test2.status from test2 
  2                    where object_name like 'PRC_TEST%'
  3  ;

STATUS
-------
INVALID
INVALID

子查询中的语句返回的正好是INVALID,那么可以预测,此语句应该是用子查询结果驱动表test1,走test.status列的索引,正常的应该是走nested loops。OK,那么我们看看执行计划:

执行计划令人费解,要知道,对于表的统计信息是最新的且采样比例100%,而且也收集了STATUS列的直方图,为什么还走HASH JOIN,而且TEST1还走全表呢?先用SQLT诊断下,到sqlt/run目录下找到对应的脚本,然后输入SQLID,之后会将生成的文件打包。

dingjun123@ORADB> @sqltxtrxec
PL/SQL procedure successfully completed.
Elapsed: 00:00:00.00

Parameter 1:
SQL_ID or HASH_VALUE of the SQL to be extracted (required)

Enter value for 1: aak402j1r6zy3

Paremeter 2:
SQLTXPLAIN password (required)

Enter value for 2: XXXXXX
PL/SQL procedure successfully completed.
Elapsed: 00:00:00.00
Value passed to sqltxtrxec:
SQL_ID_OR_HASH_VALUE: "aak402j1r6zy3"

解压文件,即可看到如下内容:

这里我们主要看main文件,这是主要内容以及10053等。

首先打开main文件,可以看到主要诊断内容:

可以看到,包括CBO的环境,执行计划以及历史执行信息,表,索引等对象统计信息都在这个main文件中,大部分时候可以通过此文件,了解SQL效率不佳的原因,比如执行计划变坏的时间段内正好收集了统计信息,那么可以快速定位可能是统计信息收集不正确导致的。

一般情况下,都是先看执行计划,通过Plans目录找到Execution Plans,可以点那些+,会显示对应的统计信息等内容:

在统计信息正确的情况下,CBO估算的返回结果行是76685行,而实际结果是6行,估算是实际的12781倍,这显然是有问题的。可以点开对应的+,看看统计信息:

TEST1的STATUS列收集了直方图,而且是100%采样,没有任何问题。到此,这个简单的SQL很可能的情况就是:

  • CBO的缺陷,无法准确估算对应的结果集的cardinality;
  • CBO的BUG或参数设置原因。

针对以上两种情况,后面会介绍解决方法,这里先说下,为什么这里走了HASH JOIN,TEST1走了FULL TABLE SCAN,结果集的cardinality估算的结果正好是TEST1的行数呢,原因在于:

  • TEST1的STATUS有直方图;
  • 子查询结果查询出STATUS,但是查询结果的STATUS值在没有执行之前是未知的,也就是可能是INVALID也可能是VALID。

综合以上因素,CBO无法在运行期之前预知结果的具体值,从而导致优化器缺陷,走了不佳的执行计划(12C的apative plan可以解决这个问题)。

既然知道是这个原因,那么,就采用SQL PROFILE绑定就可以了,详细内容见下节。

2、SQLT快速绑定执行计划

SQL PROFILE可以使用SQLT工具快速绑定,SQL PROFILE就是对SQL增加了一系列HINTS,好处是不需要改写SQL,可以在数据库里直接管理。

对于COE工具SQL PROFILE绑定有两类:

  • 直接绑定:针对执行计划经常突变的,历史中有好的执行计划,当前走的执行计划差,直接绑定即可。
  • 替换绑定:针对执行计划一直较差,没有好的执行计划作为参考,可通过添加hints让其走好的执行计划,然后通过coe工具手动修改文件或coe_load_sql_profile或者编写存储过程绑定到好的执行计划上。

注意:如果SQL没有绑定变量,则通过coe_xfr_sq\l_profile生成的文件需要修改force_match=>true,手动编写存储过程或者coe_load_sql_profile做替换绑定的也需要修改force_match=>true,以让所有SQL结构相同(字面量条件不同)的SQL都绑定上好的执行计划。

(对应的绑定计划的脚本在sqlt/utl目录下)

下面分别说说这两种绑定方式:

1)使用coe_xfr_sql_profile脚本直接绑定

针对SQL执行计划经常突变,当计划变差时候,快速绑定到效率高的执行计划中。如下例:运行code_xfr_sql_profile然后输入sql_id:

SQL> @coe_xfr_sql_profile.sql

Parameter 1:
SQL_ID (required)
Enter value for 1: 0hzkb6xf08jhw


PLAN_HASH_VALUE AVG_ET_SECS
--------------- -----------
     3071332600        .006   --效率高的计划
       40103161        653

Parameter 2:         ---------------次数输入需要绑定的PLAN_HASH_VALUE,显然我们输入3071332600  
PLAN_HASH_VALUE (required)

Enter value for 2:

最后生成文件,执行。

注意:如果SQL没有使用绑定变量,需要将生成文件的force_match => FALSE中的FALSE改成TRUE。

2)使用coe_load_sql_profile做替换绑定

3.1中的例子是由于CBO的缺陷导致无法判定子查询结果,从而导致走错了执行计划,这里在12c之前需要绑定执行计划,因为没有现成的执行计划,所以需要自己写hints构造一条正确执行计划的SQL,然后通过SQLT的替换绑定,将正确执行计划绑定到原SQL中去。

先将原始SQL通过增加hints,让其执行计划正确,改造后的SQL如下:

select/*+
      BEGIN_OUTLINE_DATA
      USE_NL(@"SEL$5DA710D3" "TEST1"@"SEL$1")
      LEADING(@"SEL$5DA710D3" "TEST2"@"SEL$2" "TEST1"@"SEL$1")
      INDEX_RS_ASC(@"SEL$5DA710D3" "TEST2"@"SEL$2" ("TEST2"."OBJECT_NAME"))
      INDEX_RS_ASC(@"SEL$5DA710D3" "TEST1"@"SEL$1" ("TEST1"."STATUS"))
      OUTLINE(@"SEL$2")
      OUTLINE(@"SEL$1")
      UNNEST(@"SEL$2")
      OUTLINE_LEAF(@"SEL$5DA710D3")
      ALL_ROWS
      DB_VERSION('11.2.0.3')
      OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('11.2.0.3')
      IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS
      END_OUTLINE_DATA
  */ *
  from test1
 where test1.status in (select test2.status from test2 
                  where object_name like 'PRC_TEST%');

然后使用coe_load_sql_profile脚本做替换绑定,输入原始的sql_id和替换的sql_id:

dingjun123@ORADB> @coe_load_sql_profile
Parameter 1:
ORIGINAL_SQL_ID (required)

Enter value for 1: aak402j1r6zy3

Parameter 2:
MODIFIED_SQL_ID (required)

Enter value for 2: 6rbnw92d7djwk

     PLAN_HASH_VALUE          AVG_ET_SECS
-------------------- --------------------
           313848035                 .001

Parameter 3:
PLAN_HASH_VALUE (required)

Enter value for 3: 313848035

Values passed to coe_load_sql_profile:
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ORIGINAL_SQL_ID: "aak402j1r6zy3"
MODIFIED_SQL_ID: "6rbnw92d7djwk"
PLAN_HASH_VALUE: "313848035"
…

再次执行原始语句,可以看到,绑定执行计划成功,已经走了索引和NESTED LOOPS。

SQLT的快速绑定执行计划,在处理突发SQL性能问题中使用广泛,的确是一个非常好的工具,犹如宝剑出鞘,削铁如泥。

3、XPLORE快速诊断参数设置问题

某天晚上某系统一重要语句,迁移到新库后执行1小时都没有结果,原先很快(1s左右),业务人员焦急万分。对应的语句如下:

SELECT
    *
     FROM (SELECT A.ID, A.TEL_ID, A.PRE_CATE_ID, A.INSERT_TIME, A.REMARK1
             FROM TAB_BN_TEST_LOG A,
                  (SELECT TEL_ID, MIN(INSERT_TIME) AS INSERT_TIME
                     FROM TAB_BN_TEST_LOG
                    WHERE INSERT_TIME > '08-APR-19'
                      AND ID NOT IN
                          (SELECT IMEI FROM TX_MM_LOG_201907 WHERE TID = '10')
                    GROUP BY TEL_ID) B
            WHERE A.TEL_ID = B.TEL_ID
              AND A.INSERT_TIME = B.INSERT_TIME
              AND A.ID NOT IN
                  (SELECT IMEI FROM TX_MM_LOG_201907 WHERE TID = '10')
            ORDER BY INSERT_TIME)
    WHERE ROWNUM < 200

查看执行计划:

执行计划中出现FILTER,也就是子查询无法unnest,由于使用的是NOT IN,但是回头一想,这是11g,有null aware特性,应该不会出现FILTER才对,而且使用hints也无效。那么首先想到的就是检查null aware参数是否设置,经过检查:

完全没有问题,那么在收集统计信息、SQL PROFILE、可以想到的参数设置都没有问题情况下,如何解决呢?

由于查询转换受众多参数设置影响,虽然null aware已经开启,但是可能受其它参数或fix control设置影响,因此,这里可以使用SQLT的神器XPLORE分析,它会将已知参数、已知bug对应的fix control逐一重新设置一遍,然后生成对应的执行计划,最后生成一个html文件,通过查看执行计划,找到对应的参数或者BUG。

SQLT XPLORE中有XEXCUTE、XPLAIN等众多方法,对于慢的语句,建议使用XPLAIN方法。然后查看分析结果与目标计划匹配的设置,从而找出问题。

使用XPLORE,可以参考sqlt/utl/xplore中的readme.txt。这里需要将对应的SQL内容里加上:/* ^^unique_id */。

最终,生成的XPLORE文件内容如下:

有8个执行计划的PLAN_HASH_VALUE,对应的点进去,找到正确的执行计划对应的参数设置:

最终找到,原来和_optimizer_squ_bottomup参数有关,这个参数,系统设置成FALSE,导致此子查询无法进行null aware查询转换,重新设置后语句执行恢复到正常时间。

针对这样的情况,如果一个个参数去对比分析,必然耗时很长,使用SQLT的XPLORE神器,可以快速找到对应的参数设置或已知BUG问题,比如一些新特性导致的SQL性能问题、SQL产生错误的结果等,都可以通过XPLORE分析,快速找到对应的参数,然后重新设置。

最后做个总结:SQLT里还有很多其他的功能,可以通过MOS查看对应的文章,SQLT在解决棘手的SQL性能问题时,的确是一把利器,犹如宝剑出鞘,SQL性能问题无所遁形。

作者介绍

丁俊,新炬网络首席性能优化专家,SQL审核产品经理。《剑破冰山-Oracle开发艺术》副主编,ITPUB开发版资深版主,十余年电信行业从业经验。

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