不均衡分区和绑定变量窥视导致的查询计划错误

周一收到生成支持人员的报告,系统上一个作业启动后很长时间没有完成,其执行时间远远大于上周的正常执行时间。接到报告后,首先检查了系统,不存在锁队列的问题。然后查询V$SESSION_LONGOPS,立即发现下面的语句正在进行长操作:

SQL代码
SELECT *   
  FROM CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION BKGSHMTRESULT   
WHERE BKGSHMTRESULT.BKG_CFM_ID = :B1   
   AND BKGSHMTRESULT.COMP_ID = :B2  

    从V$SESSION_LONGOPS看,它正在对表CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION做FULL TABLE SCAN。而表CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION是一张非常大的分区表,是我们之前做的优化建立的分区表(该案例我有在《11g新特性 ——更加灵活的分区策略》中提到,Partition Key是COMP_ID,分区策略是每个VIP用户一个分区,所有非VIP用户在DEFAULT分区)。

    这条语句的查询条件很简单,且在(BKG_CFM_ID,COMP_ID)上有建一个Global Index。通过直接对其解析查询计划,发现它能正确命中索引:

SQL代码
SQL> EXPLAIN PLAN FOR  
  2  SELECT *   
  3    FROM CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION BKGSHMTRESULT   
  4   WHERE BKGSHMTRESULT.BKG_CFM_ID = :B1   
  5     AND BKGSHMTRESULT.COMP_ID = :B2;   

Explained.   

SQL> select * from table(dbms_xplan.display());   

PLAN_TABLE_OUTPUT   
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
Plan hash value: 772272200   

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
| Id  | Operation                          | Name                         | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     | Pstart| Pstop |   
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
|   0 | SELECT STATEMENT                   |                              |     1 |   880 |     5   (0)| 00:00:01 |       |       |   
|   1 |  TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID| CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION  |     1 |   880 |     5   (0)| 00:00:01 | ROWID | ROWID |   
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN                 | CR_BKG_INTMD_PARTITION_IDX03 |     1 |       |     4   (0)| 00:00:01 |       |       |   
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   

Predicate Information (identified by operation id):   
---------------------------------------------------   

   2 - access("BKGSHMTRESULT"."BKG_CFM_ID"=TO_NUMBER(:B1) AND "BKGSHMTRESULT"."COMP_ID"=:B2)   
    但是,通过SQL_ID查询,实际的查询计划却是全表扫描:

SQL代码
SQL> select lpad(' ', 2 * (level - 1)) || operation || ' ' ||   
  2         decode(id, 0, 'Cost = ' || position) "OPERATION",   
  3         options,   
  4         object_name   
  5    from v$sql_plan   
  6   start with (sql_id = 'f0mwuqfxxmtmf' and hash_value = 3151619694 and id = 0)   
  7  connect by prior id = parent_id   
  8         and prior sql_id = sql_id   
  9         and prior hash_value = hash_value   
10   order by id, position;   

OPERATION                    OPTIONS                               OBJECT_NAME   
---------------------------- ------------------------------------- ------------------------   
SELECT STATEMENT Cost = 265   
  PARTITION LIST             SINGLE   
    TABLE ACCESS             FULL                                  CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION   
    这一现象通常是由于绑定变量窥视(Bind Variable Peeking)造成的:Peeking的变量值比较特殊,造成计算出的全表扫描代价低于索引扫描代价。为了确认问题,我们找到解析查询计划所“窥视”到的数据:

SQL代码
SQL> SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR('f0mwuqfxxmtmf', 0, 'ADVANCED'));   

PLAN_TABLE_OUTPUT   
--------------------------------------------------   
SQL_ID  f0mwuqfxxmtmf, child number 0   
-------------------------------------   
SELECT *   FROM CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION BKGSHMTRESULT  WHERE BKGSHMTRESULT.BKG_CFM_ID = :V_BKG_CFM_ID   
  AND BKGSHMTRESULT.COMP_ID = :V_COMP_ID   

Plan hash value: 3035855418   

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
| Id  | Operation             | Name                        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     | Pstart| Pstop |   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
|   0 | SELECT STATEMENT      |                             |       |       |   265 (100)|          |       |       |   
|   1 |  PARTITION LIST SINGLE|                             |     1 |   756 |   265   (1)| 00:00:04 |   KEY |   KEY |   
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL   | CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION |     1 |   756 |   265   (1)| 00:00:04 |   KEY |   KEY |   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   

Query Block Name / Object Alias (identified by operation id):   
-------------------------------------------------------------   

   1 - SEL$1   
   2 - SEL$1 / BKGSHMTRESULT@SEL$1   

Outline Data   
-------------   

  /*+   
      BEGIN_OUTLINE_DATA   
      IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS   
      OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('10.2.0.3')   
      OPT_PARAM('_complex_view_merging' 'false')   
      ALL_ROWS   
      OUTLINE_LEAF(@"SEL$1")   
      FULL(@"SEL$1" "BKGSHMTRESULT"@"SEL$1")   
      END_OUTLINE_DATA   
  */   

Peeked Binds (identified by position):   
--------------------------------------   

   1 - :V_BKG_CFM_ID (NUMBER): 592533   
   2 - :V_COMP_ID (VARCHAR2(30), CSID=873): 'BANDHK270600815'  
    可以看到,两个变量的值分别为V_BKG_CFM_ID : 592533、V_COMP_ID : 'BANDHK270600815'。使用这2个值,再重新解析查询计划,果然是全表扫描:

SQL代码
SQL> explain plan for  
  2  SELECT *   
  3    FROM CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION BKGSHMTRESULT   
  4   WHERE BKGSHMTRESULT.BKG_CFM_ID = 592533   
  5     AND BKGSHMTRESULT.COMP_ID = 'BANDHK270600815';   

Explained.   

SQL> SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY());   

PLAN_TABLE_OUTPUT   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
Plan hash value: 554208192   

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
| Id  | Operation             | Name                        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     | Pstart| Pstop |   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   
|   0 | SELECT STATEMENT      |                             |     1 |   756 |   265   (1)| 00:00:04 |       |       |   
|   1 |  PARTITION LIST SINGLE|                             |     1 |   756 |   265   (1)| 00:00:04 |   KEY |   KEY |   
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL   | CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION |     1 |   756 |   265   (1)| 00:00:04 |    14 |    14 |   
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------   

Predicate Information (identified by operation id):   
---------------------------------------------------   

   2 - filter("BKGSHMTRESULT"."BKG_CFM_ID"=592536)   
    注意到在查询条件中存在Partition Key:COMP_ID,因此查询计划中存Partition List Single,仅对所在分区(14)查询。,这里的Full Table Scan实际上是对一个分区的Full Scan,而'BANDHK270600815'正是一个VIP用户。我们再看该分区上的statistics数据:

SQL代码
SQL> select num_rows, blocks from DBA_tab_statistics where table_name = 'CR_BKG_INTMD_SHMT_PARTITION' and owner = 'CS2_PARTY_OWNER' and partition_name = 'P_COMP_BANDHK270600815';   

  NUM_ROWS     BLOCKS   
---------- ----------   
        18          8   
    分区上的数据非常少,因此这个Full Scan的Cost不高,解析出的查询计划为Full Table Scan,当数据落入DEFAULT分区(最大分区),其查询计划仍为Full Scan,从而导致了性能问题!继续查询,发现还存在少数几个分区的数据也非常少。这一结果和当初我们做POC时的有出入:在POC中,所有VIP用户的数据都在10K以上,但生产环境上却出现数据量极少的VIP用户。这一问题恐怕需要从开发那边BA/SA找答案了。作为DBA,我们的当前的任务就是如何避免再次发生由此引发的性能问题。

    由于我们的系统是工作日(周一到周五)运行,每周系统都会重启。因此,在周一很多语句都会被硬解析。这样的话,很难避免在硬解析时,窥视的数据再次落入这些小分区内。要避免再次造成性能问题,可以考虑以下方法:

相关语句上加HINT,强制使用索引。但是这样的修改涉及面太大,且如果将来Schema发生变化,代码维护更新困难;
用Stored Outline为语句固定查询计划。其缺点和第一点差不多;
禁用Bind Variable Peeking。因为我们的系统会每周重启,如果在db level禁用,风险较大,所以我们考虑在session level禁用。因为该模块的代码都是通过Package调用的,所以修改的代码量非常少:在入口函数上加上以下语句。
SQL代码
execute immediate 'alter session set "_OPTIM_PEEK_USER_BINDS" = false';  
后记

    此案例涉及两个问题值得注意:

分区的平衡问题。如果分区之间的数据量存在很大差异,在绑定变量窥视被启用(默认)的情况下,硬解析出来的查询计划在不同分区上的性能差异可能非常大;
绑定变量窥视其目的主要是帮助CBO下更加精确的计算出查询计划代价。但是,因为这依赖于被“窥视”的变量值,因而也为查询计划带来了不稳定性。数据的不平衡、分区的不平衡都可能会因为这种不稳定性而导致性能风险。   
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P4 | 发表于 2010-11-17 21:16:50
老师我有点疑惑,绑定变量窥视是11g的新特性,既然已经打开了绑定变量窥视,那也就是说ORACLE不信任传入的变量,需要进行检查,而且谓词条件中指定了partition key作为条件,那么在执行查询时ORACLE会根据传入的值先去做绑定变量窥视,也就是说ORACLE不依赖与早先的执行计划,如果传入的COMP_ID 的变量值落在了default分区,那为什么还是使用了原先的执行计划呢?那岂不是绑定变量窥视没有起到应有的作用?
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P4 | 发表于 2010-11-18 16:00:33
这个应该是10g的情况
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P6 | 发表于 2010-11-18 17:07:22
看一下论坛的帖子,11g采用的自适用算法,解决了绑定变量造成糟糕的执行计划的问题。
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