什么时候使用绑定变量性能反而更差
[English]
作者：
fuyuncat
来源：
www.HelloDBA.com
分享到
当我在做培训时，在解释绑定变量的好处时，大家都比较容易理解。但是，对于并不是任何时候绑定变量都是最优的。这一点很多人不是和理解。下面就讨论一下在什么时候会出现绑定变量会使性能变差。
扫描成本和OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ
我们知道，在CBO模式下，Oracle会计算各个访问路径的代价，采用最小代价的访问路径作为语句的执行计划。而对于索引的访问代价的计算，需要根据一个系统参数OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ来转换为与全表扫描代价等价的一个值。这是什么意思呢？我们先稍微解释一下这个参数：OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ。它的值是一个百分比，默认是100，取值范围是1～10000。当估算索引扫描代价时，会将索引的原始代价值乘以这个百分比，将换算后的值作为与全表扫描代价比较的值。也就是说，当这个值为100时，计算出的索引扫描代价就是它的原始代价：
COST_COM = COST_ORG * OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ/100
看以下例子：
SQL> create table T_PEEKING (a NUMBER, b char(1), c char(2000));Table created.SQL>SQL> create index T_PEEKING_IDX1 on T_PEEKING(b);Index created.SQL> begin2 for i in 1..1000 loop3 insert into T_PEEKING values (i, 'A', i);4 end loop;56 insert into T_PEEKING values (1001, 'B', 1001);7 insert into T_PEEKING values (1002, 'B', 1002);8 insert into T_PEEKING values (1003, 'C', 1003);910 commit;11 end;12 /PL/SQL procedure successfully completed.注意，我们给索引字段B插入的值中只有3个distinct值，记录数是1003，它的集的势很高（1003/3）=334。关于集的势的计算，可以参考我的另外一篇文档《关于集的势的计算》。
SQL>SQL> analyze table T_PEEKING compute statistics for table for all indexes for all indexed columns;Table analyzed.SQL>我们看下索引扫描的代价是多少：
SQL> show parameter OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJNAME TYPE VALUE------------------------------------ ----------- ------------------------------optimizer_index_cost_adj integer 100SQL> delete from plan_table;0 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select /*+index(a T_PEEKING_IDX1)*/ * from T_PEEKING a where b = :V;Explained.SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id7 ;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=113TABLE ACCESS BY INDEX ROWID T_PEEKINGINDEX RANGE SCAN T_PEEKING_IDX1SQL>
再看全表扫描的代价是多少：
SQL> delete from plan_table;3 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select /*+full(a)*/ * from T_PEEKING a where b = :V;Explained.SQL>SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id7 ;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=75TABLE ACCESS FULL T_PEEKINGSQL>
这时，我们可以计算得出让优化器使用索引（无提示强制）的OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ值应该 < ROUND(COST_FTS/COST_IDX*100) = ROUND(75/113*100) = 66，而大于66则会使用全表扫描：
SQL> alter system set OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ=67;System altered.SQL>SQL> delete from plan_table;2 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select * from T_PEEKING a where b = :V;Explained.SQL>SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=75TABLE ACCESS FULL T_PEEKINGSQL>SQL>SQL> alter system set OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ=66;System altered.SQL>SQL> delete from plan_table;2 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select * from T_PEEKING a where b = :V;Explained.SQL>SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=75TABLE ACCESS BY INDEX ROWID T_PEEKINGINDEX RANGE SCAN T_PEEKING_IDX1可以看出，在使用绑定变量时，参数OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ对于是否选择索引会有重要的影响。
这里我们暂且不讨论索引扫描的原始成本是如何计算得出的。但是有一点很重要，在使用绑定变量时，计算出的成本是平均成本。在我们上面的例子中，字段B的值只有3个："A"、"B"、"C"，其中A最多，1003行中有1000行。因此，在索引上扫描值为A记录的成本为1000/1003 * 索引全扫描成本 ≈索引全扫描成本，我们看下它的成本是多少：
SQL> alter system set OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ=100;System altered.SQL>SQL> delete from plan_table;2 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select /*+index(a T_PEEKING_IDX1)*/* from T_PEEKING a where b = 'A';Explained.SQL>SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=336TABLE ACCESS BY INDEX ROWID T_PEEKINGINDEX RANGE SCAN T_PEEKING_IDX1
可以看到，它的成本是336。因此索引的平均成本是(336 * 1003/1000) / 3 ≈ 113，也就是使用绑定变量使的成本。而扫描其它两个值"B"和"A"时代价就非常小。
SQL> alter system set OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ=100;System altered.SQL>SQL> delete from plan_table;3 rows deleted.SQL>SQL> explain plan for select /*+index(a T_PEEKING_IDX1)*/* from T_PEEKING a where b = 'B';Explained.SQL>SQL> select lpad(' ', 2*(level-1))||operation||' '||options||' '||2 object_name||' '||decode(id, 0, 'Cost='||position) "Query3 Plan_Table"4 from plan_table5 start with id = 06 connect by prior id = parent_id;QueryPlan_Table--------------------------------------------------------------------------------SELECT STATEMENT Cost=2TABLE ACCESS BY INDEX ROWID T_PEEKINGINDEX RANGE SCAN T_PEEKING_IDX1
因为计算的成本是平均成本（相对实际扫描某个值的成本，平均成本更接近全表扫描成本），因此在创建查询计划时，使用绑定变量将更加容易受到参数OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ影响，特别是上面的这种情况（即索引字段的集的势非常高时）下，平均代价与实际扫描某个值代价相差非常远。这种情况下，OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ对不使用绑定变量查询影响就非常小（因为索引代价不是比全表扫描成本大很多就是小很多），不管扫描哪个值，不使用绑定变量将更加容易选择到合理的查询计划。
绑定变量窥视
在了解了参数OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ的作用后。再了解一个对查询计划，特别是使用绑定变量时会产生重大影响的特性：绑定变量窥视（Bind Variables Peeking）。
绑定变量窥视是9i以后的一个新特性。它使CBO优化器在计算访问代价时，将绑定变量传入的值考虑进去，从而计算出更合理的成本（否则，将会计算平均成本）。看下面例子：
SQL> conn sys/sys as sysdbaConnected.SQL>SQL> alter system set OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ=60;System altered.SQL> analyze table T_PEEKING compute statistics for table for all indexes for all indexed columns;Table analyzed.SQL>SQL> set autot traceSQL>SQL> alter session set sql_trace = true;Session altered.SQL>SQL> var v char(1)SQL>SQL> exec :v := 'A';PL/SQL procedure successfully completed.SQL>SQL> select * from T_PEEKING a where b = :V;1000 rows selected.SQL>SQL> alter session set sql_trace = false;Session altered.用TKPROF处理生成的trace文件。因为在存在绑定变量窥视时，autotrace或者explain plan可能不会显示正确的查询计划，需要tkprof来处理sql trace。
tkprof fuyuncat_ora_5352.trc aaa.txt
此时OPTIMIZER_INDEX_COST_ADJ是60，根据上面的结论，似乎查询计划应该选择扫描索引。但是，这里给绑定变量赋了值"A"，这时，优化器会“窥视”到这个值，并且在计算扫描成本时按照这个值的成本来计算。因此，得出的查询计划是全表扫描，而不是扫描索引，靠tkprof分析的结果：
select *fromT_PEEKING a where b = :Vcall count cpu elapsed disk query current rows------- ------ -------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------Parse 1 0.00 0.00 0 0 0 0Execute 1 0.00 0.00 0 0 0 0Fetch 68 0.01 0.07 0 406 0 1000------- ------ -------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------total 70 0.01 0.08 0 406 0 1000Misses in library cache during parse: 1Optimizer mode: CHOOSEParsing user id: SYSRows Row Source Operation------- ---------------------------------------------------1000 TABLE ACCESS FULL T_PEEKING (cr=406 pr=0 pw=0 time=5052 us)*************************************************************************
但是，绑定变量窥视对一条语句只会使用一次。就是说，在第一次解析语句时，将绑定变量值考虑进去计算成本生成查询计划。以后在执行该语句时都采用这个查询计划，而不再考虑以后绑定变量的值是什么了。
SQL> conn sys/sys as sysdbaConnected.SQL>SQL>SQL> set autot traceSQL>SQL> alter session set sql_trace = true;Session altered.SQL>SQL> var v char(1)SQL>SQL> exec :v := 'B';PL/SQL procedure successfully completed.SQL>SQL> select * from T_PEEKING a where b = :V;1000 rows selected.SQL>SQL> alter session set sql_trace = false;Session altered.
再用tkprof分析生成的trace文件，看到尽管这里的值是"B"，选择索引扫描会更优，但分析结果中查询计划还是使用全表扫描：
select *fromT_PEEKING a where b = :Vcall count cpu elapsed disk query current rows------- ------ -------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------Parse 1 0.00 0.00 0 0 0 0Execute 1 0.00 0.00 0 0 0 0Fetch 2 0.00 0.00 0 340 0 2------- ------ -------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------total 4 0.00 0.00 0 340 0 2Misses in library cache during parse: 0Optimizer mode: CHOOSEParsing user id: SYSRows Row Source Operation------- ---------------------------------------------------2 TABLE ACCESS FULL T_PEEKING (cr=340 pr=0 pw=0 time=1005 us)
因此，这种情况下使用绑定变量也会导致无法选择最优的查询计划。
综上，我们可以得出一个结论：在对建有索引的字段（包括字段集），且字段（集）的集的势非常大时，使用绑定变量可能会导致查询计划错误，因而会使查询效率非常低。