不均衡分区和绑定变量窥视导致的查询计划错误
[English]
作者：
fuyuncat
来源：
www.HelloDBA.com
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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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