揭秘数据优化目的：数据库性能提升策略全解析

数据库性能提升策略有哪些

1、优化数据结构设计

在信息系统开发初期，程序员需考虑是否启用ORACLE数据库的分区特性，对频繁访问的数据库表是否需创建索引等。

2、优化应用程序结构设计

同样在信息系统开发初期，程序员需决定应用程序采用何种架构，是传统的Client/Server两层架构，还是Browser/Web/Database的三层架构。不同的架构对数据库资源的需求各异。

3、优化数据库SQL语句

应用程序执行最终归结为数据库中SQL语句的执行，因此SQL语句的执行效率直接决定ORACLE数据库的性能。ORACLE公司建议使用ORACLE语句优化器(OracleOptimizer)和行锁管理器(row-levelmanager)来优化SQL语句。

4、优化服务器内存分配

内存分配是在信息系统运行过程中进行优化的，数据库管理员可根据数据库运行状况调整数据库系统全局区(SGA区)的数据缓冲区、日志缓冲区和共享池的大小；还可调整程序全局区(PGA区)的大小。需要注意的是，SGA区并非越大越好，SGA区过大可能会占用操作系统内存，导致虚拟内存页面交换，反而降低系统性能。

5、优化硬盘I/O

在信息系统开发初期，数据库管理员可将同一表空间的数据文件分散存储于不同硬盘，实现硬盘间I/O负载均衡。

6、优化操作系统参数

例如：运行在UNIX操作系统上的ORACLE数据库，可调整UNIX数据缓冲池大小，每个进程可使用的内存大小等参数。

实际上，上述数据库优化策略之间存在相互联系。ORACLE数据库性能下降通常表现为用户响应时间长，需要用户长时间等待。但性能下降的原因多种多样，有时是多个因素共同导致性能下降，这就需要数据库管理员具备全面的计算机知识，能够敏锐地察觉到影响数据库性能的主要因素。此外，良好的数据库管理工具对于优化数据库性能也至关重要。

一、ORACLE数据库性能优化工具

常用的数据库性能优化工具有：

ORACLE数据库在线数据字典，ORACLE在线数据字典能够反映出ORACLE动态运行情况，对调整数据库性能大有裨益。

操作系统工具，如UNIX操作系统的vmstat，iostat等命令，可查看系统级内存和硬盘I/O使用情况，这些工具对管理员找出系统瓶颈所在有时很有帮助。

SQL语言跟踪工具(SQLTRACEFACILITY)，SQL语言跟踪工具可记录SQL语句执行情况，管理员可使用虚拟表调整实例，使用SQL语句跟踪文件调整应用程序性能。SQL语言跟踪工具将结果输出为操作系统的文件，管理员可使用TKPROF工具查看这些文件。

ORACLEEnterpriseManager(OEM)，这是一个图形的用户管理界面，用户可使用它方便地进行数据库管理，无需记住复杂的ORACLE数据库管理命令。

EXPLAINPLAN——SQL语言优化命令，使用此命令可帮助程序员编写高效的SQL语言。

二、ORACLE数据库的系统性能评估

信息系统的类型不同，关注的数据库参数也有所不同。数据库管理员需根据信息系统的类型，着重考虑不同的数据库参数。

1、在线事务处理信息系统(OLTP)，此类信息系统通常需要进行大量Insert、Update操作，如民航机票发售系统、银行储蓄系统等。OLTP系统需保证数据库的并发性、可靠性和最终用户的速度，此类系统使用的ORACLE数据库需主要考虑以下参数：

数据库回滚段是否充足？

是否需要建立ORACLE数据库索引、聚集、散列？

系统全局区(SGA)大小是否充足？

SQL语句是否高效？

2、数据仓库系统(DataWarehousing)，此类信息系统的主要任务是从ORACLE的海量数据中进行查询，得到数据之间的某些规律。数据库管理员需为此类ORACLE数据库着重考虑以下参数：

是否采用B*-索引或bitmap索引？

是否采用并行SQL查询以提高查询效率？

是否采用PL/SQL函数编写存储过程？

如有必要，需建立并行数据库以提高数据库查询效率。

三、SQL语句的调整原则

SQL语言是一种灵活的语言，相同的功能可以使用不同的语句实现，但语句的执行效率差异很大。程序员可使用EXPLAINPLAN语句比较各种实现方案，并选择最优方案。总体而言，程序员编写SQL语句需遵循以下规则：

1、尽量使用索引。例如，比较以下两条SQL语句：

语句A：SELECTdname,deptnoFROMdeptWHEREdeptnoNOTIN

(SELECTdeptnoFROMemp);

语句B：SELECTdname,deptnoFROMdeptWHERENOTEXISTS

(SELECTdeptnoFROMempWHEREdept.deptno=emp.deptno);

这两条查询语句实现的结果相同，但执行语句A时，ORACLE会对整个emp表进行扫描，未使用建立在emp表上的deptno索引；执行语句B时，由于在子查询中使用了联合查询，ORACLE仅对emp表的部分数据进行扫描，并利用了deptno列的索引，因此语句B的效率高于语句A。

2、选择联合查询的联合顺序。例如，考虑以下SQL例子：

SELECTstuffFROMtabaa,tabbb,tabcc

WHEREa.acolbetween:alowand:ahigh

ANDb.bcolbetween:blowand:bhigh

ANDc.ccolbetween:clowand:chigh

ANDa.key1=b.key1

AMDa.key2=c.key2;

在这个SQL例子中，程序员首先需要选择要查询的主表，因为主表需进行整个表数据的扫描，所以主表数据量应最小，因此例子中表A的acol列的范围应比表B和表C相应列的范围小。

这个SQL示例中，开发者起初需挑选目标主表，因主表需扫描全表数据，故主表宜数据量较小，故示例中表A的acol列的区间应小于表B和表C相应列的区间。

3、在子查询中谨慎采用IN或NOTIN指令，采用where(NOT)exists的效果更佳。

4、谨慎采用视图的合并查询，尤其是复杂视图间的合并查询。通常对视图的查询直接对数据表进行查询效果更佳。

5、可在参数文件中设定SHARED_POOL_RESERVED_SIZE参数，此参数在SGA共享池中预留一段连续内存空间，连续内存空间有利于存放大型SQL程序包。

6、ORACLE公司提供的DBMS_SHARED_POOL程序可帮助开发者将某些频繁调用的存储过程“固定”在SQL区中，防止其被内存移除。将频繁使用且占用大量内存的存储过程固定在内存中，有助于提升最终用户的响应速度。

四、CPU参数的调整

CPU是服务器的一项关键资源，服务器良好的运行状态是在高峰时段CPU使用率在90%以上。若空闲时CPU使用率已达90%以上，表明服务器CPU资源不足；若高峰时段CPU使用率仍然较低，表明服务器CPU资源较为充足。

可通过相同命令查看CPU使用情况，一般UNIX操作系统的服务器，可用sar_u命令查看CPU使用率，NT操作系统的服务器，可用NT的性能管理器查看CPU使用率。

数据库管理员可通过v$sysstat数据字典中的“CPUusedbythissession”统计项得知ORACLE数据库使用的CPU时间，通过“OSUserlevelCPUtime”统计项得知操作系统用户态下的CPU时间，通过“OSSystemcallCPUtime”统计项得知操作系统系统态下的CPU时间，操作系统总的CPU时间即为用户态和系统态时间之和。若ORACLE数据库使用的CPU时间占操作系统总CPU时间的90%以上，表明服务器CPU主要被ORACLE数据库使用，这是合理的；反之，表明服务器CPU被其他程序占用过多，ORACLE数据库无法获得更多CPU时间。

数据库管理员还可通过v$sesstat数据字典获取当前连接ORACLE数据库各会话占用的CPU时间，从而了解哪些会话消耗了较多服务器CPU。

CPU资源不足的情况时有发生：SQL语句的重解析、低效的SQL语句、锁冲突都可能导致CPU资源不足。

1、数据库管理员可执行以下语句查看SQL语句的解析情况：

SELECT*FROMV$SYSSTATWHERENAMEIN

('parsetimecpu','parsetimeelapsed','parsecount(hard)');

其中parsetimecpu是系统服务时间，parsetimeelapsed是响应时间，用户等待时间，waitetime=parsetimeelapsed_parsetimecpu

由此可得到用户SQL语句平均解析等待时间=waitetime/parsecount。这个平均等待时间应接近于0，若平均解析等待时间过长，数据库管理员可通过以下语句

SELECTSQL_TEXT,PARSE_CALLS,EXECUTIONSFROMV$SQLAREA

ORDERBYPARSE_CALLS;

来找出哪些SQL语句解析效率较低。开发者可优化这些语句，或增加ORACLE参数SESSION_CACHED_CURSORS的值。

2、数据库管理员还可通过以下语句：

SELECTBUFFER_GETS,EXECUTIONS,SQL_TEXTFROMV$SQLAREA;

查看低效的SQL语句，优化这些语句也有助于提高CPU的利用率。

3、数据库管理员可通过v$system_event数据字典中的“latchfree”统计项查看ORACLE数据库的冲突情况，若无冲突，latchfree查询结果为空。若冲突严重，数据库管理员可降低spin_count参数值，以消除高CPU使用率。

五、内存参数的调整

内存参数的调整主要指ORACLE数据库的系统全局区(SGA)的调整。SGA主要由三部分构成：共享池、数据缓冲区、日志缓冲区。

1、共享池由两部分构成：共享SQL区和数据字典缓冲区，共享SQL区是存放用户SQL命令的区域，数据字典缓冲区存放数据库运行的动态信息。数据库管理员通过执行以下语句：

select(sum(pins-reloads))/sum(pins)"LibCache"fromv$librarycache;

来查看共享SQL区的使用率。这个使用率应在90%以上，否则需要增加共享池的大小。数据库管理员还可执行以下语句：

select(sum(gets-getmisses-usage-fixed))/sum(gets)"RowCache"fromv$rowcache;

来查看数据字典缓冲区的使用率，这个使用率也应达到90%以上，否则需要增加共享池的大小。

2、数据缓冲区。数据库管理员可通过以下语句：

SELECTname,valueFROMv$sysstatWHEREnameIN('dbblockgets','consistentgets','physicalreads');

来查看数据库数据缓冲区的使用情况。查询结果可计算出数据缓冲区的使用命中率=1-(physicalreads/(dbblockgets+consistentgets))。

这个命中率应在90%以上，否则需要增加数据缓冲区的大小。

3、日志缓冲区。数据库管理员可通过执行以下语句：

selectname,valuefromv$sysstatwherenamein('redoentries','redologspacerequests');

来查看日志缓冲区的使用情况。查询结果可计算出日志缓冲区的申请失败率：

申请失败率=requests/entries，申请失败率应接近于0，否则说明日志缓冲区容量不足，需要增加ORACLE数据库的日志缓冲区。

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数据库优化有哪些策略

1、调整数据结构的设计。这部分工作在开发信息系统之前完成，开发者需考虑是否使用ORACLE数据库的分区功能，对于频繁访问的数据库表是否需要建立索引等。

1、优化数据结构布局。在构建信息系统之前，开发者需权衡是否启用ORACLE数据库的分区特性，以及是否对频繁访问的数据库表创建索引等。

2、优化应用程序架构设计。同样，在信息系统开发前期，开发者需思考应用程序将采用何种架构，是采用经典的客户端、服务器双层架构，还是采纳浏览器、网络、数据库的三层架构。

3、优化数据库SQL指令。应用程序的运行实质上依赖于数据库中SQL指令的执行，故而SQL指令的执行效率直接影响到ORACLE数据库的性能。

4、优化服务器内存配置。内存配置是信息系统运行过程中的优化调整。

5、优化硬盘输入输出。此步骤在信息系统开发阶段提前完成。数据库管理员可将属于同一表空间的数据文件分散存储于不同的硬盘，实现硬盘间的I/O负载均衡。

6、优化操作系统设置。