Oracle并行操作——并行查询（Parallel Query）

“Parallel Query option is essentially nonscalable”——《Practical Oracle8i：Building Efficient Database》

Oracle的并行操作特性，本质上就是强行榨取除数据库服务器空闲资源（主要是CPU资源），对一些高负荷大数据量数据进行分治处理。并行操作是一种非确定性的优化策略，在选择的时候要小心对待。目前，使用并行操作特性的主要有下面几个方面：

ü        Parallel Query：并行查询，使用多个操作系统级别的Server Process来同时完成一个SQL查询；

ü        Parallel DML：并行DML操作。类似于Parallel Query。当要对大数据量表进行DML操作，如insert、update和delete的时候，可以考虑使用；

ü        Parallel DDL：并行DDL操作。如进行大容量数据表构建、索引rebuild等操作；

ü        Parallel Recovery，并行恢复。当数据库实例崩溃重新启动，或者进行存储介质恢复的时候，可以启动并行恢复技术。从而达到减少恢复时间的目的；

ü        Procedural Parallel，过程代码并行化。对我们编写的代码片段、存储过程或者函数，可以实现执行的并行化，从而加快执行效率；

1、并行查询Parallel Query

并行查询是比较基础的技术，也是OLAP和Oracle Data Warehouse经常使用的一种并行技术。同本系列前面一直强调的要素相同，在确定使用并行技术之前，要确定软硬件的一些先决条件：

ü        任务task必要条件。备选进行并行操作的任务task必须是一个大任务作业，比如，长时间的查询。任务时间通常可以以分钟、小时进行计数。只有这样的任务和需要，才值得让我们冒险使用并行操作方案；

ü        资源闲置条件。只有在数据库服务器资源存在闲置的时候，才可以考虑进行并行处理。如果经常性的繁忙，贸然使用并行只能加剧资源的争用。

并行操作最大的风险在于并行争用引起的效率不升反降。所以，要在确定两个前提之后，再进行并行规划处理。

2、环境准备

首先，准备实验环境。由于笔者使用的一般家用PC虚拟机，所以并行度和存储量不能反映真实条件需求，见谅。

SQL> select * from v$version where rownum<2;

BANNER

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Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production

SQL> select count(*) from t;

  COUNT(*)

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选择11gR2服务器环境，数据表T总数据量超过一百万。

首先，我们观察一下不使用并行的执行情况。

//提取出使用游标信息；

SQL> select sql_text, sql_id, version_count from v$sqlarea where sql_text like 'select count(*) from t%';

SQL_TEXT                       SQL_ID        VERSION_COUNT

------------------------------ ------------- -------------

select count(*) from t         2jkn7rpsbj64t             2

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced', cursor_child_no => 0));

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID  2jkn7rpsbj64t, child number 0

-------------------------------------

select count(*) from t

Plan hash value: 2966233522

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| Id  | Operation          | Name | Rows  | Cost (%CPU)| Time     |

-------------------------------------------------------------------

|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |  4464 (100)|          |

|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |            |          |

|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T    |  1160K|  4464   (1)| 00:00:54 |

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该执行计划中没有使用并行特性，进行全表扫描。执行时间为54s。

3、并行查询计划

首先，我们设置相应的并行度。设置并行度有两种方式，一种是使用hint加在特定的SQL语句上。另一种是对大对象设置并行度属性。

前者的优点是带有一定的强制性和针对性。就是指定特定的SQL语句进行并行处理。这样的优点是易于控制并行度，缺点是带有很强的强制力，当数据量偏小的时候，使用并行优势不大。而且如果是显示指定并行度，又会带来移植伸缩性差的缺点。

后者通过对象的属性指定并行度。就将并行作为一种执行手段，提供给优化器进行选择。这样，CBO会根据系统中资源的情况和数据的实际，进行执行计划生成。计划中可能是并行，也可能不是并行。这样的优点是将并行与否交予优化器CBO去判断，缺点是并行的滥用风险。

此处，笔者设置自动确定并行度的方式。

SQL> alter table t parallel;

Table altered

SQL> select count(*) from t;

  COUNT(*)

----------

   1160704

当启动查询时，Oracle中的并行伺候进程池会根据系统中的负荷和实际因素，确定分配出的并行进程数量。此时，我们可以通过视图v$px_process来查看进程池中的连接信息。

SQL> select * from v$px_process;

SERVER_NAME STATUS           PID SPID              SID    SERIAL#

----------- --------- ---------- ------------------------ ---------- ----------

P000        AVAILABLE         25 5776                               

P001        AVAILABLE         26 5778                               

注意，并行伺候进程是一种特殊的Server Process，本质上是一种可共享的slave进程。专用连接模式下，一般的Server Process与Client Process是“同生共死”的关系，终身服务于一个Client Process。而伺候slave进程是通过进程池进行管理的，一旦启动初始化，就会在一定时间内驻留在系统中，等待下次并行处理到来。

此时，我们检查v$process视图，也可以找到对应的信息。

SQL> select * from v$process;

PID SPID          PNAME USERNAME           SERIAL# PROGRAM       

-------- ---------- ------------------------ ----- --------------- ---------- -------------------------------

25 5776           P000  oracle                  13 oracle@oracle11g (P000)     

26 5778           P001  oracle                   6 oracle@oracle11g (P001)     

（篇幅原因，有省略……）

32 rows selected

对应的OS中，也存在相应的真实进程伺候。

[oracle@oracle11g ~]$ ps -ef | grep oracle

（篇幅原因，有省略……）

oracle    5700     1  0 17:29 ?        00:00:02 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle    5723     1  0 17:33 ?        00:00:00 ora_smco_wilson

oracle    5764     1  2 17:40 ?        00:00:05 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle    5774     1  0 17:42 ?        00:00:00 oraclewilson (LOCAL=NO)

oracle    5776     1  0 17:43 ?        00:00:00 ora_p000_wilson

oracle    5778     1  0 17:43 ?        00:00:00 ora_p001_wilson

oracle    5820     1  1 17:44 ?        00:00:00 ora_w000_wilson

由于此时查询已经结束，对应的并行会话信息，已经消失不可见。

SQL> select * from v$px_session;

SADDR           SID    SERIAL#      QCSID  QCSERIAL# 

-------- ---------- ---------- ---------- ----------

但是，如果任务的时间长，是可以捕获到对应信息的。

从上面的情况看，我们执行一个并行操作时，Oracle会从伺候进程池中获取到对应的并行进程，来进行操作。当操作完成后，伺候进程还会等待一定时间，之后回收。

并行操作进程的资源消耗，通过v$px_sysstat视图查看。

SQL> col statistic for a30;

SQL> select * from v$px_process_sysstat;

STATISTIC                           VALUE

------------------------------ ----------

Servers In Use                          0

Servers Available                       0

Servers Started                         2

Servers Shutdown                        2

Servers Highwater                       2

Servers Cleaned Up                      0

Server Sessions                         6

Memory Chunks Allocated                 4

Memory Chunks Freed                     0

Memory Chunks Current                   4

Memory Chunks HWM                       4

Buffers Allocated                      30

Buffers Freed                          30

Buffers Current                         0

Buffers HWM                             8

15 rows selected

下面，我们检查一下执行计划信息。

SQL> set pagesize 10000;

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('2jkn7rpsbj64t',format => 'advanced',cursor_child

_no => 1));

PLAN_TABLE_OUTPUT

----------------------------------------------------------------------------------------------------

SQL_ID  2jkn7rpsbj64t, child number 1

-------------------------------------

select count(*) from t

Plan hash value: 3126468333

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| Id  | Operation              | Name     | Rows  | Cost (%CPU)| Time     |    TQ  |IN-OUT| PQ Distrib

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|   0 | SELECT STATEMENT       |          |       |  2478 (100)|          |        |      |           

|   1 |  SORT AGGREGATE        |          |     1 |            |          |        |      |           

|   2 |   PX COORDINATOR       |          |       |            |          |        |      |           

|   3 |    PX SEND QC (RANDOM) | :TQ10000 |     1 |            |          |  Q1,00 | P->S | QC (RAND) 

|   4 |     SORT AGGREGATE     |          |     1 |            |          |  Q1,00 | PCWP |           

|   5 |      PX BLOCK ITERATOR |          |  1160K|  2478   (1)| 00:00:30 |  Q1,00 | PCWC |           

|*  6 |       TABLE ACCESS FULL| T        |  1160K|  2478   (1)| 00:00:30 |  Q1,00 | PCWP |           

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Predicate Information (identified by operation id):

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   6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)

从执行计划的条件（6 - access(:Z>=:Z AND :Z<=:Z)）中，我们可以看到任务分配，之后分别进行全表扫描。最后排序计算count，合并结果的过程。

4、结论

Oracle Parallel Query是经常使用到的一种并行操作技术。相对于DDL、DML等类型操作，并行查询更可以作为系统功能的一个步骤来进行。

进行并行查询最大的风险就是并行滥用和失控的出现。这也是Oracle一直致力解决的问题。在Oracle11gR2中，引入了Parallel Statement Queuing（PSQ）技术特性。通常，只要并行伺候池允许，Oracle会引入尽可能多的并行进程进行操作。PSQ技术的出现，就是从资源角度加入了并行控制。

当系统繁忙的时候，PSQ会将一些要进行的并行操作进入等待状态，防止并行环境的恶化。当环境好转之后，等待队列中的并行语句就进入执行状态。这个特性就可以有效的防止并行滥用的出现。