Oracle数据空间的使用、监控和维护

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本文旨在介绍Oracle数据空间的使用、监控和维护功能。文中描述了数据库空间的基本概念;表空间的使用,包括表空间碎片的产生和清理方法;表数据段的使用等等。

Oracle提供了不少方法用于数据空间的使用、监控和维护,同时也在各版本中陆续对这方面的功能进行了增强,目的在于简化这方面工作的复杂度,提高应用的运行效率。

一、相关概念

数据库的空间在逻辑上分为多个表空间,每个表空间则由系统中的一个或多个物理数据文件构成;Oracle存储数据的基本单位是块,其大小在建库时由DB_BLOCK_SIZE参数确定,一个或多个连续的块构成一个区片(EXTENT),它作为数据对象存储的基本单位来使用。在Oracle中,每个基本数据对象使用的空间称为段(Segment),段存放在唯一的表空间上,每个段实际上是一系列区片(更为准确地是数据块)的集合。每个简单数据对象对应一个段;对于分区对象如分区表、索引,则每个(子)分区对应一个段,由各个(子)分区共同构成一个完整的数据对象。因此,可以把表空间看作桶,里面放着许多段;一个段只能放在一个桶中,而不能跨越多个桶。

二、表空间的使用

表空间碎片的产生

由于同一个表空间中存放有多个数据段,各个数据段可以有不同的区片尺寸,不同段的区片可以交叉存放;当这些段中的区片经过分配(如创建表)、释放(如删除表)后,就可能使表空间中原本连续的空闲数据块变成不连续,而区片必须由连续的数据块构成,这时,当某一段需要分配新的区片时,就有可能出现虽然表空间空闲数据块的总和大于所需区片的大小,但却无法找到一串连续的块来供此区片分配使用。这种情况就称为表空间的ExtentFragmentation。我们经常会遇到这种情况,明明从DBA_FREE_SPACE中计算表空间还有几百MB,但其中的某一个表却无法再扩展几个MB的空间。

消除表空间碎片

Oracle在段的区片分配上为用户提供了很大的灵活性,然而如果未能正确使用创建表空间和数据对象的各个可选择参数,则在最后将不可避免的要面对区片碎片的问题。Oracle的BhaskarHimatsingka和JuanLoaiza,为此提出了SAFE(SimpleAlgorithmforFragmentationElimination.)配制规则,通过遵循这套规则,区片级碎片可以完全的避免。而实际上,Oracle8i引入的新特性:LocalManagedTablespace就是SAFE规则在OracleServer的内置实现。SAFE原则概括起来包括:

1.对每个表空间上的段使用相同的区片尺寸;段参数INITIAL=NEXT,PCTINCREASE=0;可以通过使用CreateTablespace的‘MINIMUMEXTENT’子句来确保分配的区片是此参数的倍数;

2.仅在表空间级指定INITIAL、NEXT参数,在创建数据段时不要指定这些参数;

3.区片的大小根据段大小来确定,原则是均衡顺序扫描的效率和空间的利用率,同时确保段的区片数目控制在1024之下;根据此原则,在进行相应测试之后,确定区片选取规则;

有此数据库中可以只使用三种区片大小的表空间;在对象创建之前需对其大小进行评估,并放到相应的表空间中;

4.Oracle815引入了本地管理表空间,它在管理和性能上都优于传统的字典管理表空间,它已融合了规则1、2、3;要使用此特性,在CREATETABLESPACE语句中指定EXTENTMANAGEMENTLOCAL子句;

5.段的区片数目上限应在4096之下,DML操作在此区片数目范围内不会有明显的性能差异;但某些DDL操作的速度则与区片的数目关系较大;因此合理的区片数目应保持在1024之下;对于持续不断扩展的段,应监控区片数目,在必要时移至其它表空间;

6.对于特别大的数据段应控制在4G-128G(Oracle7为5G-160G)之间,它们应存放到单独的表空间上,同时对于这些特大段应考虑使用分区拉提高性能;

7.用户的临时表空间应使用TEMPORARY类型;

8.当系统的事务规模比较均衡时可以对回滚段使用OPTIMAL参数,否则应避免制定OPTIMAL参数,而定期监控回滚段的大小,并在必要时重建;

9.临时段和回滚段绝对不要将用户数据存放到SYSTEM表空间,它是专为永远不会Drop和Truncate的系统数据对象而设计的;

10.创建表空间时指定数据文件的大小应=区片整数倍+1数据块,对于LocalManagedTablespace则为区片整数倍+64K;

11.当表空间使用统一的区片大小时,不要对其进行空间整理,重整的结果不仅耗费精力而且可能会使性能变差;对于未使用统一的区片尺寸的表空间应通过Export/Import重整;

12.8i提供了AlterTable…Move[Tablespace…]命令可用于快速重整表,AlterIndex…Rebuild…[Tablespace…]命令可用于快速重建索引。

有关使用单个区片的误导

在许多关于碎片整理的文档中建议在Export时使用Compress=Y选项,将表中的所有数据调整到一个区片中,期望在Import后获得良好性能。由此让许多人产生一个观点,认为当表中数据全部存放到一个区片中时,可以获得良好性能。实际上单区片段只在以下条件成立时,才具有优越性。

数据主要以(全段)扫描方式访问;

段所对应的数据块在物理磁盘上连续存放,Oracle可以发布较大的顺序磁盘读操作;

通过对这两条进行分析可以发现,一方面数据库中大部分表是通过索引来访问,另一方面现在的数据库文件一般在物理上使用了RAID5或RAID0+1技术,数据以条带化方式分布到多个物理磁盘上,逻辑上的单个区片和多区片在物理上并无本质上的区别;另外,从Oracle的角度来看,管理几百个区片的段是非常轻松的并不会有性能的下降。由此可见将整个段放到一个区片中并无明显好处,而这种做法却会导致表空间碎片的产生。

三、表数据段的使用

表空间的组织

Heap表的空间由一系列区片链接而成,每个数据块除块头外其余部分可用于存放数据,在创建表时可以指定以下参数:

PCTFREE:块中保留用于UPDATE操作的空间百分比,当数据占用的空间达到此上限时,新的数据将不能再插入到此块中;

PCTUSED:指定块中数据使用空间的最低百分比;当一个块在达到PCTFREE,之后经历了一些DELETE操作,在其空间使用下降到PCTUSED后便可以重新被用于INSERT数据;这就是PCTFREE/PCTUSED参数的含义;

调整PCTFREE、PCTUSED参数的目标一方面是提高性能,另一方面则主要是提高空间使用效率,避免出现块中存在有许多未用的空间,但却无法找到一个块可以被用于插入新数据行的情况发生。

PCTFREE的使用

在Oracle中表的每一行数据由唯一的ROWID标记;而Oracle支持的数据类型中有一些长度是可变的,如VARCHAR,当对这些数据进行UPDATE时,如果块中的可用空间不能容纳UPDATE后的数据行时,Oracle将会把此行移到其它数据块,同时保留此数据行的ROWID不变,并在原有块中建一指针指向行迁移后的位置。在这种情况下读取一行数据将需要访问2个数据块,从而导致性能下降。PCTFREE保留的空间就是为确保更改后的数据行可以仍存放于原有数据块中,避免行迁移的情况发生。

由此,如果PCTFREE设置不足时可能产生行迁移;而另一方面如果PCTFREE设置过高,将会造成空间浪费。因此正确设置PCTFREE需要对表中数据的使用进行分析。对于数据长度不会变化或极少更新的情况,可以采用较小的PCTFREE;对于其它大多数情况应采用稍大的PCTFREE(PCTFREE的缺省值是10,如果不好估计需预留的空间,可以使用15-25的范围),不要为节约块中的空间而使用较小的PCTFREE值。

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责任编辑:yangsai 来源: IT专家网
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