Oracle DML语句(insert,update,delete) 回滚开销估算

小鱼儿 2022-06-18 02:57 271阅读 0赞

**Oracle DML语句(insert,update,delete) 回滚开销估算**

**一、Oracle DML SQL回滚逻辑简介**

数据库事务由1个或多个DML(insert,update,delete) SQL组成，我们知道Oracle数据库在进行DML操作需要使用UNDO表空间来保存事务回滚的信息，对于每种DML操作回滚的UNDO信息都不一样，大致如下：

> insert操作很简单，只要保存记录插入到数据块及数据块内的槽号，回滚时只要根据数据块号及槽号做删除就可以了。

> update操作需要保存记录位置，还需要保存变更的字段原内容，回滚时采用原值即可。

> delete操作麻烦一些，不仅要保存记录位置，还需要将原有记录的内容全部保存下来，回滚时才能组成新的数据插入进去。

> 如果表上有索引，则DML操作同时需要在UNDO表空间中保存索引相关的回滚信息。

DML操作主要有以下几方面的开销构成：  
获取锁(CPU开销)  
定位要变更的记录(离散IO开销)  
记录回滚信息(CPU+IO开销)  
变更记录(CPU开销)  
记录重做日志(顺序IO开销)  
数据块写入(异步离散IO开销)  
  
因为DML操作过程中记录回滚信息占用了非常大的一块资源，为了更好的估算DML操作需要回滚空间的大小，本文介绍了一些常用操作的估算方法及验证示例。

**二、如何查看事务UNDO使用空间**

如何查看事务操作使用的UNDO空间，Oracle提供了系统视图V$TRANSACTION，里面保存了当前数据库活动事务的主要信息，我们可以用如下SQL来查看：

select b.sid,--会话编号
           b.SERIAL#,
           b.USERNAME,
           b.MACHINE,
           b.sql_hash_value,
           a.START_TIME,--事务启动时间
           a.USED_UBLK, --使用的UNDO块数
           a.USED_UREC, --使用的UNDO记录条数，是本文接下来的主要估算指标
           a.START_UBAFIL, --使用的UNDO文件号
           a.START_UBABLK --使用的UNDO起始块号
      from v$transaction a, v$session b
     where a.ses_addr = b.saddr and b.sid=?;

由于测试环境就我一个人使用，不存在并发，为简化操作，忽略会活参数，简化的SQL如下：

select USED\_UREC from v$transaction;

通过START\_UBAFIL及START\_UBABLK我们可以dump回滚数据块的分析，如下所示：  
alter system dump datafile START\_UBAFIL block START\_UBABLK;  
dump好后再通过日志文件分析数据块内的详细信息，笔者也是通过这样的方法来确认计算公式，因为dump出来的内容比较复杂，是Oracle的具体实现细节，所以本文不介绍dump内容，有兴趣的同学可以自己测试。

**三、测试准备**

SQL> --创建表t1
    SQL> create table t1 as select * from dba_objects;
     
    Table created
     
    SQL> select count(*) from t1;
     
      COUNT(*)
    ----------
         29495
     
    SQL> desc t1;
    Name           Type          Nullable Default Comments 
    -------------- ------------- -------- ------- -------- 
    OWNER          VARCHAR2(30)  Y                         
    OBJECT_NAME    VARCHAR2(128) Y                         
    SUBOBJECT_NAME VARCHAR2(30)  Y                         
    OBJECT_ID      NUMBER        Y                         
    DATA_OBJECT_ID NUMBER        Y                         
    OBJECT_TYPE    VARCHAR2(18)  Y                         
    CREATED        DATE          Y                         
    LAST_DDL_TIME  DATE          Y                         
    TIMESTAMP      VARCHAR2(19)  Y                         
    STATUS         VARCHAR2(7)   Y                         
    TEMPORARY      VARCHAR2(1)   Y                         
    GENERATED      VARCHAR2(1)   Y                         
    SECONDARY      VARCHAR2(1)   Y                         
     
    SQL> --object_id创建索引 
    SQL> create index idx_t1_object_id on t1(object_id);
     
    Index created
     
    SQL> --object_name创建索引
    SQL> create index idx_t1_object_name on t1(object_name);
     
    Index created
     
    SQL>

**四、计算方法及测试脚本**  
  
下面介绍事务中各种DML语句(insert,update,delete)使用UNDO记录的计算方法，每种操作会介绍估算公式并简单示例解释：  
  
**4.1、delete 操作  
4.1.2、一般删除**

> 计算公式：USED\_UREC=删除表记录数+删除表索引记录数(每个索引每行记录算一条记录)

> 假设表有2个索引，删除10条记录

> USED\_UREC=10+2\*10=30

SQL> delete from t1 where rownum<=10;
     
    10 rows deleted
    
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
            30
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**4.1.2、通过索引范围条件删除记录**

> USED\_UREC=删除表记录数+更新索引块数

> 假设表有1个单字段普通索引，通过索引范围查询10000条记录并删除，每个索引块大块保存200条记录

> USED\_UREC=10000+10000/200=10050

SQL>  delete from t1 where object_id between 10000 and 20000;
     
    19871 rows deleted
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
         20242
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**4.2、update 操作  
4.2.1、一般更新**

> USED\_UREC=更新表记录数+更新索引记录变更数\*2(每行索引变更有2个记录，一个是记录原索引指针，另外是记录新索引指针)

> 假设表有2个索引，更新10条记录的2个字段，其中要更新1个是普通字段，1个是索引字段

> USED\_UREC=10+2\*10=30

SQL> update  t1 set  object_name='test',owner='MK' where rownum<=10;
     
    10 rows updated
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
            30
    SQL> commit;
     
    Commit complete

注：在语句中，普通字段不管更新前与更新后是否发生变化，都会产生UNDO记录，但是索引字段只有发生了变化才会产生UNDO记录，如下测试，object\_name做了更新操作，但是没有发生变化，所以索引记录不会发生变更。

SQL> update  t1 set  object_name=object_name,owner='MK' where rownum<=10;
     
    10 rows updated
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
            10
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**4.2.2、通过索引范围条件更新该索引字段**

> USED\_UREC=更新表记录数+更新索引块数\*2

> 假设表有1个单字段普通索引，通过索引范围查询10000条记录并更新对应的索引字段，每个索引块大块保存200条记录

> USED\_UREC=10000+2\*(10000/200)=10100

SQL> update  t1 set  object_id=object_id+1 where object_id>10000;
     
    19584 rows updated
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
         19862
     
    SQL> commit;
     
    Commit complete

注：可以看出这种通过索引范围访问并更新该索引字段的情况非常少，要求也非常特殊。假设刚才的语句做一点小变化都不满足要求，如下加了一个rownum条件，实际更新的记录数都是一样的，但是使用的UNDO记录数只能按一般更新计算。

SQL> update  t1 set  object_id=object_id+1 where object_id>10000 and rownum<1000000;
     
    19584 rows updated
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
         58752
     
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**4.3、insert 操作  
4.3.1、单条insert (insert into t1 values ...)**  
USED\_UREC=新增记录数+表索引个数\*新增记录数  
假设表有2个索引，新增3条记录  
USED\_UREC=3+3\*2=9

SQL> insert into t1(owner,object_name,object_id) values('MK','test1',123456);
     
    1 row inserted
     
    SQL> insert into t1(owner,object_name,object_id) values('MK','test2',1234567);
     
    1 row inserted
     
    SQL> insert into t1(owner,object_name,object_id) values('MK','test3',12345678);
     
    1 row inserted
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
             9
     
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**4.3.2、批量insert(insert into t1 select ...)**  
这个非常难准确计算，因为新增记录会利用以前空闲的数据块，只有数据块有记录变化都需要保存数据块对应的回滚记录，同时也保存索引的回滚记录，所以  
USED\_UREC≈新增记录变更表数据块数+∑每个变更表数据块对应变更的索引块数  
假设表有2个索引，新增1000条记录，每个数据块大约可保存600条记录，新增第一个数据块保存了600条记录，同时变更了第1个索引30个索引块，第2个索引40个数据块，新增第2个数据块保存了400条记录，同时变更了第1个索引20个索引块，第2个索引60个数据块  
USED\_UREC≈2+(30+40+20+60)=152

SQL> insert into t1 select * from dba_objects where rownum<=10000;
     
    10000 rows inserted
     
    SQL> select USED_UREC  from v$transaction;
     
     USED_UREC
    ----------
          7837
     
    SQL> commit;
     
    Commit complete

**五、总结**  
以上脚本是在Oracle9.2上测试，Oracle对UNDO的处理非常复杂，这里介绍只是常用的一些DML产生UNDO估算方法，从估算公式可以看出，索引对DML操作的影响非常大，当一个表有索引比没索引时做DML操作花费的UNDO开销非常具大， 因为数据库要保证事务回滚的可行性，需要对索引做许多额外的事情，更新索引字段及批量INSERT操作尤其明显。在有索引和没索引的表上做批量数据导入，性能有可能相关好几倍。通过估算Oracle的DML操作需要的UNDO记录数，也可以间接估算一个DML还需要的时间。工作中有时会遇到一个DML操作时间非常长，如果v$session\_longops视图也没有可以跟踪的信息，这时就可以通过v$transaction的USED\_UREC信息估算SQL的进度。DML在操作时，USED\_UREC是一直在增加的，当事务开始回滚时USED\_UREC会开始下降，直到等于0，则回滚完成，因此我们也可以根据这个字段的变化判断回滚进度。

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