通过分析SQL语句的执行计划优化SQL之三
基于代价的优化器 -- Cost Based Optimization(简称CBO)
Oracle把一个代价引擎(Cost Engine)集成到数据库内核中，用来估计每个执行计划需要的代价，该代价将每个执行计划所耗费的资源进行量化，从而CBO可以根据这个代价选择出最优的执行计划。一个查询耗费的资源可以被分成3个基本组成部分：I/O代价、CPU代价、network代价。I/O代价是将数据从磁盘读入内存所需的代价。访问数据包括将数据文件中数据块的内容读入到SGA的数据高速缓存中，在一般情况下，该代价是处理一个查询所需要的最主要代价，所以我们在优化时，一个基本原则就是降低查询所产生的I/O总次数。CPU代价是处理在内存中数据所需要的代价，如一旦数据被读入内存，则我们在识别出我们需要的数据后，在这些数据上执行排序(sort)或连接(join)操作，这需要耗费CPU资源。
对于需要访问跨节点(即通常说的服务器)数据库上数据的查询来说，存在network代价，用来量化传输操作耗费的资源。查询远程表的查询或执行分布式连接的查询会在network代价方面花费比较大。
在使用CBO时，需要有表和索引的统计数据(分析数据)作为基础数据，有了这些数据，CBO才能为各个执行计划计算出相对准确的代价，从而使CBO选择非常好的的执行计划。所以定期的对表、索引进行分析是绝对必要的，这样才能使统计数据反映数据库中的真实情况。否则就会使CBO选择较差的执行计划，影响数据库的性能。分析操作不必做的太频繁，一般来说，每星期一次就足够了。切记如果想使用CBO，则必须定期对表和索引进行分析。
对于分析用的命令，随着数据库版本的升级，用的命令也发生了变换，在oracle 8i以前，主要是用ANALYZE命令。在ORACLE 8I以后，又引入了DBMS_STATS存储包来进行分析。幸运的是从ORACLE 10G以后，分析工作变成自动的了，这减轻的DBA的负担，不过在一些特殊情况下，还需要一些手工分析。
如果采用了CBO优化器，而没有对表和索引进行分析，没有统计数据，则ORACLE使用缺省的统计数据(至少在ORACLE 9I中是这样)，这可以从oracle的文档上找到。使用的缺省值肯定与系统的实际统计值不一致，这可能会导致优化器选择错误的执行计划，影响数据库的性能。
要注意的是：虽然CBO的功能随着ORACLE新版本的推出，功能越来越强，但它不是能包治百病的神药，否则就不再需要DBA了，那我就惨了！！！实际上任何一个语句，随着硬件环境与应用数据的不同，该语句的执行计划可能需要随之发生变化，这样才能取得最好的性能。所以有时候不在具体的环境下而进行SQL性能调整是徒劳的。
在ORACLE8I推出的时候，ORACLE极力建议大家使用CBO，说CBO有种种好处，但是在那是ORACLE开发的应用系统还是使用基于规则的优化器，从这件事上我们可以得出这样的结论：1) 如果团队的数据库水平很高而且都熟悉应用数据的特点，RBO也可以取得很好的性能。2）CBO不是很稳定，但是一个比较有前途的优化器，Oracle极力建议大家用是为了让大家尽快发现它的BUG，以便进一步改善，但是ORACLE为了对自己开发的应用系统负责，他们还是使用了比较熟悉而且成熟的RBO。从这个事情上给我们的启发就是：我们在以后的开发中，应该尽量采用我们熟悉并且成熟的技术，而不要一味的采用新技术，一味采用新技术并不一定能开发出好的产品。幸运的是从ORACLE 10G后，CBO已经足够的强大与智能，大家可以放心的使用该技术，因为ORACLE 10G后，Oracle自己开发的应用系统也使用CBO优化器了。而且ORACLE规定，从ORACLE 10G开始，开始废弃RBO优化器。这句话并不是指在ORACLE 10G中不能使用RBO，而是从ORACLE 10G开始开始，不再为RBO的BUG提供修补服务。
在上面的第2个例子中，如果采用CBO优化器，它就会考虑emp表的行数，deptno列的统计数据，发现对该列做查询会查询出过多的数据，并且考虑db_file_multiblock_read_count参数的设置，发现用全表扫描的代价比用索引扫描的代价要小，从而使用全表扫描从而取得良好的执行性能。
判断当前数据库使用何种优化器：
主要是由optimizer_mode初始化参数决定的。该参数可能的取值为：first_rows_[1 | 10 | 100 | 1000] | first_rows | all_rows | choose | rule。具体解释如下：
RULE为使用RBO优化器。
CHOOSE则是根据实际情况，如果数据字典中包含被引用的表的统计数据，即引用的对象已经被分析，则就使用CBO优化器，否则为RBO优化器。
ALL_ROWS为CBO优化器使用的第一种具体的优化方法，是以数据的吞吐量为主要目标，以便可以使用最少的资源完成语句。
FIRST_ROWS为优化器使用的第二种具体的优化方法，是以数据的响应时间为主要目标，以便快速查询出开始的几行数据。
FIRST_ROWS_[1 | 10 | 100 | 1000] 为优化器使用的第三种具体的优化方法，让优化器选择一个能够把响应时间减到最小的查询执行计划，以迅速产生查询结果的前 n 行。该参数为ORACLE 9I新引入的。
从ORACLE V7以来，optimizer_mode参数的缺省设置应是"choose"，即如果对已分析的表查询的话选择CBO，否则选择RBO。在此种设置中，如果采用了CBO，则缺省为CBO中的all_rows模式。
注意：即使指定数据库使用RBO优化器，但有时ORACLE数据库还是会采用CBO优化器，这并不是ORACLE的BUG，主要是由于从ORACLE 8I后引入的许多新特性都必须在CBO下才能使用，而你的SQL语句可能正好使用了这些新特性，此时数据库会自动转为使用CBO优化器执行这些语句。
什么是优化
优化是选择最有效的执行计划来执行SQL语句的过程，这是在处理任何数据的语句（SELECT,INSERT,UPDATE或DELETE）中的一个重要步骤。对Oracle来说，执行这样的语句有许多不同的方法，譬如说，将随着以什么顺序访问哪些表或索引的不同而不同。所使用的执行计划可以决定语句能执行得有多快。Oracle中称之为优化器（Optimizer）的组件用来选择这种它认为最有效的执行计划。
由于一系列因素都会会影响语句的执行，优化器综合权衡各个因素，在众多的执行计划中选择认为是非常好的的执行计划。然而，应用设计人员通常比优化器更知道关于特定应用的数据特点。无论优化器多么智能，在某些情况下开发人员能选择出比优化器选择的最优执行计划还要好的执行计划。这是需要人工干预数据库优化的主要原因。事实表明，在某些情况下，确实需要DBA对某些语句进行手工优化。
注：从Oracle的一个版本到另一个版本，优化器可能对同一语句生成不同的执行计划。在将来的Oracle 版本中，优化器可能会基于它可以用的更好、更理想的信息，作出更优的决策，从而导致为语句产生更优的执行计划。
Oracle把一个代价引擎(Cost Engine)集成到数据库内核中，用来估计每个执行计划需要的代价，该代价将每个执行计划所耗费的资源进行量化，从而CBO可以根据这个代价选择出最优的执行计划。一个查询耗费的资源可以被分成3个基本组成部分：I/O代价、CPU代价、network代价。I/O代价是将数据从磁盘读入内存所需的代价。访问数据包括将数据文件中数据块的内容读入到SGA的数据高速缓存中，在一般情况下，该代价是处理一个查询所需要的最主要代价，所以我们在优化时，一个基本原则就是降低查询所产生的I/O总次数。CPU代价是处理在内存中数据所需要的代价，如一旦数据被读入内存，则我们在识别出我们需要的数据后，在这些数据上执行排序(sort)或连接(join)操作，这需要耗费CPU资源。
对于需要访问跨节点(即通常说的服务器)数据库上数据的查询来说，存在network代价，用来量化传输操作耗费的资源。查询远程表的查询或执行分布式连接的查询会在network代价方面花费比较大。
在使用CBO时，需要有表和索引的统计数据(分析数据)作为基础数据，有了这些数据，CBO才能为各个执行计划计算出相对准确的代价，从而使CBO选择非常好的的执行计划。所以定期的对表、索引进行分析是绝对必要的，这样才能使统计数据反映数据库中的真实情况。否则就会使CBO选择较差的执行计划，影响数据库的性能。分析操作不必做的太频繁，一般来说，每星期一次就足够了。切记如果想使用CBO，则必须定期对表和索引进行分析。
对于分析用的命令，随着数据库版本的升级，用的命令也发生了变换，在oracle 8i以前，主要是用ANALYZE命令。在ORACLE 8I以后，又引入了DBMS_STATS存储包来进行分析。幸运的是从ORACLE 10G以后，分析工作变成自动的了，这减轻的DBA的负担，不过在一些特殊情况下，还需要一些手工分析。
如果采用了CBO优化器，而没有对表和索引进行分析，没有统计数据，则ORACLE使用缺省的统计数据(至少在ORACLE 9I中是这样)，这可以从oracle的文档上找到。使用的缺省值肯定与系统的实际统计值不一致，这可能会导致优化器选择错误的执行计划，影响数据库的性能。
要注意的是：虽然CBO的功能随着ORACLE新版本的推出，功能越来越强，但它不是能包治百病的神药，否则就不再需要DBA了，那我就惨了！！！实际上任何一个语句，随着硬件环境与应用数据的不同，该语句的执行计划可能需要随之发生变化，这样才能取得最好的性能。所以有时候不在具体的环境下而进行SQL性能调整是徒劳的。
在ORACLE8I推出的时候，ORACLE极力建议大家使用CBO，说CBO有种种好处，但是在那是ORACLE开发的应用系统还是使用基于规则的优化器，从这件事上我们可以得出这样的结论：1) 如果团队的数据库水平很高而且都熟悉应用数据的特点，RBO也可以取得很好的性能。2）CBO不是很稳定，但是一个比较有前途的优化器，Oracle极力建议大家用是为了让大家尽快发现它的BUG，以便进一步改善，但是ORACLE为了对自己开发的应用系统负责，他们还是使用了比较熟悉而且成熟的RBO。从这个事情上给我们的启发就是：我们在以后的开发中，应该尽量采用我们熟悉并且成熟的技术，而不要一味的采用新技术，一味采用新技术并不一定能开发出好的产品。幸运的是从ORACLE 10G后，CBO已经足够的强大与智能，大家可以放心的使用该技术，因为ORACLE 10G后，Oracle自己开发的应用系统也使用CBO优化器了。而且ORACLE规定，从ORACLE 10G开始，开始废弃RBO优化器。这句话并不是指在ORACLE 10G中不能使用RBO，而是从ORACLE 10G开始开始，不再为RBO的BUG提供修补服务。
在上面的第2个例子中，如果采用CBO优化器，它就会考虑emp表的行数，deptno列的统计数据，发现对该列做查询会查询出过多的数据，并且考虑db_file_multiblock_read_count参数的设置，发现用全表扫描的代价比用索引扫描的代价要小，从而使用全表扫描从而取得良好的执行性能。
判断当前数据库使用何种优化器：
主要是由optimizer_mode初始化参数决定的。该参数可能的取值为：first_rows_[1 | 10 | 100 | 1000] | first_rows | all_rows | choose | rule。具体解释如下：
RULE为使用RBO优化器。
CHOOSE则是根据实际情况，如果数据字典中包含被引用的表的统计数据，即引用的对象已经被分析，则就使用CBO优化器，否则为RBO优化器。
ALL_ROWS为CBO优化器使用的第一种具体的优化方法，是以数据的吞吐量为主要目标，以便可以使用最少的资源完成语句。
FIRST_ROWS为优化器使用的第二种具体的优化方法，是以数据的响应时间为主要目标，以便快速查询出开始的几行数据。
FIRST_ROWS_[1 | 10 | 100 | 1000] 为优化器使用的第三种具体的优化方法，让优化器选择一个能够把响应时间减到最小的查询执行计划，以迅速产生查询结果的前 n 行。该参数为ORACLE 9I新引入的。
从ORACLE V7以来，optimizer_mode参数的缺省设置应是"choose"，即如果对已分析的表查询的话选择CBO，否则选择RBO。在此种设置中，如果采用了CBO，则缺省为CBO中的all_rows模式。
注意：即使指定数据库使用RBO优化器，但有时ORACLE数据库还是会采用CBO优化器，这并不是ORACLE的BUG，主要是由于从ORACLE 8I后引入的许多新特性都必须在CBO下才能使用，而你的SQL语句可能正好使用了这些新特性，此时数据库会自动转为使用CBO优化器执行这些语句。
什么是优化
优化是选择最有效的执行计划来执行SQL语句的过程，这是在处理任何数据的语句（SELECT,INSERT,UPDATE或DELETE）中的一个重要步骤。对Oracle来说，执行这样的语句有许多不同的方法，譬如说，将随着以什么顺序访问哪些表或索引的不同而不同。所使用的执行计划可以决定语句能执行得有多快。Oracle中称之为优化器（Optimizer）的组件用来选择这种它认为最有效的执行计划。
由于一系列因素都会会影响语句的执行，优化器综合权衡各个因素，在众多的执行计划中选择认为是非常好的的执行计划。然而，应用设计人员通常比优化器更知道关于特定应用的数据特点。无论优化器多么智能，在某些情况下开发人员能选择出比优化器选择的最优执行计划还要好的执行计划。这是需要人工干预数据库优化的主要原因。事实表明，在某些情况下，确实需要DBA对某些语句进行手工优化。
注：从Oracle的一个版本到另一个版本，优化器可能对同一语句生成不同的执行计划。在将来的Oracle 版本中，优化器可能会基于它可以用的更好、更理想的信息，作出更优的决策，从而导致为语句产生更优的执行计划。
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