更新時間：2012-07-17
數(shù)據(jù)庫空間的有效使用和維護不僅是數(shù)據(jù)庫管理的重要工作，也是大多數(shù)開發(fā)人員所關(guān)心的內(nèi)容，因為它直接關(guān)系到數(shù)據(jù)庫性能的發(fā)揮。
同時數(shù)據(jù)碎片是經(jīng)常令人頭疼的問題，碎片不僅造成空間的浪費，更重要的是會直接影響應(yīng) 用程序的響應(yīng)速度。
Oracle提供了不少方法用于數(shù)據(jù)空間的使用、監(jiān)控和維護，同時也在各版本中陸續(xù)對這方面的功能進行了增強，目的在于簡化這方面工作的復(fù)雜度，提高應(yīng)用的運行效率。
本文希望通過系統(tǒng)地介紹這方面的有關(guān)概念，讓大家能更好地規(guī)劃使用數(shù)據(jù)空間，正確使用Oracle提供的有關(guān)功能特性，提高應(yīng)用的執(zhí)行效率。
一、有關(guān)概念
數(shù)據(jù)庫的空間在邏輯上分為多個表空間，每個表空間則由系統(tǒng)中的一個或多個物理數(shù)據(jù)文件構(gòu)成。Oracle存儲數(shù)據(jù)的基本單位是塊，其大小在建庫時由DB_BLOCK_SIZE參數(shù)確定，一個或多個連續(xù)的塊構(gòu)成一個區(qū)片（EXTENT），它作為數(shù)據(jù)對象存儲的基本單位來使用。在Oracle中，每個基本數(shù)據(jù)對象使用的空間稱為段（Segment），段存放在唯一的表空間上，每個段實際上是一系列區(qū)片（更為準確地是數(shù)據(jù)塊）的集合。每個簡單數(shù)據(jù)對象對應(yīng)一個段。對于分區(qū)對象如分區(qū)表、索引，則每個（子）分區(qū)對應(yīng)一個段，由各個（子）分區(qū)共同構(gòu)成一個完整的數(shù)據(jù)對象。因此，可以把表空間看作桶，里面放著許多段。一個段只能放在一個桶中，而不能跨越多個桶。
二、表空間的使用
表空間碎片的產(chǎn)生
由于同一個表空間中存放有多個數(shù)據(jù)段，各個數(shù)據(jù)段可以有不同的區(qū)片尺寸，不同段的區(qū)片可以交叉存放。當這些段中的區(qū)片經(jīng)過分配（如創(chuàng)建表）、釋放（如刪除表）后，就可能使表空間中原本連續(xù)的空閑數(shù)據(jù)塊變成不連續(xù)，而區(qū)片必須由連續(xù)的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，這時，當某一段需要分配新的區(qū)片時，就有可能出現(xiàn)雖然表空間空閑數(shù)據(jù)塊的總和大于所需區(qū)片的大小，但卻無法找到一串連續(xù)的塊來供此區(qū)片分配使用。這種情況就稱為表空間的Extent Fragmentation。我們經(jīng)常會遇到這種情況，明明從DBA_FREE_SPACE中計算表空間還有幾百MB，但其中的某一個表卻無法再擴展幾個MB的空間。
消除表空間碎片
Oracle在段的區(qū)片分配上為用戶提供了很大的靈活性，然而如果未能正確使用創(chuàng)建表空間和數(shù)據(jù)對象的各個可選擇參數(shù)，則在最后將不可避免的要面對區(qū)片碎片的問題。Oracle 的Bhaskar Himatsingka 和 Juan Loaiza,為此提出了SAFE（Simple Algorithm for Fragmentation Elimination.）配制規(guī)則，通過遵循這套規(guī)則，區(qū)片級碎片可以完全的避免。而實際上，Oracle8i引入的新特性：Local Managed Tablespace就是SAFE規(guī)則在Oracle Server的內(nèi)置實現(xiàn)。SAFE原則概括起來包括：
1. 對每個表空間上的段使用相同的區(qū)片尺寸。段參數(shù)INITIAL＝NEXT，PCTINCREASE＝0�？梢酝ㄟ^使用Create Tablespace 的‘ MINIMUM EXTENT’ 子句來確保分配的區(qū)片是此參數(shù)的倍數(shù)。
2. 僅在表空間級指定INITIAL、NEXT參數(shù)，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)段時不要指定這些參數(shù)。
3. 區(qū)片的大小根據(jù)段大小來確定，原則是均衡順序掃描的效率和空間的利用率，同時確保段的區(qū)片數(shù)目控制在1024之下。根據(jù)此原則，在進行相應(yīng)測試之后，確定以下區(qū)片選取規(guī)則：
有此數(shù)據(jù)庫中可以只使用三種區(qū)片大小的表空間。在對象創(chuàng)建之前需對其大小進行評估，并放到相應(yīng)的表空間中。
4. Oracle815引入了本地管理表空間，它在管理和性能上都優(yōu)于傳統(tǒng)的字典管理表空間，它已融合了規(guī)則1、2、3 。要使用此特性，在CREATE TABLESPACE語句中指定EXTENT MANAGEMENT LOCAL子句。
5. 段的區(qū)片數(shù)目上限應(yīng)在4096之下，DML操作在此區(qū)片數(shù)目范圍內(nèi)不會有明顯的性能差異。但某些DDL操作的速度則與區(qū)片的數(shù)目關(guān)系較大。
因此合理的區(qū)片數(shù)目應(yīng)保持在1024之下。對于持續(xù)不斷擴展的段，應(yīng)監(jiān)控區(qū)片數(shù)目，在必要時移至其它表空間。
6. 對于特別大的數(shù)據(jù)段應(yīng)控制在4G－128G（Oracle7為5G－160G）之間，它們應(yīng)存放到單獨的表空間上，同時對于這些特大段應(yīng)考慮使用分區(qū)拉提高性能。
7. 用戶的臨時表空間應(yīng)使用TEMPORARY類型。
8. 當系統(tǒng)的事務(wù)規(guī)模比較均衡時可以對回滾段使用OPTIMAL參數(shù)，否則應(yīng)避免制定OPTIMAL參數(shù)，而定期監(jiān)控回滾段的大小，并在必要時重建。
9. 臨時段和回滾段絕對不要將用戶數(shù)據(jù)存放到SYSTEM表空間，它是專為永遠不會Drop和Truncate的系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象而設(shè)計的。
10. 創(chuàng)建表空間時指定數(shù)據(jù)文件的大小應(yīng)＝區(qū)片整數(shù)倍＋1數(shù)據(jù)塊，對于Local Managed Tablespace則為區(qū)片整數(shù)倍＋64K。
11. 當表空間使用統(tǒng)一的區(qū)片大小時，不要對其進行空間整理，重整的結(jié)果不僅耗費精力而且可能會使性能變差。對于未使用統(tǒng)一的區(qū)片尺寸的表空間應(yīng)通過Export/Import重整。
12. 8i 提供了Alter Table …Move [Tablespace…]命令可用于快速重整表，Alter Index …Rebuild…[Tablespace…] 命令可用于快速重建索引。
有關(guān)使用單個區(qū)片的誤導(dǎo)
在許多關(guān)于碎片整理的文檔中建議在Export時使用Compress＝Y(jié)選項，將表中的所有數(shù)據(jù)調(diào)整到一個區(qū)片中，期望在Import后獲得良好性能。由此讓許多人產(chǎn)生一個觀點，認為當表中數(shù)據(jù)全部存放到一個區(qū)片中時，可以獲得良好性能。實際上單區(qū)片段只在以下條件成立時，才具有優(yōu)越性。
數(shù)據(jù)主要以（全段）掃描方式訪問。
段所對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在物理磁盤上連續(xù)存放，Oracle可以發(fā)布較大的順序磁盤讀操作。
通過對這兩條進行分析可以發(fā)現(xiàn)，一方面數(shù)據(jù)庫中大部分表是通過索引來訪問，另一方面現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫文件一般在物理上使用了RAID5或RAID0＋1技術(shù)，數(shù)據(jù)以條帶化方式分布到多個物理磁盤上，邏輯上的單個區(qū)片和多區(qū)片在物理上并無本質(zhì)上的區(qū)別。另外，從Oracle的角度來看，管理幾百個區(qū)片的段是非常輕松的并不會有性能的下降。由此可見將整個段放到一個區(qū)片中并無明顯好處，而這種做法卻會導(dǎo)致表空間碎片的產(chǎn)生。
三、表數(shù)據(jù)段的使用
表空間的組織
Heap表的空間由一系列區(qū)片鏈接而成，每個數(shù)據(jù)塊除塊頭外其余部分可用于存放數(shù)據(jù)，在創(chuàng)建表時可以指定以下參數(shù)：
PCTFREE：塊中保留用于UPDATE操作的空間百分比，當數(shù)據(jù)占用的空間達到此上限時，新的數(shù)據(jù)將不能再插入到此塊中。
PCTUSED：指定塊中數(shù)據(jù)使用空間的最低百分比。當一個塊在達到PCTFREE，之后經(jīng)歷了一些DELETE操作，在其空間使用下降到PCTUSED后便可以重新被用于INSERT數(shù)據(jù)。這就是PCTFREE/PCTUSED參數(shù)的含義。
調(diào)整PCTFREE、PCTUSED參數(shù)的目標一方面是提高性能，另一方面則主要是提高空間使用效率，避免出現(xiàn)塊中存在有許多未用的空間，但卻無法找到一個塊可以被用于插入新數(shù)據(jù)行的情況發(fā)生。
PCTFREE的使用
在Oracle中表的每一行數(shù)據(jù)由唯一的ROWID標記。而Oracle支持的數(shù)據(jù)類型中有一些長度是可變的，如VARCHAR，當對這些數(shù)據(jù)進行UPDATE時，如果塊中的可用空間不能容納UPDATE后的數(shù)據(jù)行時，Oracle將會把此行移到其它數(shù)據(jù)塊，同時保留此數(shù)據(jù)行的ROWID不變，并在原有塊中建一指針指向行遷移后的位置。在這種情況下讀取一行數(shù)據(jù)將需要訪問2個數(shù)據(jù)塊，從而導(dǎo)致性能下降。PCTFREE保留的空間就是為確保更改后的數(shù)據(jù)行可以仍存放于原有數(shù)據(jù)塊中，避免行遷移的情況發(fā)生。
由此，如果PCTFREE設(shè)置不足時可能產(chǎn)生行遷移。而另一方面如果PCTFREE設(shè)置過高，將會造成空間浪費。因此正確設(shè)置PCTFREE需要對表中數(shù)據(jù)的使用進行分析。對于數(shù)據(jù)長度不會變化或極少更新的情況，可以采用較小的PCTFREE。對于其它大多數(shù)情況應(yīng)采用稍大的PCTFREE（PCTFREE的缺省值是10，如果不好估計需預(yù)留的空間，可以使用15－25的范圍），不要為節(jié)約塊中的空間而使用較小的PCTFREE值。
PCTUSED的使用
當塊的使用的空間下降到PCTUSED后，此塊被重新放回空閑鏈表（Freelist）中，作為后續(xù)Insert的候選塊。同樣，設(shè)置PCTUSED需要視數(shù)據(jù)行的特性和Insert、Update、Delete的模式而定，但必須遵守的原則是：db_block_size * （100 - PCTFREE - PCTUSED）必須比行的長度大。
對于數(shù)據(jù)行長度變化較大的情況，應(yīng)使用最大行長度來計算PCTUSED，并且應(yīng)使用較低的PCTUSED值。因為在執(zhí)行Insert時，如果數(shù)據(jù)塊的可用空間不能裝下一行數(shù)據(jù)，當塊的使用的空間是在PCTUSED之上，Oracle將把此塊從Freelist中移走。當塊的使用的空間是在PCTUSED之下，Oracle將會擴展段空間。因此，PCTUSED如果設(shè)得過高，將導(dǎo)致段的不斷擴展。
當數(shù)據(jù)行長度不大時，使用缺省的PCTUSED（40）是比較合適的。對于行長度較大的情況，最長的行有可能會占用半個以上的塊空間，此時可設(shè)置PCTUSED為10。較小的PCTUSED僅在表中的數(shù)據(jù)以隨機方式被刪除，而且仍有一些行長時間保留在塊中時，才會造成空間使用上的問題，因為這些塊可能需要較長的時間才能或永遠不能重新被用于存放新數(shù)據(jù)。在這種應(yīng)用中，如果空間利用率一直處于較低水平，則需對PCTUSED進行分析和調(diào)整。
