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Oracle Tuning in der Praxis

Frank Haas

Rezepte und Anleitungen für Datenbankadministratoren und

-entwickler

ISBN 3-446-40013-3

Vorwort

Weitere Informationen oder Bestellungen unter

http://www.hanser.de/3-446-40013-3 sowie im Buchhandel

Vorwort

Als ich in den 80-er Jahren während des Studiums das erste Mal mit Datenbanken in Kontakt kam, fand ich sie eher „putzig“. Damals umfasste zum Beispiel der ANSI SQL Standard – SQL ist die Sprache, mit der Sie in relationalen Datenbanken arbeiten – gerade 12 Befehle, was ja nicht gerade berauschend viel ist. So wurden und werden auch heute noch alle Abfragen in der Datenbank mit dem Befehl SELECT ausgeführt. Nie hätte ich mir träumen lassen, dass ich damit mein Arbeitsleben verbringen werde und dass die Beschäftigung mit relationalen Datenbanken so intensiv werden würde. Als ich 1991 dann bei Oracle Schweiz zu arbeiten begann, sah die Welt und auch die Informatik noch anders aus.

Die „natürliche Heimat“ für die IT waren Großrechner, und COBOL war eine gängige Entwicklungssprache in neuen Projekten. Oracle hatte gerade Version 6 herausgebracht, immerhin schon mit Row Level Locking, was für damalige Zeiten sensationell war. Die meisten Rechner, auf denen Oracle eingesetzt wurde, liefen unter VAX/VMS, PCs waren gerade erst herausgekommen und MS-DOS war auf ihnen das Betriebssystem der Wahl.

Unix galt als eher exotisches Betriebssystem für Eierköpfe. Die damaligen Oracle Datenbanken waren schon groß, wenn sie mehrere Dutzend Gigabytes umfassten. Das Internet existierte zwar, aber war nur was für Leute vom Fach. Web Browser wie Netscape oder Internet Explorer und die Möglichkeit, sich damit beliebige Informationen aus dem Netz anzeigen zu lassen, lagen noch in weiter Ferne. Heute sieht die Welt ganz anders (und nicht unbedingt besser) aus und die IT hat sich auch ziemlich verändert: in der Oracle-Welt ist heute Unix das Betriebssystem der Wahl, der PC wurde zum Allgemeingut, das auch in einem x-beliebigen Haushalt stehen kann, und eine Datenbank wird erst dann als groß betrachtet, wenn sie zumindest einige Hundert Gigabyte beinhaltet.

Das vorliegende Buch stellt die Summe meiner Erfahrungen mit Oracle, vor allem im Bereich des Tuning dar. Es ist zwar ein Fachbuch, aber auch ein sehr persönliches Buch. Ich möchte es auch als solches verstanden wissen. Fehler und Irrtümer – und davon gibt es bestimmt noch jede Menge – gehen alle zu meinen Lasten, und alle hier geäußerten Ansichten bitte ich als meine persönliche Meinung aufzufassen. Ich wollte vermeiden, einen trockenen Wälzer zu produzieren, den dann kein Mensch mehr lesen kann, ohne bei der Lektüre einzuschlafen. Unterhaltsam sollte das Buch, wenn möglich, schon sein; ob mir das gelungen ist, entscheiden letzten Endes Sie.

Das Buch richtet sich an Datenbankadministratoren und Entwickler, die ein starkes Interesse am Oracle Kernel haben. Dabei liegt mein Schwerpunkt auf der Datenbank und den Datenbank-Utilities sowie den Programmiersprachen zum direkten Zugriff auf die Datenbank: SQL und PL/SQL. Falls Ihnen das vielleicht ein wenig dürftig vorkommt, bedenken X____________________________________________________________________ Vorwort Sie, dass allein die offizielle Oracle-Dokumentation nur für diese Bereiche rund 20000 Seiten umfasst. Wir haben also genügend Stoff für die nähere Untersuchung. Abgesehen davon wird die Performanz einer Applikation immer noch zu 80 Prozent durch die Güte des verwendeten SQL bestimmt und nicht durch das eingesetzte Tool oder die verwendete Programmiersprache. Ich präsentiere auch einige SQL Skripts in den einzelnen Buchkapiteln, aber beschränke mich hier auf ein paar wesentliche Informationen, zumal es bereits Tonnen von Skripts im Internet gibt. Ich hatte nicht das Gefühl, dass ich hier noch mal besonders viele dazu liefern müsste. Sie finden Die Skripts übrigens auch unter den Rubriken SQL (für SQL Skripte) und Skripts (für sonstige) im Register.

Der Schwerpunkt diese Buches liegt auf den aktuellen Oracle-Versionen, also von 8i, das demnächst ausläuft, bis zur aktuellen Version 10. Falls etwas versionsspezifisch ist, habe ich das immer dazugeschrieben. Vieles, was besprochen wird, ist aber unabhängig von der konkreten Oracle-Version. Letzten Endes ist Oracle einfach eine relationale Datenbank, und vieles, was hier besprochen wird, ist unabhängig von der konkreten Version.

Das Buch ist in 11 Kapitel aufgeteilt. Im ersten Kapitel skizziere ich die unterschiedlichen Tuning-Möglichkeiten, die in Oracle für das Design zur Verfügung stehen. Das ist das umfangreichste Kapitel und dürfte vor allem für Entwickler und Praktiker interessant sein. In der Praxis wird Performanz vor allem zu bestimmten Zeitpunkten zum Thema werden.

Typischerweise können Sie mit dem Auftreten von Performanzproblemen schon während der Entwicklung oder beim Einzug neuer Versionen rechnen. Performanzprobleme, die während der Entwicklung auftreten, werden vom Endbenutzer normalerweise nicht bemerkt und durch den Entwickler gelöst. Hier sind es vor allem Fragen des Designs, die zum Tragen kommen. Eine Ausnahme hiervon sind Data Warehouses, in denen der Endbenutzer sich seine Abfragen selber zusammenstellen kann. Die Tools, mit denen das möglich ist, erlauben es sehr leicht, Abfragen zusammenzuklicken, die Ihnen dann die ganze Datenbank lahm legen können. Um das zu verhindern, müssen die Endbenutzer dann entsprechend geschult werden, oder eine entsprechende Supportorganisation muss bereitstehen. In OLTP-Anwendungen dagegen wird der SQL-Code nicht (oder nur spärlich) dynamisch erzeugt. Dort können Sie davon ausgehen, dass die Performanz stabil bleibt, solange der Code nicht geändert wird. In diesem Umgebungen sind dann Performanzprobleme vor allem beim Einzug neuer Softwareversionen zu erwarten.





Im nächsten Kapitel werden dann die Details der Optimierung innerhalb von Oracle vorgestellt, ein eher trockenes Thema. Das dritte Kapitel dürfte das langweiligste Kapitel sein, dort geht es um die Kennzahlen für das Tuning innerhalb der Datenbank. Das ist ungefähr so spannend wie eine Einführung in die Grundlagen der Buchhaltung, ist aber notwendig.

Dafür ist das anschließende Kapitel sehr kurz, dort werden die verschiedenen Vorgehensweisen für das Tuning knapp vorgestellt, und wir überlegen uns, wann welche Methode eingesetzt werden sollte. Im nächsten Kapitel werden dann die verschiedenen Tracingmethoden, die Sie für das Tuning benötigen, im Detail erläutert. Die restlichen Kapitel behandeln ausgewählte Aspekte des Tuning: in Kapitel 6 werden die Beziehungen zwischen Performanz und physikalischer Speicherung untersucht. Kapitel 7 widmet sich der Parallelisierung und allem, was damit zusammenhängt. Kapitel 8 bis 11 gehen dann noch Vorwort ___________________________________________________________________ XI mal auf sehr spezielle Tuningbereiche ein: Kapitel 8 behandelt Outlines, Hints und den SQL Profiler. Diese Features sind vor allem Hilfsmittel für den Notfall, um bestehende Anweisungen zu beeinflussen. Kapitel 9 stellt das Tuning über Parameter dar. Diese Parameter können an verschiedenen Stellen gesetzt werden, entweder in den Oracle-Parameterdateien – das ist dann die init.ora Datei oder das spfile – oder direkt im laufenden Betrieb entweder für die ganze Datenbank oder auch nur spezifische Sessions. Kapitel 10 untersucht die Zusammenhänge zwischen Performanz und Hochverfügbarkeit. Das letzte Kapitel behandelt abschließend spezielle Einstellungen für spezifische Betriebssysteme.

Die beiden letzten Kapitel sind sehr kurz gehalten, da es sich hier um sehr versionsspezifische Einstellungen handelt.

Ich setze bei allem voraus, dass Sie Oracle und vor allem SQL bereits kennen und damit vertraut sind. Dieses Buch ist nicht für den Anfänger gedacht! Hier mag der richtige Zeitpunkt für meine Literaturempfehlungen sein. Sehr gute Titel finden Sie in den Büchern der Oracle-Press, die in Deutschland bei Hanser verlegt werden. Hier sei stellvertretend auf die Einführung von Abbey, Abramson und Corey [Abbey et al. 2004] verwiesen. Bereits etwas veraltet, aber immer noch gut lesbar ist das Buch von Stürner [Stürner 2000]. Meine anderen Empfehlungen sind leider alles englische Bücher, in deutsch gibt es einfach nicht allzu viele – auch mit ein Grund, warum ich dieses Buch verfasst habe. An erster Stelle ist hier das Buch von Thomas Kyte [Kyte 2001] zu nennen. Sehr empfehlenswert ist auch das Buch von Jonathan Lewis [Lewis 2001].

Aus der Fülle der Oracle-Dokumentation empfehle ich Ihnen „Oracle Concepts“ für einen allgemeinen Überblick. Für den Entwickler bildet dann der „Application Developer's Guide – Fundamentals“ einen guten Einstieg. Speziell für das Performance Tuning benötigen Sie dann noch den „Performance Tuning Guide“ und den „Data Warehousing Guide“.

Letzterer ist vor allem für Parallel Query interessant. Die „Oracle Reference“ brauchen Sie zum Nachschlagen der Parameter, Statistiken und Wait Events.

Oracle Tuning in der Praxis Frank Haas Rezepte und Anleitungen für Datenbankadministratoren und

-entwickler

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Weitere Informationen oder Bestellungen unter http://www.hanser.de/3-446-40013-3 sowie im Buchhandel Physikalische Strukturen 140 _________________________________________________ 6 Physikalische Strukturen 6 Physikalische Strukturen

6.1 Einleitung Manche Leute betrachten eine Datenbank einfach als den großen Kübel, in den man die Daten hineinwirft, ohne dass man sich groß Gedanken machen muss, wie man sie wieder rausbekommt. Das ist Marketing, und Marketing sollte nicht mit der Realität verwechselt werden. Ganz so einfach ist es nämlich leider nicht; aber wir arbeiten daran. Schauen wir also mal genauer, wie sich die physikalische Speicherung der Daten auf die Performanz

auswirkt. Generell befolgen wir hier zwei Ziele:

1. Minimierung der physikalischen Festplatten I/O

2. Maximierung der Anzahl gleichzeitiger Prozesse auf der Datenbank Beachten Sie bitte, dass ich von gleichzeitigen Prozessen spreche, nicht von Benutzern.

Ein kleiner, aber feiner Unterschied.

6.2 Oracle im Hauptspeicher Die Minimierung des physikalischen I/O geht offensichtlich einher mit der Maximierung des I/O im Hauptspeicher, genauer gesagt in der Oracle SGA. Die System Global Area (=SGA) ist der Bereich, den Oracle beim Hochfahren der Datenbank für sich reserviert, und kann in vielerlei Hinsicht angepasst werden (im Kapitel über Parameter detailliert dargestellt).

Der Bereich, der dort für applikatorische Blöcke zur Verfügung steht, wird über verschiedene init.ora/spfile-Parameter eingestellt und als Buffer Cache bezeichnet. Ab 9i können, falls SGA_MAX_SIZE verwendet wird, diese Bereiche sogar im laufenden Betrieb angepasst werden, das wird im Kapitel über Hochverfügbarkeitsumgebungen noch genauer betrachtet. Oracle 10g vereinfachte das noch mehr durch SGA_TARGET. Oracle unterscheidet zwar intern, ob es sich um einen Daten- oder Indexblock handelt, aber bei der Konfiguration nicht. Es stehen je nach Version verschiedene Varianten für die Einstellung des Buffer Cache zur Verfügung.

Die gebräuchlichste ist sicher die Einstellung über den Parameter DB_BLOCK_BUFFERS. Sie müssen die Zahl, die Sie hier angeben, mit dem Wert in DB_BLOCK_SIZE, der die Größe eines einzelnen Oracle-Blocks angibt, multiplizieren. Wenn Sie also 10000 DB_BLOCK_BUFFERS bei einer DB_BLOCK_SIZE von 8192 Bytes haben, beträgt Ihr Buffer Cache 8192 x 10000 = 80 Megabytes.

Oracle 9i führte dann die Möglichkeit ein, die Oracle-Blockgröße pro Tablespace anzugeben. Dann können Sie verschiedene Caches für die verschiedenen Blockgrößen angeben, das erfolgt dann über DB_Größe_CACHE_SIZE. Hier werden aber absolute Größen

6.2 Oracle im Hauptspeicher ________________________________________________ 141

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