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大型ORACLE數據庫優(yōu)化設計方案
摘 要 本文主要從大型數據庫ORACLE環(huán)境四個(gè)不同級別的調整分析入手，分析ORACLE的系統結構和工作機理，從九個(gè)不同方面較全面地總結了ORACLE數據庫的優(yōu)化調整方案。
關(guān)鍵詞 ORACLE數據庫 環(huán)境調整 優(yōu)化設計 方案
對于ORACLE數據庫的數據存取，主要有四個(gè)不同的調整級別，第一級調整是操作系統級包括硬件平臺,第二級調整是ORACLE RDBMS級的調整,第三級是數據庫設計級的調整,最后一個(gè)調整級是SQL級。通常依此四級調整級別對數據庫進(jìn)行調整、優(yōu)化，數據庫的整體性能會(huì )得到很大的改善。下面從九個(gè)不同方面介紹ORACLE數據庫優(yōu)化設計方案。
一.數據庫優(yōu)化自由結構OFA(Optimal flexible Architecture)
數據庫的邏輯配置對數據庫性能有很大的影響,為此,ORACLE公司對表空間設計提出了一種優(yōu)化結構OFA。使用這種結構進(jìn)行設計會(huì )大大簡(jiǎn)化物理設計中的數據管理。優(yōu)化自由結構OFA,簡(jiǎn)單地講就是在數據庫中可以高效自由地分布邏輯數據對象,因此首先要對數據庫中的邏輯對象根據他們的使用方式和物理結構對數據庫的影響來(lái)進(jìn)行分類(lèi),這種分類(lèi)包括將系統數據和用戶(hù)數據分開(kāi)、一般數據和索引數據分開(kāi)、低活動(dòng)表和高活動(dòng)表分開(kāi)等等。
數據庫邏輯設計的結果應當符合下面的準則：（1）把以同樣方式使用的段類(lèi)型存儲在一起；（2）按照標準使用來(lái)設計系統；（3）存在用于例外的分離區域；（4）最小化表空間沖突；（5）將數據字典分離。
二、充分利用系統全局區域SGA（SYSTEM GLOBAL AREA)
SGA是oracle數據庫的心臟。用戶(hù)的進(jìn)程對這個(gè)內存區發(fā)送事務(wù)，并且以這里作為高速緩存讀取命中的數據，以實(shí)現加速的目的。正確的SGA大小對數據庫的性能至關(guān)重要。SGA包括以下幾個(gè)部分：
1、數據塊緩沖區（data block buffer cache）是SGA中的一塊高速緩存，占整個(gè)數據庫大小的1%-2%，用來(lái)存儲從數據庫重讀取的數據塊（表、索引、簇等），因此采用least recently used (LRU,最近最少使用)的方法進(jìn)行空間管理。
2、字典緩沖區。該緩沖區內的信息包括用戶(hù)賬號數據、數據文件名、段名、盤(pán)區位置、表說(shuō)明和權限，它也采用LRU方式管理。
3、重做日志緩沖區。該緩沖區保存為數據庫恢復過(guò)程中用于前滾操作。
4、SQL共享池。保存執行計劃和運行數據庫的SQL語(yǔ)句的語(yǔ)法分析樹(shù)。也采用LRU算法管理。如果設置過(guò)小，語(yǔ)句將被連續不斷地再裝入到庫緩存，影響系統性能。
另外，SGA還包括大池、JAVA池、多緩沖池。但是主要是由上面4種緩沖區構成。對這些內存緩沖區的合理設置，可以大大加快數據查詢(xún)速度，一個(gè)足夠大的內存區可以把絕大多數數據存儲在內存中，只有那些不怎么頻繁使用的數據，才從磁盤(pán)讀取，這樣就可以大大提高內存區的命中率。
三、規范與反規范設計數據庫
1、規范化
范式是符合某一級別的關(guān)系模式的集合，根據約束條件的不同，一般有1NF、2NF、3NF三種范式。規范化理論是圍繞這些范式而建立的。規范化的基本思想是逐步消除數據依賴(lài)中不合適的部分，使模式中的各關(guān)系模式達到某種程度的“分離”，即采用“一事一地”的模式設計原則，因此，所謂規范化實(shí)質(zhì)上就是概念的單一化。數據庫中數據規范化的優(yōu)點(diǎn)是減少了數據冗余，節約了存儲空間，相應邏輯和物理的I/O次數減少，同時(shí)加快了增、刪、改的速度。但是一個(gè)完全規范化的設計并不總能生成最優(yōu)的性能，因為對數據庫查詢(xún)通常需要更多的連接操作，從而影響到查詢(xún)的速度。故有時(shí)為了提高某些查詢(xún)或應用的性能而有意破壞規范規則，即反規范化。
2、反規范化
⑴反規范的必要性
是否規范化的程度越高越好呢？答案是否定的，應根據實(shí)際需要來(lái)決定，因為“分離”越深，產(chǎn)生的關(guān)系越多，結構越復雜。關(guān)系越多，連接操作越頻繁，而連接操作是最費時(shí)間的，在數據庫設計中特別對以查詢(xún)?yōu)橹鞯臄祿䦷煸O計來(lái)說(shuō)，頻繁的連接會(huì )嚴重影響查詢(xún)速度。所以，在數據庫的設計過(guò)程中有時(shí)故意保留非規范化約束，或者規范化以后又反規范，這樣做通常是為了改進(jìn)數據庫的查詢(xún)性能，加快數據庫系統的響應速度。
⑵反規范技術(shù)
在進(jìn)行反規范設計之前，要充分考慮數據的存取需求，常用表的大小、特殊的計算、數據的物理存儲等。常用的反規范技術(shù)有合理增加冗余列、派生列，或重新組表幾種。反規范化的好處是降低連接操作的需求、降低外碼和索引數目，減少表的個(gè)數，從而提高查詢(xún)速度，這對于性能要求相對較高的數據庫系統來(lái)說(shuō)，能有效地改善系統的性能，但相應的問(wèn)題是可能影響數據的完整性，加快查詢(xún)速度的同時(shí)降低修改速度。
3、數據庫設計中的優(yōu)化策略
數據應當按兩種類(lèi)別進(jìn)行組織：頻繁訪(fǎng)問(wèn)的數據和頻繁修改的數據。對于頻繁訪(fǎng)問(wèn)但是不頻繁修改的數據，內部設計應當物理不規范化。對于頻繁修改但并不頻繁訪(fǎng)問(wèn)的數據，內部設計應當物理規范化。比較復雜的方法是將規范化的表作為邏輯數據庫設計的基礎，然后再根據整個(gè)應用系統的需要，物理地非規范化數據。規范與反規范都是建立在實(shí)際的操作基礎之上的約束，脫離了實(shí)際兩者都沒(méi)有意義。只有把兩者合理地結合在一起，才能相互補充，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。
四、合理設計和管理表
1、利用表分區
分區將數據在物理上分隔開(kāi)，不同分區的數據可以制定保存在處于不同磁盤(pán)上的數據文件里。這樣，當對這個(gè)表進(jìn)行查詢(xún)時(shí)，只需要在表分區中進(jìn)行掃描，而不必進(jìn)行FTS(Full Table Scan，全表掃描)，明顯縮短了查詢(xún)時(shí)間，另外處于不同磁盤(pán)的分區也將對這個(gè)表的數據傳輸分散在不同的磁盤(pán)I/O，一個(gè)精心設置的分區可以將數據傳輸對磁盤(pán)I/O競爭均勻地分散開(kāi)。
2、避免出現行連接和行遷移
在建立表時(shí)，由于參數pctfree和pctused不正確的設置，數據塊中的數據會(huì )出現行鏈接和行遷移，也就是同一行的數據不保存在同一的數據塊中。如果在進(jìn)行數據查詢(xún)時(shí)遇到了這些數據，那么為了讀出這些數據，磁頭必須重新定位，這樣勢必會(huì )大大降低數據庫執行的速度。因此，在創(chuàng )建表時(shí)，就應該充分估計到將來(lái)可能出現的數據變化，正確地設置這兩個(gè)參數，盡量減少數據庫中出現行鏈接和行遷移。
3、控制碎片
碎片(fragmentation)是對一組非鄰接的數據庫對象的描述。碎片意味著(zhù)在執行數據庫的功能時(shí)要耗費額外的資源（磁盤(pán)I/O，磁盤(pán)驅動(dòng)的循環(huán)延遲，動(dòng)態(tài)擴展，鏈接的塊等），并浪費大量磁盤(pán)空間。當兩個(gè)或多個(gè)數據對象在相同的表空間中，會(huì )發(fā)生區間交叉。在動(dòng)態(tài)增長(cháng)中，對象的區間之間不再相互鄰接。為
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