Oracle9i
的查询优化
Oracle
白皮书
2002
年
2
月
Oracle9i
的查询优化
执行概要..............................................................................................4
简介......................................................................................................4
什么是查询优化程序？..............................................................4
Oracle 在查询优化方面提供了什么?......................................4
SQL 语句转换 ....................................................................................5
试探查询转换..............................................................................6
简单视图合并......................................................................6
复杂视图合并......................................................................6
子查询“展平”.......................................................................7
传递谓词生成......................................................................8
消除通用子表达..................................................................9
谓词下推和上移..................................................................9
用于 “CUBE” 查询的分组修整......................................10
外联接到内联接的转换....................................................11
基于开销的查询转换................................................................11
实体化视图重写................................................................11
OR 扩展 ............................................................................12
星型转换............................................................................12
外联接视图的谓词下推....................................................14
选择访问路径....................................................................................14
联接排序....................................................................................15
适应式查找策略................................................................15
多重初始排序试探............................................................16
位图索引....................................................................................16
位图联接索引............................................................................18
域索引及扩展性........................................................................18
快速全索引扫描........................................................................18
索引联接....................................................................................19
索引跳扫....................................................................................19
分区优化....................................................................................19
智能化分区联接，分组聚合及排序........................................20
消除排序....................................................................................20
OLAP 优化 ...............................................................................20
并行执行....................................................................................21
提示............................................................................................21
Oracle9i 的查询优化 第 2 页
开销模型和统计................................................................................22
优化程序统计............................................................................22
对象级统计........................................................................22
系统统计............................................................................23
用户定义的统计................................................................23
统计管理....................................................................................23
并行取样............................................................................23
监视....................................................................................24
自动确定直方图................................................................24
动态取样....................................................................................24
优化成本类型............................................................................25
动态运行时间优化............................................................................25
动态并行程度............................................................................26
动态内存分配............................................................................26
数据库资源管理程序................................................................27
结论....................................................................................................28
Oracle9i 的查询优化 第 3 页
Oracle9i
的查询优化
执行概要
本文描述了 Oracle 的查询优化程序，它是数据库的关键组件，能
让 Oracle 的用户获得极佳的执行性能。Oracle 的查询优化技术在
功能上无与伦比，本文详细讨论了查询优化的所有重要领域。
简介
什么是查询优化程序？
查询优化对于关系数据库的性能，特别是对于执行复杂 SQL 语句
的性能而言至关重要。查询优化程序确定执行每一次查询的最佳
策略。
例如，查询优化程序选择对于指定的查询是否使用索引，以及在
联接多个表时采用哪一种联接技术。这类决策对 SQL 语句的执行
性能有很大的影响，查询优化对于每一种应用程序都是关键技术，
应用程序涉及的范围从操作系统到数据仓库，从分析系统到内容
管理系统。查询优化程序对于应用程序和最终用户是完全透明的。
由于应用程序可能生成非常复杂的 SQL 语句, 查询优化程序必
须精心构建、功能强大，以保障良好的执行性能。例如，查询优
化程序可转换 SQL 语句，使复杂的语句转换成为等价的但执行性
能更好的 SQL 语句。查询优化程序的典型特征是基于开销。在基
于开销的优化策略中，对于给定查询生成多个执行计划，然后对
每个计划估算开销。查询优化程序选用估算开销最低的计划。
Oracle 在查询优化方面提供了什么?
Oracle 的优化程序可称是业界最成功的优化程序。基于开销的优
化程序自 1992 年随 Oracle7 推出后，通过 10 年的丰富的实际用
户经验，不断得到提高和改进。好的查询优化程序不是基于纯粹
的理论假设及谓词在实验室中开发出来的，而是通过适合实际用
户需求开发和磨合出来的。
Oracle 的查询优化程序比任何其他查询优化程序在数据库应用程
序的应用都要多，而且 Oracle 的优化程序一直由于实际应用的反
馈而得到改进。
Oracle9i 的查询优化 第 4 页
Oracle 的优化程序包含 4 大主要部分（本文将在以下章节详细讨
论这些部分）：
SQL 语句转换：在查询优化中 Oracle 使用一系列精深技术
对 SQL 语句进行转换。查询优化的这一步骤的目的是将原
有的 SQL 语句转换成为语义相同而处理效率更高的 SQL
语句。
执行计划选择：对于每个 SQL 语句, 优化程序选择一个执行
计划（可使用 Oracle 的EXPLAIN PLAN 工具或通过
Oracle 的 “v$sql_plan” 视图查看）。执行计划描述了执行
SQL 时的所有步骤，如访问表的顺序；如何将这些表联接
在一起；以及是否通过索引来访问这些表。优化程序为每个
SQL 语句设计许多可能的执行计划，并选出最好的一个。
开销模型与统计：Oracle 的优化程序依赖于执行 SQL 语句的
所有单个操作的开销估算。想要优化程序能选出最好的执行
计划，需要最好的开销估算方法。开销估算需要详细了解某
些知识，这些知识包括：明白每个查询所需的 I/O、CPU 和
内存资源以及数据库对象相关的统计信息（表、索引和物化
视图），还有有关硬件服务器平台的性能信息。收集这些统
计和性能信息的过程应高效并且高度自动化。
动态运行时间优化：并不是 SQL 执行的每个方面都可以事先
进行优化。Oracle 因此要根据当前数据库负载对查询处理策
略进行动态调整。该动态优化的目标是获得优化的执行性
能，即使每个查询可能不能够获得理想的 CPU 或内存资
源。Oracle 另有一个原来的优化程序，即基于规则的优化程
序。该优化程序仅向后兼容，在 Oracle 的下个版本将不再
得到支持。绝大多数 Oracle 用户目前使用基于开销的优化
程序。所有主要的应用程序供应商（如 Oracle 应用程序、
SAP 和 Peoplesoft，仅列出这几家）以及大量近来开发的客
户应用程序都使用基于开销的优化程序来获得优良的执行
性能，故本文仅讲述基于开销的优化程序。
SQL 语句转换
使用 SQL 语句表示复杂查询可以有多种方式。提交到数据库的
SQL 语句类型通常是最终用户或应用程序可以最简单的方式生成
的 SQL 类型。但是这些人工编写或机器生成的查询公式不一定是
执行查询最高效的 SQL 语句。例如，由应用程序生成的查询通常
含有一些无关紧要的条件，这些条件可以去掉。或者，有些从某
查询谓词出的附加条件应当添加到该 SQL 语句中。SQL 转换语
句的目的是将给定的 SQL 语句转换成语义相同（即返回相同结果
的 SQL 语句）并且性能更好的 SQL 语句。
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