Oracle數據庫性能調整與優化架構的思考

鄒元杰

摘 要：理解數據庫性能調整與優化架構是一個很重要的環節，對它們的理解將有助人們在優化數據庫性能的過程中明確什么是性能調整與優化、評價性能的指標有哪些、數據庫優化應該從哪些方面進行以及優化方法有哪些等。

關鍵詞：數據庫；性能調整；優化架構

1性能調整與優化概述

性能調整是通過優化應用程序、修改系統參數和系統配置（硬件調整）來改變系統性能。性能調整包括硬件配置、操作系統與數據庫管理系統配置，以及對訪問這些組件的應用的詳細分析與優化。

性能優化是指進行有目的地調整組件以改善性能，使得數據庫的吞吐量最大限度地增加，相應的響應時間達到最小化。數據庫性能優化的基本原則是：通過盡可能少的磁盤訪問獲得所需要的數據。性能調整與優化的過程在某種程度上說是循環的，要達到性能優化的目的，通常需要進行適當的性能調整，然后再查看優化結果，如此反復，直到達到滿意的效果為止。

2數據庫系統性能評價指標

通常評價Oracle數據庫性能的指標主要有系統吞吐量、數據庫用戶響應時間、數據庫命中率、內存使用情況以及所需的磁盤I/0量。

2.1系統吞吐量

吞吐量是指單位時間內數據庫完成的SQL語句數目，以每秒鐘的事務量（tps）表示。為了使系統能夠達到它的最高吞吐量，將不得不犧牲系統性能的其他方面，如系統響應時間、容錯能力等 。

提高系統吞吐量有兩種方法：

①減少服務時間使得在同樣的資源環境下做更多的工作；

②減少總的響應時間使工作做得更快。

2.2用戶響應時間

響應時間是指用戶從提交SQL語句開始到獲得結果集的第一行所需要的時間，是應用做出反應的時間，以毫秒或秒表示。在任何一個系統中，吞吐量和響應時間作為調整目標通常是互相對立的。獲得滿意的用戶響應時間有兩個途徑：一是減少系統服務時間，即提高數據庫的吞吐量；二是減少用戶等待時間，即減少用戶訪問同一數據庫資源的沖突率 。

2.3數據庫命中率

這一比率是高速緩存命中總數除以自Oracle實例啟動后對高速緩存的查找總數。緩沖區高速緩存的命中率，對性能至關重要。由于從高速緩存中讀數據比從磁盤中讀數據的開銷要小得多，因此一般應使其盡可能高一些。

2.4內存使用情況

內存的使用情況主要體現在可共享內存、永久性內存和運行時內存這三者的分配使用上。實現內存合理使用，一般考慮的主要調整目標有兩條：

①使投資得到最大回報。把時間和精力用于解決很有可能產生最大利益的問題上；

②使爭用減到最小。瓶頸的特點在于延遲和等待，盡可能地消除或減少它。

2.5磁盤I/O

數據庫中發生的每個動作幾乎都將產生某種類型的I/O活動，該活動可以是邏輯的（在內存中），也可以是物理的（在磁盤上）。通過降低不必要的I/O開銷可以增加用戶任務獲得的吞吐量，縮短用戶響應時間 。其中，磁盤I/O操作是數據庫性能最重要的方面，是計算機最大的開銷。因此，通過減少不必要的磁盤I/O，可以大大提高系統性能。

3數據庫性能優化的主要方面

無論哪一個數據庫管理系統都會出現數據庫運行效率問題，要使數據庫的性能達到最大化，需從操作系統、硬件性能、數據庫結構、Oracle資源配置、Oracle實例性能和SQL 語句執行等方面進行綜合考慮，這些方面是相互依賴的。

3.1調整與優化數據庫設計

在開發信息系統之前，首要的任務是數據庫設計人員提供一個合理的數據庫設計方案。若數據庫結構設計有問題，Oracle系統本身提供的優化技術不可能使得數據庫性能達到一個滿意的效果。在設計階段對數據庫設計進行論證和調整優化，將保證后期開發維護中各種優化技術發揮應有的作用，使得以更小的代價實現系統性能的最大的提升。

3.2調整應用程序結構設計

不同的應用程序體系結構對數據庫資源要求不同。目前，常用的應用程序結構有C/S兩層體系結構、B/S三層體系結構和多層體系結構。選擇使用哪種體系結構參考的指標主要包括：應用系統的規模、用戶數量、使用的數據庫數量、對網絡安全性和流量的要求等。

3.3優化應用程序

SQL語句消耗了70%至90%的數據庫資源，而應用程序對數據庫的操作最終表現為SQL語句對數據庫的操作，通過對劣質SQL語句以及訪問數據庫方法的調整，可以顯著地改善一個系統的性能，對提高數據庫內存區的命中率、減少I/O訪問、減少對網絡帶寬占用等有著非常重要的意義。

3.4調整數據庫內存分配

內存分配是在信息系統運行過程中進行的，通過調整內存，提高緩沖區的命中率，將大大影響系統的性能。最佳的調整時機是在數據庫文件物理調整和磁盤I/O調整之前進行。

3.5調整與優化磁盤I/O

影響磁盤I/O性能的主要原因有磁盤競爭、I/O次數過多和數據塊空間的分配管理等，為了避免與I/O相關的性能瓶頸，監控磁盤I/O并對其進行調整非常重要。

3.6配置和調整操作系統性能

Oracle數據庫服務器的整體性能很大程度上依賴于操作系統的性能，如果操作系統不能提供優越的性能，那么無論怎么調整數據庫也不能發揮其應有的性能。實施操作系統級調整的主要目的是減少內存交換，減少分頁，使SGA可留駐內存 。可以從以下幾個方面著手：

①為Oracle規劃系統資源；

②調整計算機系統中的內存配置；

③為Oracle數據庫服務器設置操作系統進程優先級；

④對OS參數進行設置。

3.7配置與調整數據庫服務器硬件性能

與數據庫有關的硬件設計主要包括CPU、內存、磁盤子系統和網絡這四個部分 。許多典型的性能問題是由不充足的或配置失當的硬件組件導致的，其中計算機內存和CPU嚴重影響數據庫系統的能力。硬件調整是為要求的工作量提供足夠的硬件資源的行動，包括數據庫大小估計與容量規劃。

4優化方法

在Oracle環境下，數據庫性能優化調整原則上按以下幾步進行：

4.1有條理的采用各種監測手段收集數據，發現性能問題。

4.2做出令人信服的調整（一次只建議改動一兩處）。

4.3收集統計信息，得到調整后的性能。

4.4重復以上操作直至性能調整滿意為止。