解决棘手SQL性能问题，我的SQLT使用心得

作者介绍

丁俊，新炬网络首席性能优化专家，SQL审核产品经理。《剑破冰山-Oracle开发艺术》副主编，ITPUB开发版资深版主，十余年电信行业从业经验。

一、SQLT背景介绍

SQLTXPLAIN（简称SQLT）是ORACLE COE提供的一款SQL性能诊断工具，SQLT主要方法是通过输入的一个SQL语句，从而生成一组诊断文件，这些文件用于诊断性能较差的或产生错误结果(WRONG RESULTS)的SQL。

SQLT产生的诊断文件内容包括执行计划、统计信息、CBO的参数、10053文件、性能变化的历史等需要诊断SQL性能的一系列文件，而且SQLT还提供一系列工具，比如快速绑定SQL执行计划的工具。

SQLT主要使用场合是在需要快速绑定SQL执行计划，或者一些和参数、BUG等相关的疑难SQL分析中。

二、SQLT家族简介

SQLT主要包含下列方法：

SQLT为一个SQL语句提供了下面 7种主要方法来生成诊断详细信息XTRACT，XECUTE，XTRXEC，XTRSBY，XPLAIN，XPREXT和XPREXC。XTRACT，XECUTE，XTRXEC，XTRSBY，XPREXT和XPREXC处理绑定变量和会做 bind peeking（绑定变量窥视），但是XPLAIN不会。这是因为XPLAIN是基于EXPLAIN PLAN FOR 命令执行的，该命令不做 bind peeking。

因此，如果可能请避免使用XPLAIN，除了XPLAIN的bind peeking限制外，所有这 7种主要方法都可以提供足够的诊断详细信息，对性能较差或产生错误结果集的SQL进行初步评估。如果该SQL仍位于内存中或者Automatic Workload Repository (AWR) 中，请使用XTRACT或XTRXEC，其他情况请使用XECUTE。对于Data Guard或备用只读数据库，请使用XTRSBY。仅当其他方法都不可行时，再考虑使用XPLAIN。XPREXT和XPREXC是类似于XTRACT和XECUTE，但为了提高SQLT的性能它们禁了一些SQLT的特性。

几种主要方法的关系如下：

其中XTRXEC包括了XTRACT和XECUTE方法，实际上它会同时执行这两个方法生成对应的文件。使用这些方法后，会生成文件，自动打包。

SQLT的详细内容请参考MOS文档：SQLT 使用指南 (Doc ID 1677588.1)，本文重点说下SQLT里比较有用的方法（本文内容的环境是11.2.0.3）。

三、SQLT宝剑出鞘

1、SQLT生成诊断文件

生成诊断文件使用的是sqlt/run目录下的文件，此目录下还有SQLHC健康检查的脚本。这里看一个例子：

SQL text:
select *
  from test1
 where test1.status in (select test2.status from test2 
                  where object_name like 'PRC_TEST%');

这是条简单的子查询SQL，其中test1的status有索引，而且status有倾斜分布如下：

dingjun123@ORADB> select status,count(*)
  2  from test1
  3  group by status;

STATUS    COUNT(*)
------- ----------
INVALID          6
VALID        76679
--子查询结果是INVALID
dingjun123@ORADB> select test2.status from test2 
  2                    where object_name like 'PRC_TEST%'
  3  ;

STATUS
-------
INVALID
INVALID

子查询中的语句返回的正好是INVALID，那么可以预测，此语句应该是用子查询结果驱动表test1，走test.status列的索引，正常的应该是走nested loops。OK，那么我们看看执行计划：

执行计划令人费解，要知道，对于表的统计信息是最新的且采样比例100%，而且也收集了STATUS列的直方图，为什么还走HASH JOIN，而且TEST1还走全表呢？先用SQLT诊断下，到sqlt/run目录下找到对应的脚本，然后输入SQLID,之后会将生成的文件打包。

dingjun123@ORADB> @sqltxtrxec
PL/SQL procedure successfully completed.
Elapsed: 00:00:00.00

Parameter 1:
SQL_ID or HASH_VALUE of the SQL to be extracted (required)

Enter value for 1: aak402j1r6zy3

Paremeter 2:
SQLTXPLAIN password (required)

Enter value for 2: XXXXXX
PL/SQL procedure successfully completed.
Elapsed: 00:00:00.00
Value passed to sqltxtrxec:
SQL_ID_OR_HASH_VALUE: "aak402j1r6zy3"

解压文件，即可看到如下内容：

这里我们主要看main文件，这是主要内容以及10053等。

首先打开main文件，可以看到主要诊断内容：

可以看到，包括CBO的环境，执行计划以及历史执行信息，表，索引等对象统计信息都在这个main文件中，大部分时候可以通过此文件，了解SQL效率不佳的原因，比如执行计划变坏的时间段内正好收集了统计信息，那么可以快速定位可能是统计信息收集不正确导致的。

一般情况下，都是先看执行计划，通过Plans目录找到Execution Plans，可以点那些+，会显示对应的统计信息等内容：

在统计信息正确的情况下，CBO估算的返回结果行是76685行，而实际结果是6行，估算是实际的12781倍，这显然是有问题的。可以点开对应的+，看看统计信息：

TEST1的STATUS列收集了直方图，而且是100%采样，没有任何问题。到此，这个简单的SQL很可能的情况就是：

• CBO的缺陷，无法准确估算对应的结果集的cardinality；
• CBO的BUG或参数设置原因。

针对以上两种情况，后面会介绍解决方法，这里先说下，为什么这里走了HASH JOIN，TEST1走了FULL TABLE SCAN，结果集的cardinality估算的结果正好是TEST1的行数呢，原因在于：

• TEST1的STATUS有直方图；
• 子查询结果查询出STATUS，但是查询结果的STATUS值在没有执行之前是未知的，也就是可能是INVALID也可能是VALID。

综合以上因素，CBO无法在运行期之前预知结果的具体值，从而导致优化器缺陷，走了不佳的执行计划（12C的apative plan可以解决这个问题）。

既然知道是这个原因，那么，就采用SQL PROFILE绑定就可以了，详细内容见下节。

2、SQLT快速绑定执行计划

SQL PROFILE可以使用SQLT工具快速绑定，SQL PROFILE就是对SQL增加了一系列HINTS，好处是不需要改写SQL，可以在数据库里直接管理。

对于COE工具SQL PROFILE绑定有两类：

• 直接绑定：针对执行计划经常突变的，历史中有好的执行计划，当前走的执行计划差，直接绑定即可。
• 替换绑定：针对执行计划一直较差，没有好的执行计划作为参考，可通过添加hints让其走好的执行计划，然后通过coe工具手动修改文件或coe_load_sql_profile或者编写存储过程绑定到好的执行计划上。

注意：如果SQL没有绑定变量，则通过coe_xfr_sql_profile生成的文件需要修改force_match=>true,手动编写存储过程或者coe_load_sql_profile做替换绑定的也需要修改force_match=>true,以让所有SQL结构相同（字面量条件不同）的SQL都绑定上好的执行计划。

（对应的绑定计划的脚本在sqlt/utl目录下）

下面分别说说这两种绑定方式：

1）使用coe_xfr_sql_profile脚本直接绑定

针对SQL执行计划经常突变，当计划变差时候，快速绑定到效率高的执行计划中。如下例：运行code_xfr_sql_profile然后输入sql_id：

SQL> @coe_xfr_sql_profile.sql

Parameter 1:
SQL_ID (required)
Enter value for 1: 0hzkb6xf08jhw


PLAN_HASH_VALUE AVG_ET_SECS
--------------- -----------
     3071332600        .006   --效率高的计划
       40103161        653

Parameter 2:         ---------------次数输入需要绑定的PLAN_HASH_VALUE,显然我们输入3071332600  
PLAN_HASH_VALUE (required)

Enter value for 2:

最后生成文件，执行。

注意：如果SQL没有使用绑定变量，需要将生成文件的force_match => FALSE中的FALSE改成TRUE。

2）使用coe_load_sql_profile做替换绑定

3.1中的例子是由于CBO的缺陷导致无法判定子查询结果，从而导致走错了执行计划，这里在12c之前需要绑定执行计划，因为没有现成的执行计划，所以需要自己写hints构造一条正确执行计划的SQL，然后通过SQLT的替换绑定，将正确执行计划绑定到原SQL中去。

先将原始SQL通过增加hints,让其执行计划正确，改造后的SQL如下：

select/*+
      BEGIN_OUTLINE_DATA
      USE_NL(@"SEL$5DA710D3" "TEST1"@"SEL$1")
      LEADING(@"SEL$5DA710D3" "TEST2"@"SEL$2" "TEST1"@"SEL$1")
      INDEX_RS_ASC(@"SEL$5DA710D3" "TEST2"@"SEL$2" ("TEST2"."OBJECT_NAME"))
      INDEX_RS_ASC(@"SEL$5DA710D3" "TEST1"@"SEL$1" ("TEST1"."STATUS"))
      OUTLINE(@"SEL$2")
      OUTLINE(@"SEL$1")
      UNNEST(@"SEL$2")
      OUTLINE_LEAF(@"SEL$5DA710D3")
      ALL_ROWS
      DB_VERSION('11.2.0.3')
      OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('11.2.0.3')
      IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS
      END_OUTLINE_DATA
  */ *
  from test1
 where test1.status in (select test2.status from test2 
                  where object_name like 'PRC_TEST%');

然后使用coe_load_sql_profile脚本做替换绑定，输入原始的sql_id和替换的sql_id：

dingjun123@ORADB> @coe_load_sql_profile
Parameter 1:
ORIGINAL_SQL_ID (required)

Enter value for 1: aak402j1r6zy3

Parameter 2:
MODIFIED_SQL_ID (required)

Enter value for 2: 6rbnw92d7djwk

     PLAN_HASH_VALUE          AVG_ET_SECS
-------------------- --------------------
           313848035                 .001

Parameter 3:
PLAN_HASH_VALUE (required)

Enter value for 3: 313848035

Values passed to coe_load_sql_profile:
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ORIGINAL_SQL_ID: "aak402j1r6zy3"
MODIFIED_SQL_ID: "6rbnw92d7djwk"
PLAN_HASH_VALUE: "313848035"
…

再次执行原始语句，可以看到，绑定执行计划成功，已经走了索引和NESTED LOOPS。

SQLT的快速绑定执行计划，在处理突发SQL性能问题中使用广泛，的确是一个非常好的工具，犹如宝剑出鞘，削铁如泥。

3、XPLORE快速诊断参数设置问题

某天晚上某系统一重要语句，迁移到新库后执行1小时都没有结果，原先很快（1s左右），业务人员焦急万分。对应的语句如下：

SELECT
    *
     FROM (SELECT A.ID, A.TEL_ID, A.PRE_CATE_ID, A.INSERT_TIME, A.REMARK1
             FROM TAB_BN_TEST_LOG A,
                  (SELECT TEL_ID, MIN(INSERT_TIME) AS INSERT_TIME
                     FROM TAB_BN_TEST_LOG
                    WHERE INSERT_TIME > '08-APR-19'
                      AND ID NOT IN
                          (SELECT IMEI FROM TX_MM_LOG_201907 WHERE TID = '10')
                    GROUP BY TEL_ID) B
            WHERE A.TEL_ID = B.TEL_ID
              AND A.INSERT_TIME = B.INSERT_TIME
              AND A.ID NOT IN
                  (SELECT IMEI FROM TX_MM_LOG_201907 WHERE TID = '10')
            ORDER BY INSERT_TIME)
    WHERE ROWNUM < 200

查看执行计划:

执行计划中出现FILTER，也就是子查询无法unnest,由于使用的是NOT IN，但是回头一想，这是11g,有null aware特性，应该不会出现FILTER才对，而且使用hints也无效。那么首先想到的就是检查null aware参数是否设置，经过检查：

完全没有问题，那么在收集统计信息、SQL PROFILE、可以想到的参数设置都没有问题情况下，如何解决呢？

由于查询转换受众多参数设置影响，虽然null aware已经开启，但是可能受其它参数或fix control设置影响，因此，这里可以使用SQLT的神器XPLORE分析，它会将已知参数、已知bug对应的fix control逐一重新设置一遍，然后生成对应的执行计划，最后生成一个html文件，通过查看执行计划，找到对应的参数或者BUG。 

SQLT XPLORE中有XEXCUTE、XPLAIN等众多方法，对于慢的语句，建议使用XPLAIN方法。然后查看分析结果与目标计划匹配的设置，从而找出问题。 

使用XPLORE，可以参考sqlt/utl/xplore中的readme.txt。这里需要将对应的SQL内容里加上：/* ^^unique_id */。

最终，生成的XPLORE文件内容如下：

有8个执行计划的PLAN_HASH_VALUE，对应的点进去，找到正确的执行计划对应的参数设置：

最终找到，原来和_optimizer_squ_bottomup参数有关，这个参数，系统设置成FALSE，导致此子查询无法进行null aware查询转换，重新设置后语句执行恢复到正常时间。

针对这样的情况，如果一个个参数去对比分析，必然耗时很长，使用SQLT的XPLORE神器，可以快速找到对应的参数设置或已知BUG问题，比如一些新特性导致的SQL性能问题、SQL产生错误的结果等，都可以通过XPLORE分析，快速找到对应的参数，然后重新设置。

最后做个总结：SQLT里还有很多其他的功能，可以通过MOS查看对应的文章，SQLT在解决棘手的SQL性能问题时，的确是一把利器，犹如宝剑出鞘，SQL性能问题无所遁形。

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