Oracle資料遷移後由列的直方圖統計資訊引起的執行計劃異常
阿新 • • 發佈：2020-06-09
（一）問題背景
在使用impdp進行資料匯入的時候，往往在匯入表和索引的統計資訊的時候，速度非常慢，因此我在使用impdp進行匯入時，會使用exclude=table_statistics排除表的統計資訊，從而加快匯入速度，之後再手動收集統計資訊。
圖.impdp匯入資料的時匯入統計資訊速度非常慢
匯入語句如下：
impdp user/password directory=DUMPDIR dumpfile=TEST01.dmp logfile=TEST01.log remap_schema=TEST_USER:TEST_USER123 exclude=table_statistics
手動收集統計資訊語句如下：
EXEC dbms_stats.gather_table_stats(ownname => 'LIJIAMAN',tabname => 'TEST01');
最近使用以上方法將資料還原到測試環境後，發現與生產環境執行計劃存在偏差，本來應該走全表掃描的，卻走了索引範圍掃描。經過確認，是由於列的直方圖統計資訊未收集引發的執行計劃偏差。
（二）列的直方圖統計資訊
什麼是列的直方圖統計資訊呢？在Oracle資料庫中，Oracle預設列上的值是在最小值與最大值之間均分佈的，當在計算cardinatity時，會以均勻分佈的方式計算，但是在實際生活中某些場景下資料並非均勻分佈。舉個列子，某公司有員工10000人，表A的列COL1記錄員工的績效(分別是：A、B、C、D，A最好，D最差)，那麼可能A佔了15%，B佔了60，C佔了20%，D佔了5%。很明顯在該場景下資料並非均勻分佈，假如以均勻分佈的方式去統計員工的績效，可能會導致執行計劃失準。
當列的資料分佈不均勻的時候，就需要統計列上的資料分佈情況，從而走出正確的執行計劃，列的直方圖統計資訊就是記錄列上的資料分佈情況的。
（三）異常模擬
STEP1:建立測試表test01
create table test01 (id number, name varchar2(10) ); create index idx_test01_id on test01(id);
向test01中插入測試資料
begin insert into test01 values(1,'a'); for i in 1..10 loop insert into test01 values(2,'b'); end loop; for i in 1..100 loop insert into test01 values(3,'c'); end loop; for i in 1..1000 loop insert into test01 values(4,'d'); end loop; commit; end;
檢視資料分佈情況：
SQL> SELECT ID,NAME,COUNT(*) FROM test01 GROUP BY ID,NAME ORDER BY COUNT(*); ID NAME COUNT(*) ---------- ---------- ---------- 1 a 1 2 b 10 3 c 100 4 d 1000
STEP2:收集統計資訊，因為上面查詢過id列，故在收集統計資訊的時候，會收集直方圖的統計資訊
EXEC dbms_stats.gather_table_stats(ownname => 'LIJIAMAN',tabname => 'TEST01');
檢視是否已經收集了直方圖資訊，發現id列上已經收集
SQL> SELECT a.OWNER,a.TABLE_NAME,a.COLUMN_NAME,a.LOW_VALUE,a.HIGH_VALUE,a.NUM_BUCKETS,a.HISTOGRAM 2 FROM dba_tab_columns a 3 WHERE a.OWNER = 'LIJIAMAN' AND a.TABLE_NAME = 'TEST01'; OWNER TABLE_NAME COLUMN_NAME LOW_VALUE HIGH_VALUE NUM_BUCKETS HISTOGRAM --------- ----------- ------------ ------------ ------------ ----------- --------------- LIJIAMAN TEST01 ID C102 C105 4 FREQUENCY LIJIAMAN TEST01 NAME 61 64 1 NONE
檢視直方圖，已經將id列的4個值放入了4個bucket中：
SQL> SELECT * FROM dba_tab_histograms a WHERE a.OWNER = 'LIJIAMAN' AND a.TABLE_NAME = 'TEST01'; OWNER TABLE_NAME COLUMN_NAME ENDPOINT_NUMBER ENDPOINT_VALUE ENDPOINT_ACTUAL_VALUE ----------- ------------ ------------- --------------- -------------- ---------------------- LIJIAMAN TEST01 ID 1 1 LIJIAMAN TEST01 ID 11 2 LIJIAMAN TEST01 ID 111 3 LIJIAMAN TEST01 ID 1111 4 LIJIAMAN TEST01 NAME 0 5.036527952778 LIJIAMAN TEST01 NAME 1 5.192296858534
STEP3:檢視id=1和id=4的執行計劃，當id=1時，走索引範圍掃描，當id=4時，走全表掃描
| id列存在直方圖統計資訊，當id=1時，走索引範圍掃描 | id列存在直方圖統計資訊，當id=4時，走全表掃描 |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=1
Plan Hash Value : 1151852672
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 5 | 2 | 00:00:01 |
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID | TEST01 | 1 | 5 | 2 | 00:00:01 |
| * 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_TEST01_ID | 1 | | 1 | 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 2 - access("ID"=1) |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=4
Plan Hash Value : 262542483
-----------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
-----------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1000 | 5000 | 3 | 00:00:01 |
| * 1 | TABLE ACCESS FULL | TEST01 | 1000 | 5000 | 3 | 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 1 - filter("ID"=4) |
STEP4:接下來模擬資料遷移，排除統計資訊
匯出表test01
expdp lijiaman/lijiaman directory=DUMPDIR tables=LIJIAMAN.TEST01 dumpfile =test01.dmp
刪除原來的表：
SQL> drop table test01; Table dropped
再次匯入表，排除統計資訊：
impdp lijiaman/lijiaman directory=DUMPDIR dumpfile =test01.dmp exclude=table_statistics
查看錶的統計資訊，不存在統計資訊：
SQL> SELECT a.OWNER,a.TABLE_NAME,a.COLUMN_NAME,a.LOW_VALUE,a.HIGH_VALUE,a.NUM_BUCKETS,a.HISTOGRAM 2 FROM dba_tab_columns a 3 WHERE a.OWNER = 'LIJIAMAN' AND a.TABLE_NAME = 'TEST01'; OWNER TABLE_NAME COLUMN_NAME LOW_VALUE HIGH_VALUE NUM_BUCKETS HISTOGRAM -------------- --------------- --------------- ------------ ------------ ----------- --------------- LIJIAMAN TEST01 ID NONE LIJIAMAN TEST01 NAME NONE
STEP5:手動收集統計資訊
EXEC dbms_stats.gather_table_stats(ownname => 'LIJIAMAN',tabname => 'TEST01');
發現統計資訊已經收集，但是不存在直方圖的統計資訊
SQL> SELECT a.OWNER,a.TABLE_NAME,a.COLUMN_NAME,a.LOW_VALUE,a.HIGH_VALUE,a.NUM_BUCKETS,a.HISTOGRAM 2 FROM dba_tab_columns a 3 WHERE a.OWNER = 'LIJIAMAN' AND a.TABLE_NAME = 'TEST01'; OWNER TABLE_NAME COLUMN_NAME LOW_VALUE HIGH_VALUE NUM_BUCKETS HISTOGRAM --------- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- --------------- LIJIAMAN TEST01 ID C102 C105 1 NONE LIJIAMAN TEST01 NAME 61 64 1 NONE
STEP6:再次檢視id=1和id=4的執行計劃，當id=1或id=4時，都走索引範圍掃描
| id列未收集直方圖統計資訊，當id=1時，走索引範圍掃描 | id列未收集直方圖統計資訊，當id=4時，走索引範圍掃描 |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=1
Plan Hash Value : 1151852672
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 278 | 1390 | 2 | 00:00:01 |
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID | TEST01 | 278 | 1390 | 2 | 00:00:01 |
| * 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_TEST01_ID | 278 | | 1 | 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 2 - access("ID"=1) |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=4
Plan Hash Value : 1151852672
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 278 | 1390 | 2 | 00:00:01 |
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID | TEST01 | 278 | 1390 | 2 | 00:00:01 |
| * 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_TEST01_ID | 278 | | 1 | 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 2 - access("ID"=4) |
STEP7:再次收集統計資訊，因為使用過了id列作為查詢條件，故再次收集統計資訊時，會收集id列的直方圖資訊：
EXEC dbms_stats.gather_table_stats(ownname => 'LIJIAMAN',tabname => 'TEST01');
可以看到，此時已經收集了id列的直方圖統計資訊：
SQL> SELECT a.OWNER,a.TABLE_NAME,a.COLUMN_NAME,a.LOW_VALUE,a.HIGH_VALUE,a.NUM_BUCKETS,a.HISTOGRAM 2 FROM dba_tab_columns a 3 WHERE a.OWNER = 'LIJIAMAN' AND a.TABLE_NAME = 'TEST01'; OWNER TABLE_NAME COLUMN_NAME LOW_VALUE HIGH_VALUE NUM_BUCKETS HISTOGRAM ------------------------------ ------------------------------ ------------------------------ ------------- ------------- ----------- --------------- LIJIAMAN TEST01 ID C102 C105 4 FREQUENCY LIJIAMAN TEST01 NAME 61 64 1 NONE
執行計劃已經按照我們想要的方式走：
| id列重新收集直方圖統計資訊，當id=1時，走索引範圍掃描 | id列重新收集直方圖統計資訊，當id=4時，走全表掃描 |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=1
Plan Hash Value : 1151852672
----------------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
----------------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 5 | 2 | 00:00:01 |
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID | TEST01 | 1 | 5 | 2 | 00:00:01 |
| * 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_TEST01_ID | 1 | | 1 | 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 2 - access("ID"=1) |
SELECT * FROM test01 WHERE ID=4
Plan Hash Value : 262542483
-----------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost | Time |
-----------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1000 | 5000 | 3 | 00:00:01 |
| * 1 | TABLE ACCESS FULL | TEST01 | 1000 | 5000 | 3 | 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
------------------------------------------
* 1 - filter("ID"=4) |
（四）總結
在使用expdp/impdp進行匯出/匯入資料的時，統計資訊是非常重要的，對於大部分統計資訊，我們可以在匯入結束之後收集獲得。但是對於列的直方圖統計資訊，Oracle預設收集的方式是auto，即Oracle會根據使用者對列的使用情況進行判斷是否收集直方圖統計資訊，然而資料剛遷移完成，在表還未使用的情況下收集統計資訊，往往收集不到列的直方圖資訊，這就造成了執行計劃異常，這種情況通常在下一次收集統計資訊之後會有所改變。
參考文件：
DBMS_STATS With METHOD_OPT =>'..SIZE auto' May Not Collect Histograms (Doc ID 5