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Oracle SQL语句执行流程与顺序原理详解(一)
2018-03-14 09:00:34 】 浏览:127
Tags:Oracle SQL 语句 执行 流程 顺序 原理 详解

第一步:客户端把语句发给服务器端执行

当我们在客户端执行SQL语句时,客户端会把这条SQL语句发送给服务器端,让服务器端的进程来处理这语句。也就是说,Oracle 客户端是不会做任何的操作,他的主要任务就是把客户端产生的一些SQL语句发送给服务器端。服务器进程从用户进程把信息接收到后, 在PGA 中就要此进程分配所需内存,存储相关的信息,如:在会话内存存储相关的登录信息等。

虽然在客户端也有一个数据库进程,但是,这个进程的作用跟服务器上的进程作用是不相同的,服务器上的数据库进程才会对SQL 语句进行相关的处理。不过,有个问题需要说明,就是客户端的进程跟服务器的进程是一一对应的。也就是说,在客户端连接上服务器后,在客户端与服务器端都会形成一个进程,客户端上的我们叫做客户端进程,而服务器上的我们叫做服务器进程。

第二步:语句解析

当客户端把SQL语句传送到服务器后,服务器进程会对该语句进行解析。这个解析的工作是在服务器端所进行的,解析动作又可分为很多小动作。

1)查询高速缓存(library cache)

服务器进程在接到客户端传送过来的SQL语句时,不会直接去数据库查询。服务器进程把这个SQL语句的字符转化为ASCII等效数字码,接着这个ASCII码被传递给一个HASH函数,并返回一个hash值,然后服务器进程将到shared pool中的library cache(高速缓存)中去查找是否存在相同的hash值。如果存在,服务器进程将使用这条语句已高速缓存在SHARED POOL的library cache中的已分析过的版本来执行,省去后续的解析工作,这便是软解析。若调整缓存中不存在,则需要进行后面的步骤,这便是硬解析。硬解析通常是昂贵的操作,大约占整个SQL执行的70%左右的时间,硬解析会生成执行树,执行计划,等等。

所以,采用高速数据缓存的话,可以提高SQL 语句的查询效率。其原因有两方面:一方面是从内存中读取数据要比从硬盘中的数据文件中读取数据效率要高,另一方面也是因为避免语句解析而节省了时间。

不过这里要注意一点,这个数据缓存跟有些客户端软件的数据缓存是两码事。有些客户端软件为了提高查询效率,会在应用软件的客户端设置数据缓存。由于这些数据缓存的存在,可以提高客户端应用软件的查询效率。但是,若其他人在服务器进行了相关的修改,由于应用软件数据缓存的存在,导致修改的数据不能及时反映到客户端上。从这也可以看出,应用软件的数据缓存跟数据库服务器的高速数据缓存不是一码事。

2)语句合法性检查(data dict cache)

当在高速缓存中找不到对应的SQL语句时,则服务器进程就会开始检查这条语句的合法性。这里主要是对SQL语句的语法进行检查,看看其是否合乎语法规则。如果服务器进程认为这条SQL语句不符合语法规则的时候,就会把这个错误信息反馈给客户端。在这个语法检查的过程中,不会对SQL语句中所包含的表名、列名等等进行检查,只是检查语法。

3)语言含义检查(data dict cache)

若SQL 语句符合语法上的定义的话,则服务器进程接下去会对语句中涉及的表、索引、视图等对象进行解析,并对照数据字典检查这些对象的名称以及相关结构,看看这些字段、表、视图等是否在数据库中。如果表名与列名不准确的话,则数据库会就会反馈错误信息给客户端。

所以,有时候我们写select语句的时候,若语法与表名或者列名同时写错的话,则系统是先提示说语法错误,等到语法完全正确后再提示说列名或表名错误。

4)获得对象解析锁(control structer)

当语法、语义都正确后,系统就会对我们需要查询的对象加锁。这主要是为了保障数据的一致性,防止我们在查询的过程中,其他用户对这个对象的结构发生改变。

5)数据访问权限的核对(data dict cache)

当语法、语义通过检查之后,客户端还不一定能够取得数据,服务器进程还会检查连接用户是否有这个数据访问的权限。若用户不具有数据访问权限的话,则客户端就不能够取得这些数据。要注意的是数据库服务器进程先检查语法与语义,然后才会检查访问权限。

6)确定最佳执行计划

当语法与语义都没有问题权限也匹配,服务器进程还是不会直接对数据库文件进行查询。服务器进程会根据一定的规则,对这条语句进行优化。在执行计划开发之前会有一步查询转换,如:视图合并、子查询解嵌套、谓语前推及物化视图重写查询等。为了确定采用哪个执行计划,Oracle还需要收集统计信息确定表的访问联结方法等,最终确定可能的最低成本的执行计划。

不过要注意,这个优化是有限的。一般在应用软件开发的过程中,需要对数据库的sql语句进行优化,这个优化的作用要大大地大于服务器进程的自我优化。

当服务器进程的优化器确定这条查询语句的最佳执行计划后, 就会将这条SQL语句与执行计划保存到数据高速缓存(library cache)。如此,等以后还有这个查询时,就会省略以上的语法、语义与权限检查的步骤,而直接执行SQL语句,提高SQL语句处理效率。

第三步:绑定变量赋值

如果SQL语句中使用了绑定变量,扫描绑定变量的声明,给绑定变量赋值,将变量值带入执行计划。若在解析的第一个步骤,SQL在高速缓冲中存在,则直接跳到该步骤。

第四步:语句执行

语句解析只是对SQL语句的语法进行解析,以确保服务器能够知道这条语句到底表达的是什么意思。等到语句解析完成之后,数据库服务器进程才会真正的执行这条SQL语句。

对于SELECT语句:

1)首先服务器进程要判断所需数据是否在db buffer存在,如果存在且可用,则直接获取该数据而不是从数据库文件中去查询数据,同时根据LRU算法增加其访问计数;

2)若数据不在缓冲区中,则服务器进程将从数据库文件中查询相关数据,并把这些数据放入到数据缓冲区中(buffer cache)。

其中,若数据存在于db buffer,其可用性检查方式为:查看db buffer块的头部是否有事务,如果有事务,则从回滚段中读取数据;如果没有事务,则比较select的scn和db buffer块头部的scn,如果前者小于后者,仍然要从回滚段中读取数据;如果前者大于后者,说明这是一非脏缓存,可以直接读取这个db buffer块的中内容。

对于DML语句(insert、delete、update):

1)检查所需的数据库是否已经被读取到缓冲区缓存中。如果已经存在缓冲区缓存,则直接执行步骤3;

2)若所需的数据库并不在缓冲区缓存中,则服务器将数据块从数据文件读取到缓冲区缓存中;

3)对想要修改的表取得的数据行锁定(Row Exclusive Lock),之后对所需要修改的数据行取得独占锁;

4)将数据的Redo记录复制到redo log buffer;

5)产生数据修改的undo数据;

6)修改db buffer;

7)dbwr将修改写入数据文件;

其中,第2步,服务器将数据从数据文件读取到db buffer经经历以下步骤:

1)首先服务器进程将在表头部请求TM锁(保证此事务执行过程其他用户不能修改表的结构),如果成功加TM锁,再请求一些行级锁(TX锁),如果TM、TX锁都成功加锁,那么才开始从数据文件读数据。

2)在读数据之前,要先为读取的文件准备好buffer空间。服务器进程需要扫描LRU list寻找
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