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2008-04-14 15:38:30
了解一般的技术和设计,用于编写与 Oracle 数据库的使用直接相关的可管理、可伸缩的快速 代码。
在过去九年中，PHP 已经从组装个人网站的小型语言发展到为世界上某些最大和流量最高的网站提供动力。任何高流量网站的三个最重要的设计方面是可伸缩性、性能和可维护性。可伸缩性意味着您的应用程序流量负载可以不断增长，而不会从根本上破坏其工作方式。性能是快速为单个请求提供服务的能力。 可维护性是能够在不造成过多负担的情况下修复、重新调整、扩增或更改应用程序的品质。
利用 PHP 来实现这三个设计目标并不困难，但确实需要预先考虑如何设计和构建您的应用程序。关于编写可管理、可伸缩的快速 PHP 代码的论题范围很广；针对每个论题都有大量的技术和文章。在本文中，我们将讨论那些与使用 Oracle 及 PHP 直接相关的因素。有很多一般（非 Oracle 专用）技术和设计可能非常有用。
我喜欢以一个尖锐的警告作为任何与性能相关的谈话或文章的开始：始终要记住，最后总有一天，快速却不完善的应用程序将毫无价值。性能调整以及对应用程序不利因素的设计提取都很容易分散您的精力。Web 的性质就是这样，经常发布版本的方法非常有效。（发布网站“新版本”的成本很低，因为最终用户始终需要这些代码。）这就允许您延迟对代码的重大调整，直到需要这样做为止。因此，首要目标应该是创建便于重新调整的代码。
创建和管理连接
与 Oracle 数据库最基本的交互之一是连接。要了解连接如何影响您的应用程序的性能和可伸缩性，需要了解连接的生命周期，如 所示。每个步骤所涉及的工作如下：
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由于创建新的影子进程的成本相当大，我们应该在必要时努力避开它。达到此目的的最简单方法是使用持续连接。PHP 被设计为一种非会话状态的语言。这意味着在默认情况下，在请求期间创建的任何信息（或例程化的资源）都会在请求结束时被彻底清除并毁坏。对于 Oracle 客户连接，我们希望避免这种行为。
为了使连接能够从一个请求保留到下一个请求，您可以使用以下两种连接变通方法之一：
OCIPLogin($username, $password [, $tnsname])
或
OCINLogin($username, $password [, $tnsname])
这两个函数都创建持续的服务器连接，尽管 OCINLogin() 将为每个请求创建一个新会话句柄。如果您的应用程序要使用事务，并且您希望将同时发生的事务分散到多个会话中，则可以使用 OCINLogin()。
使用持续连接的一个副作用是您更容易出现进程不足的情况。基于专用 Oracle 数据库运行单个 Apache Web 服务器（子进程的最大默认数量为 256）时，可能从不会遇到问题。但是如果增加到 4 个 Web 服务器，每个服务器运行 256 个具有持续 Oracle 连接的子进程，现在则要创建 1024 个与 Oracle 数据库的连接，并且很快就会与 Oracle 实例的资源限制发生冲突。
在 Oracle 实例配置文件 (init.ora) 中，有两个可调整的参数：
sessions = NNNN 和 processes = NNNN。
这两个参数控制着实例可以支持的最大会话数和最大进程数。如果您需要支持 1024 个同时出现的连接，则需要至少 1024 个会话（因为 OCINLogin() 连接和某些递归查询可能在每个连接中需要多个会话），而需要的进程还会更多（因为我们还需要考虑 Oracle 后台进程）。不幸的是，不能任意将这些进程设得很高。Oracle 进程消耗不少的专用内存（在多数系统中每个进程需要 2 到 3MB）。从个体来说，这些进程很小，但当把它们作为一组并与服务器系统全局区 (SGA) 所需要的共享内存相结合时，很快就会让您因为数据库服务器的物理内存限制而感到烦恼。
来自 MySQL 环境的用户可能试图避开持续连接（这是 MySQL 环境中的建议）。由 Oracle 影子进程启动所导致的栓锁和文件争用使得非持续连接的使用效率极低。那么解决方案是什么呢？
这样有多重要？作为一个老板，我们即使启用了持续连接，也一直遇到栓锁问题。任何遇到过严重栓锁争用的人都能证实，这是一个极为严重的问题，服务器在很大程度上不响应，因为它花费过多时间来进行锁定操作。我们在中发现，尽管在终止前有大量进程为数以百计的请求提供服务，但很多进程只服务于单个请求。这一切是由于我们将 Apache 的 MaxSpareServers 设置得太低。我们所使用的负载均衡设备的一些问题导致了“突然爆发”的行为，此时 Web 服务器被多个同时发生的请求所冲击，然后闲置数秒时间。在 Apache 内部，这导致要创建额外的子进程，来为高请求等级提供服务；但当它一旦平息时（几乎立即平息），就会出现大部分目前处于闲置状态的子进程（终止进程并关闭其 Oracle 连接）。总体看来，这与运行非持续进程的效果相似。将 MaxSpareServers 设得较高就可消除此问题，并消除了栓锁争用。
执行 SQL
任何 Oracle 客户服务器关系的主要内容是执行查询。这里没有篇幅来谈论对查询的调整 — 那是需要整本书来讨论的主题。相反，我们将集中讨论如何尽可能地使已经调整过的查询高效运行。
使用 PHP 编写良好的 Oracle 应用程序代码的第一步是始终使用绑定 SQL。当我们编写类似以下的查询时：
SELECT * FROM USERS WHERE USERNAME = 'george'
Oracle 必须对该查询进行软分析，查看以前是否曾编译过该查询。在默认情况下，"george" 值被作为文字项，这意味着如果我们使用不同的名字 ('bob') 执行此查询，则 Oracle 将把它看作完全不同的查询。Oracle 在其共享池中保留它执行的每个查询的分析副本，因此如果您使用数千个名字来执行此查询，则在您的共享池中将有数千个该查询的不同副本。即使在轻度活跃的网站上，这也会导致严重的内存碎片以及 ORA-4031 错误增殖。
对这个问题的解决方案是使用绑定 SQL。绑定 SQL 允许我们将 WHERE 子句中的文字值替换为占位符，如下所示：
SELECT * FROM USERS WHERE USERNAME = ':NAME'
在这里，查询只须被完全分析一次（硬分析）；以后所有的分析都是所谓的软分析，此时引擎只是简单地从 SGA 中提取已编译的查询。此外，将只有一个单次分析的副本被存储，从而显著减少了不断执行的查询对内存的需求。
现在我们可以执行如下：
$db = OCIPLogin('scott', 'tiger', 'testdb');
$stmt = OCIParse("SELECT * FROM USERS WHERE USERNAME = ':NAME'");
OCIBindByName($stmt, ":NAME", "george");
OCIExecute($stmt);
?>
在 Oracle8i 之前，我们必须手动绑定查询；从 8i 开始，通过设置 init.ora 的参数 "cursor_sharing = FORCE"，我们可以指示优化器为我们完成这一工作。该设置通知优化器查找可以绑定的文字值，并手动执行绑定。自 9i 起，我们可以使用设置“cursor_sharing = SIMILAR”，该设置指示优化器深入查看基表的统计信息，了解自动绑定文字是否有好处（如果某个字段的分布极不均匀，则可能没有好处）。尽管应该启用这些设置（在 8i 中为 FORCE，在 9i 及更高版本中为 SIMILAR），但深入到查询中分析潜在绑定的这种操作对于优化器而言成本很高，因此在可能的情况下，应该手动绑定您的查询。
Oracle 客户服务器在 SQLNet 协议基础上运行，众所周知，这种协议的对话很多。例如，如果您执行一个返回 100 行的查询，则会有分析查询的对话交换、对每个绑定变量的交换、对执行的查询以及对每个提取行的查询。其中每次交换都包括客户端与服务器之间的网络数据包交换（称为一次往返）。减少往返次数可能具有深刻的性能影响。
解决这个问题的第一种方法是建立客户的预取缓冲区。在网络上传送单独一行的效率极低，因此最好主动将很多行集中在一起，并将它们从本地缓冲区中读出。如果我们将语句的句柄设置如下，则 Oracle 客户库能够自动执行这种服务：
$stmt = OCIParse($db, $query);
OCISetPreFetch($stmt, 1000);
// execute and fetch
这些设置指示 OCI 客户库每次内部缓冲 1000 行，对任何返回超过一行的查询提供积极的回报。1000 是个相当随意的数字 — 在选择预取缓冲区大小时仅有的限制因素是：
管理与 Oracle 的交互操作
现在您已看到了一些通过 PHP 改进与 Oracle 数据库交互操作方式的技术。对您的程序作出这类结构性更改是管理上的争论焦点，因为它通常需要对代码中的很多地方作出不少更改。解决问题的正确方法是将所有的数据库访问代码封装在一个打包的库中，这样就可以对如何准备和执行查询等内部问题进行更改，而不必审计您的全部编码内容。
我说的是“打包的库”而不是“抽象层”，因为很多所谓的抽象层强调不仅向您隐藏低级数据库调用的细节，而且还隐藏 SQL。它们实施各自的与数据库无关的语法，以便您能够毫不费力地将您的应用程序改到其他数据库中。我认为这种方法存在三个主要问题：
用于 PHP 的两种最流行的数据库封装/抽象库是 PEAR::DB（从 获取）和 ADODB（从 http://php.weblogs.com/adodb 获取）。不管这两种实施方法的流行程度（和品质）如何,，我通常从头开始实施自己的数据库打包的库。我不需要 ADODB 或 PEAR::DB 中的很多高级特性，而保持库的简单性可以使它速度更快并且更易于维护。没有复杂的特性，一个紧密的库可以用大约 100 行代码来完成它。如果提供了 Oracle 数据库和语句句柄中所执行的信息量，则我更喜欢面向对象的封装，尽管我也曾看到过效果良好的程序性封装。
显示了一个完整的打包的库，它包含一个围绕数据库连接的包 (DB_Oracle) 和一个围绕游标的包 (DB_OracleStatement)。
这些类的目标是使对数据库交互操作的管理变得简单、直接和清晰。以下显示了如何使用它们来执行一个简单的查询：
include_once("DB_Oracle.inc");
$dbh =& new DB_Oracle('scott', 'tiger', 'testdb');
$stmt =& $dbh->prepare("SELECT * FROM users WHERE name = :name");
$stmt->execute(array(':name' => 'george'));
$result = $stmt->fetch();
// ...
?>
由于封装是面向对象的，通过对类进行扩展，可以轻易隐藏所有的连接参数。这对于提供一个简单的、无参数的连接类非常有用，如下所示：
class DB_Oracle_Test extends DB_Oracle {
var $user = "scott";
var $pass = "tiger";
var $tnsname = "testdb";
function DB_Oracle_Test() {}
}
这个新类向程序员隐藏了所有的连接标准，允许透明地更改实例的 TNSNAME 或连接标准。还要注意如何向用户隐藏 OCISetPreFetch() 调用。如果您需要删除它，或者需要添加另一个连接修改器，其操作很容易，并且对您的所有连接起作用。这就是使用打包的库的价值。
使您的进程更加高效
在文章的开始部分，我提到我将帮助您不遗漏在 Apache 中为满足可伸缩性需求而减少的子进程。利用更少资源来完成任务的三种最简单方法是：
卸载静态内容。如果 Web 应用程序中的页面一般包含九幅图像，则发送到您的 Web 服务器的请求中只有百分之十实际上使用了为其分配的持续连接。换句话说，百分之九十的请求正在浪费有用的（从可伸缩性的观点来看，还是成本很高的）Oracle 连接句柄。您的目标应该是确保只有那些需要 Oracle 连接（或至少需要动态内容）的请求才能接受动态 Web 服务器的服务。这会增加由每个进程所完成的与 Oracle 相关的工作量，而这又会减少生成动态内容所需的子进程数量。
改善这种状况的最简单方法是将您的所有图像卸载到单独的 Web 服务器（或一组 Web 服务器）上。这非常容易。第一步是建立第二个 Web 服务器处理静态请求。虽然您可以为此而使用 Apache，但是还有些专门擅长于为静态数据提供服务的其他 Web 服务器（例如 tux 和 thttpd），它们的结果或许更好。应该建立这个 Web 服务器，为另外子域的请求提供服务。常见做法是将 "" 的图像流量委托管给 "images.example.com"。某些硬件负载均衡器实际上允许您为同一域中的图像提供服务，并在内部进行分配 － 有关详细信息请查看负载均衡器文档。
一旦建立了域，就应该创建一个全局配置文件，它包含您在整个应用程序中使用的所有全局常数，并应该至少添加下面一行：
define(CDN_URL, "http://images.example.com");
此文件可以手动地包含在每个文件的顶部，或者可以在 php.ini 配置文件中添加下行，从而在每个脚本开始时能够自动运行该文件：
auto_prepend_file = /path/to/config.inc
现在，不管何时在 HTML 中创建图像标记，都应该添加以下代码：
如果您更愿意拥有标记编写库，则可以编写一个图像标记创建函数，如下所示：
