Oracle数据库中的段管理方式详细介绍

  来源：赛迪网技术社区    作者：kongjingzi

用 Oracle 数据库 10g 通过回收浪费的空间、联机重组表格和评估增长的趋势，有效地在段中进行存储管理。近来，有人要求我评估一个与 Oracle 数据库竞争的 RDBMS。在供应商的演示过程中，观众认为“最棒”的特性是，对联机重组的支持 — 该产品可以联机重新部署数据块，以使段的等价物更简洁，并且不会影响当前的用户。

那时，Oracle 还没有在 Oracle9i 数据库中提供这种功能。但是现在，有了 Oracle 数据库 10g，就可以轻松地联机回收浪费的空间和压缩对象—正好适合于起步者。

不过，在检验该特性之前，让我们看一看处理这项任务的“传统的”方法。

当前惯例

考虑让我们看一个段，如一张表，其中填满了块，如图 1 所示。在正常操作过程中，删除了一些行，如图 2 所示。现有就有了许多浪费的空间：(i) 在表的上一个末端和现有的块之间，以及 (ii) 在块内部，其中还有一些没有删除的行。

　　

图 1：分配给该表的块。用灰色正方形表示行

Oracle 不会释放空间以供其他对象使用，有一条简单的理由：由于空间是为新插入的行保留的，并且要适应现有行的增长。被占用的最高空间称为最高使用标记 (HWM)，如图 2 所示。

　

　

图 2：行后面的块已经删除了；HWM 仍保持不变

但是，这种方法有两个主要的问题：

当用户发出一个全表扫描时，Oracle 始终必须从段一直扫描到 HWM，即使它什么也没有发现。该任务延长了全表扫描的时间。

当用直接路径插入行时 — 例如，通过直接加载插入（用 APPEND 提示插入）或通过 SQL*Loader 直接路径 — 数据块直接置于 HWM 之上。它下面的空间就浪费掉了。

在 Oracle9i 及其以前的版本中，可以通过删除表，然后重建表并重新加载数据来回收空间；或通过使用 ALTER TABLE MOVE 命令把表移动到一个不同的表空间中来回收空间。这两种处理方式都必须脱机进行。另外，可以使用联机表重组特性，但是这需要至少双倍的现有表空间。

在 10g中，该任务已经变得微不足道了；假如您的表空间中支持自动段空间管理 (ASSM),您现在可以缩小段、表和索引，以回收空闲块并把它们提供给数据库以作他用，让我们看看其中的缘由。

10g 中的段管理方式

设想有一个表 BOOKINGS，它保存有经由 Web 站点的联机登记。当一个登记确认后，就会把它存储在一个存档表 BOOKINGS_HIST 中，并从 BOOKINGS 表中删除该行。登记和确认之间的时间间隔依据客户有很大的不同，由于无法从删除的行获得足够的空间，因此许多行就插入到了表的 HWM 之上。

现在您需要回收浪费的空间。首先，准确地查明在可回收的段中浪费了多少空间。由于它是在支持 ASSM 的表空间中，您将不得不使用 DBMS_SPACE 包的 SPACE_USAGE 过程，如下所示：

　　declare
　　
　　l_fs1_bytes number;
　　l_fs2_bytes number;
　　l_fs3_bytes number;
　　l_fs4_bytes number;
　　l_fs1_blocks number;
　　l_fs2_blocks number;
　　l_fs3_blocks number;
　　l_fs4_blocks number;
　　l_full_bytes number;
　　l_full_blocks number;
　　l_unformatted_bytes number;
　　l_unformatted_blocks number;
　　begin
　　dbms_space.space_usage(
　　segment_owner　　　=> user,
　　segment_name　　　 => 'BOOKINGS',
　　segment_type　　　 => 'TABLE',
　　fs1_bytes　　　　　=> l_fs1_bytes,
　　fs1_blocks　　　　 => l_fs1_blocks,
　　fs2_bytes　　　　　=> l_fs2_bytes,
　　fs2_blocks　　　　 => l_fs2_blocks,
　　fs3_bytes　　　　　=> l_fs3_bytes,
　　fs3_blocks　　　　 => l_fs3_blocks,
　　fs4_bytes　　　　　=> l_fs4_bytes,
　　fs4_blocks　　　　 => l_fs4_blocks,
　　full_bytes　　　　 => l_full_bytes,
　　full_blocks　　　　=> l_full_blocks,
　　unformatted_blocks => l_unformatted_blocks,
　　unformatted_bytes　=> l_unformatted_bytes
　　);
　　dbms_output.put_line(' FS1 Blocks = '
    ||l_fs1_blocks||' Bytes = '||l_fs1_bytes);
　　dbms_output.put_line(' FS2 Blocks = '
    ||l_fs2_blocks||' Bytes = '||l_fs1_bytes);
　　dbms_output.put_line(' FS3 Blocks = '
    ||l_fs3_blocks||' Bytes = '||l_fs1_bytes);
　　dbms_output.put_line(' FS4 Blocks = '
    ||l_fs4_blocks||' Bytes = '||l_fs1_bytes);
　　dbms_output.put_line('Full Blocks = '
    ||l_full_blocks||' Bytes = ||l_full_bytes);
　　end;
　　/

　　

输出结果如下：

　　FS1 Blocks = 0 Bytes = 0
　　FS2 Blocks = 0 Bytes = 0
　　FS3 Blocks = 0 Bytes = 0
　　FS4 Blocks = 4148 Bytes = 0
　　Full Blocks = 2 Bytes = 16384

　

　

这个输出结果显示有 4,148 个块，具有 75-100% 的空闲空间 (FS4)；没有其他空闲块可用。这里仅有两个得到完全使用的块。4,148 个块都可以回收。

接下来，您必须确保该表支持行移动。如果不支持，您可以使用如下命令来支持它：

　　alter table bookings enable row movement;
　

　

或通过 Administration 页上的 企业管理器 10g。您还要确保在该表上禁用所有基于行 id 的触发器，这是因为行将会移动，行 id 可能会发生改变。

最后，您可以通过以下命令重组该表中现有的行：

　　alter table bookings shrink space compact;

　　

该命令将会在块内重新分配行，如图 3 所示，这就在 HWM 之下产生了更多的空闲块 — 但是 HWM 自身不会进行分配。

　　

图 3：重组行后的表中的块

在执行该操作后，让我们看一看空间利用率所发生的改变。使用在第一步展示的 PL/SQL 块，可以看到块现在是如何组织的：

　　FS1 Blocks = 0 Bytes = 0
　　FS2 Blocks = 0 Bytes = 0
　　FS3 Blocks = 1 Bytes = 0
　　FS4 Blocks = 0 Bytes = 0
　　Full Blocks = 2 Bytes = 16384

注意这里的重要改变：FS4 块（具有 75-100% 的空闲空间）的数量现在从 4,148 降为 0。我们还看到 FS3 块（具有 50-75% 的空闲空间）的数量从 0 增加到 1。但是，由于 HWM 没有被重置，总的空间利用率仍然是相同的。我们可以用如下命令检查使用的空间：

　　SQL> select blocks from user_segments 
    where segment_name = 'BOOKINGS';
　　
　　BLOCKS
　　---------
　　4224

　　

由该表占用的块的数量 (4,224) 仍然是相同的，这是因为并没有把 HWM 从其原始位置移开。可以把 HWM 移动到一个较低的位置，并用如下命令回收空间：

　　alter table bookings shrink space;

　　

注意子句 COMPACT 没有出现。该操作将把未用的块返回给数据库并重置 HWM。可以通过检查分配给表的空间来对其进行测试：

　　SQL> select blocks from user_segments
    where segment_name = 'BOOKINGS';
　　
　　BLOCKS
　　----------
　　8

块的数量从 4,224 降为 8；该表内所有未用的空间都返回给表空间，以让其他段使用，如图 4 所示。

　　

图 4：在收缩后，把空闲块返回给数据库

这个收缩操作完全是在联机状态下发生的，并且不会对用户产生影响。

也可以用一条语句来压缩表的索引：

　　alter table bookings shrink space cascade;

　

联机 shrink 命令是一个用于回收浪费的空间和重置 HWM 的强大的特性。我把后者（重置 HWM）看作该命令最有用的结果，因为它改进了全表扫描的性能。

找到收缩合适选择

在执行联机收缩前，用户可能想通过确定能够进行最完全压缩的段，以找出最大的回报。只需简单地使用 dbms_space 包中的内置函数 verify_shrink_candidate。如果段可以收缩到 1,300,000 字节，则可以使用下面的 PL/SQL 代码进行测试：

　　begin
　　if (dbms_space.verify_shrink_candidate
　　('ARUP','BOOKINGS','TABLE',1300000)
　　then
　　:x := 'T';
　　else
　　:x := 'F';
　　end if;
　　end;
　　/

　　

PL/SQL 过程成功完成。

　　
　　SQL> print x
　　
　　X
　　--------------------------------
　　T
　　如果目标收缩使用了一个较小的数，如 3,000：
　　begin
　　if (dbms_space.verify_shrink_candidate
　　('ARUP','BOOKINGS','TABLE',30000)
　　then
　　:x := 'T';
　　else
　　:x := 'F';
　　end if;
　　end;

　　

变量 x 的值被设置成 'F'，意味着表无法收缩到 3,000 字节。现在假定您将着手在一个表上，或者也许是一组表上创建一个索引的任务。除了普通的结构元素，如列和单值性外，您将不得不考虑的最重要的事情是索引的预期大小 — 必须确保表空间有足够的空间来存放新索引。

在 Oracle 数据库 9i 及其以前的版本中，许多 DBA 使用了大量的工具（从电子数据表到独立程序）来估计将来索引的大小。在 10g中，通过使用 DBMS_SPACE 包，使这项任务变得极其微不足道。