转载：http://blog.itpub.net/17203031/viewspace-1067620/
本篇我们继续讨论NO_INVALIDATE参数。
从上篇（http://blog.itpub.net/17203031/viewspace-1067312/）讨论情况看，无论是取值true还是false，Oracle进行的行为都是缺乏考量的。如果选择true，表示旧的执行计划会持续的在shared pool中驻留，新的执行计划不会生成，如果系统SQL运行比较频繁、Age Out现象比较少，更好地执行计划也许不会出现。
另一个极端是false取值，Oracle会将新统计量涉及的所有shared pool一次性设置为失效。这样的好处是可以保证更好执行计划的生成，但是也存在一个性能spike现象。通常统计量的收集是一个集中作业过程，也就是说，通常是绝大多数业务数据表同时进行统计量生成过程。如果设置为false，也就意味着在一个短时间内，Oracle Shared Pool中大部分的shared cursor全部失效，又重新生成执行计划。这样，从整体上就会有一个hard parse高峰期，严重的话会影响到业务运行。
4、no_invalidate=dbms_stats.auto_invalidate
针对这种左右为难的现象，Oracle 10g引入了参数dbms_stats.auto_invalidate作为NO_INVALIDATE的默认值。从官方解释看，这个参数的作业就是“让Oracle来决定是不是对shared cursor进行失效动作”。那么，其中的算法原则是如何呢？我们本篇来讨论这个取值过程。
Auto_invalidate过程的原则是避免true和false的极端情况，既要实现新执行计划的生成，也要避免性能spike的出现。Oracle选择的策略是“延时”，就是让shared pool中的共享游标不会一次性的失效，而是“慢慢的”、“有差别的”失效。这样就避免了hard parse过程中出现spike。
在auto_invalidate取值进行统计量收集的情况下，shared cursor失效原则如下：
ü 当新对象的统计量获得时，与其有依赖关系的shared cursor对象不是一次性的失效，而是被进行标注。在Oracle中，被称为“Rolling Invalidation”；
ü 当第二次SQL进行解析的时候，会记录时间戳信息。这个时间戳会与系统内部隐含参数“_optimizer_invalidation_period”+一个随机时间秒数进行比较。如果时间差还没有超过这个设定，第二次SQL就会依然使用之前的旧shared cursor。依然是一个软解析过程；
ü 当一个SQL解析过程中，设定的时间超过了时间间隔。Oracle会启动一个硬解析过程，生成一个新的child cusor执行计划。原有的子游标被标注为roll_invalidate，失效。我们可以通过视图v$sql_shared_cursor来查看；
从auto_invalidate的规则看，Oracle不是不进行共享游标的失效过程，而是将其分散在一个时间范围内，隐含参数“_optimizer_invalidation_period”来控制时间范围起点。通过这样的手段算法，来缓解硬解析带来的性能spike现象。
下面我们通过实验来证明结论。为防止11g的自适应游标影响，我们选择简单的10g版本进行测试。
SQL> select * from v$version;
BANNER
-----------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE 10.2.0.1.0 Production
TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 – Production
默认的参数取值为dbms_stats.no_invalidate。
SQL> select dbms_stats.get_param('no_invalidate') from dual;
DBMS_STATS.GET_PARAM('NO_INVAL
-------------------------------------------------
DBMS_STATS.AUTO_INVALIDATE
默认隐含参数取值为18000s，也就是5小时。
SQL> select x.ksppinm name,
2 y.ksppstvl value,
3 y.ksppstdf isdefault,
4 decode(bitand(y.ksppstvf, 7),
5 1,
6 'MODIFIED',
7 4,
8 'SYSTEM_MOD',
9 'FALSE') ismod,
10 decode(bitand(y.ksppstvf, 2), 2, 'TRUE', 'FALSE') isadj
11 from sys.x$ksppi x, sys.x$ksppcv y
12 where x.inst_id = userenv('Instance')
13 and y.inst_id = userenv('Instance')
14 and x.indx = y.indx
15 and x.ksppinm like '_optimizer_invalidation_period';
NAME VALUE ISDEFAULT ISMOD ISADJ
------------------------------ ---------- --------- ---------- -----
_optimizer_invalidation_period 18000 TRUE FALSE FALSE
为了便于实验，我们将这个时间段设置稍短一些。
SQL> alter system set "_optimizer_invalidation_period"=300;
System altered
创建实验数据表T，进行相关设置和第一次统计量收集。
SQL> create table t as select * from dba_objects;
Table created
SQL> create index idx_t_id on t(object_id);
Index created
SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true);
PL/SQL procedure successfully completed
SQL> select to_char(last_analyzed,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from dba_tables where table_name='T';
TO_CHAR(LAST_ANALYZED,'YYYY-MM
------------------------------
2014-01-06 10:13:57
第一次执行SQL语句，我们依然使用autotrace平台，结果集合有省略。
SQL> set autotrace traceonly stat
SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;
统计信息
---------------------------------------------------------
381 recursive calls
0 db block gets
57 consistent gets
rows processed
Shared Cursor情况如下：
SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';
SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME
------------- ---------- ------
4rw3pyskdgqtc 1 1 2014-01-06/10:16:55
形成第一个游标共享，执行一次。第二次执行SQL，游标有共享情况。
SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';
SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M
------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------
4rw3pyskdgqtc 2 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55
此时的执行计划如下：
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 0
-------------------------------------
select /*+demo*/* from t where object_id=1000
Plan hash value: 514881935
--------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Ti
--------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 2 (100)|
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 93 | 2 (0)| 00
|* 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_T_ID | 1 | | 1 (0)| 00
--------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
2 - access("OBJECT_ID"=1000)
19 rows selected
执行Index Range Scan路径。在视图v$sql_shared_cursor中，有共享信息。下面修改数据分布，改变布局。
SQL> update t set object_id=1000;
49745 rows updated
SQL> commit;
Commit complete
SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true,method_opt => 'for columns size 10 object_id');
PL/SQL procedure successfully completed
默认参数就是auto_invalidate。从经验看，Oracle只有选择FTS才是最优路径。第三次执行SQL语句。
SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;
已选择49745行。
统计信息
----------------------------------------------------------
0 recursive calls
0 db block gets
7441 consistent gets
49745 rows processed
此时shared cursor情况如下：
SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';
SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M
------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------
4rw3pyskdgqtc 3 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55
第三次执行依然使用了原有的Index Range Scan执行计划，没有新的父子游标对象生成，执行次数上增加了一次。
过一会进行第四次执行。
10:23:44 SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;
已选择49745行。
统计信息
--------------------------------
0 recursive calls
0 db block gets
7441 consistent gets
0 physical reads
49745 rows processed
SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';
SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M
------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------
4rw3pyskdgqtc 4 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:16:55
第四次执行之后，Oracle依然没有让游标失效。经过三四分钟之后，执行不同的效果。
10:23:51 SQL> select /*+demo*/* from t where object_id=1000;
已选择49745行。
统计信息
-------------------------------------
173 recursive calls
0 db block gets
3987 consistent gets
49745 rows processed
10:27:16 SQL>
游标共享情况如下：
SQL> select sql_id, executions, version_count, first_load_time, to_char(last_load_time,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from v$sqlarea where sql_text like 'select /*+demo*/* from t%';
SQL_ID EXECUTIONS VERSION_COUNT FIRST_LOAD_TIME TO_CHAR(LAST_LOAD_TIME,'YYYY-M
------------- ---------- ------------- -------------------- ------------------------------
4rw3pyskdgqtc 5 2 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06 10:27:11
形成了一个新的子游标对象，有新的解析动作发生。查看v$sql_shared_cursor视图，可以看到变化。
SQL> select sql_id, child_number,ROLL_INVALID_MISMATCH from v$sql_shared_cursor where sql_id='4rw3pyskdgqtc';
SQL_ID CHILD_NUMBER ROLL_INVALID_MISMATCH
------------- ------------ ---------------------
4rw3pyskdgqtc 0 N
4rw3pyskdgqtc 1 Y
Child cursor 0号由于Roll Invalidate原因被拒绝共享。游标1信息如下：
SQL> select child_number, executions, first_load_time, last_load_time from v$sql where sql_id='4rw3pyskdgqtc';
CHILD_NUMBER EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME
------------ ---------- -------------------- ----------------------------------------------------------------------------
0 4 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06/10:16:55
1 1 2014-01-06/10:16:55 2014-01-06/10:27:11
子游标1和0分别代表了不同的执行计划。
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc','1'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 1
-------------------------------------
select /*+demo*/* from t where object_id=1000
Plan hash value: 1601196873
--------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
--------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 155 (100)| |
|* 1 | TABLE ACCESS FULL| T | 49740 | 4420K| 155 (3)| 00:00:02 |
--------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
1 - filter("OBJECT_ID"=1000)
18 rows selected
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('4rw3pyskdgqtc','0'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 4rw3pyskdgqtc, child number 0
-------------------------------------
select /*+demo*/* from t where object_id=1000
Plan hash value: 514881935
--------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Ti
--------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 2 (100)|
| 1 | TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T | 1 | 93 | 2 (0)| 00
|* 2 | INDEX RANGE SCAN | IDX_T_ID | 1 | | 1 (0)| 00
--------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
2 - access("OBJECT_ID"=1000)
19 rows selected
从上面实验，我们可以得到结论：当统计量收集采用no_invalidate=dbms_stats.auto_invalidate的时候，已经存在的共享游标会在一个时间段之后被失效。这样的策略避免了集中hard sparse出现，保证了系统性能平稳化过程。
5、结论
Oracle统计量对于执行计划至关重要，理解no_invalidate参数含义和设置，可以帮助我们更好地理解Oracle工作原理和设计思路。
