[Oracle 10g] SQL Plan (Explain Plan/ DBMS_XPLAN) & Autotrace Enhancement in 10g

我们知道查询一条SQL的执行计划，一般可以通过如下两种方式(当然还有其他方式)

(1) Explain plan for /   DBMS_XPLAN.DISPLAY

(2) Set autotrace on

Explain plan for 和 Set autotrace 都是SQL*PLUS命令，DBMS_XPLAN是Oracle提供的查询执行计划相关的包。

这两种方法在Oracle10g都得到了加强。DBMS_XPLAN最先是在Oracle9.2中引入的，但是只能用来查看SQL的“理论”上的执行计划(Explain plan for的结果)， 在10g中，可以通过新增加的DISPLAY_CURSOR来得到SQL（CURSOR)的“实际”执行计划信息。

(Tom 在<Effective Oracle by Design> 中提到如何在10g之前如何用DBMS_XPLAN.DISPLAY和V$SQL来得到实际执行的信息，下面会提到）

Autotrace提供了很多种关于SQL执行的信息，其中之一是SQL的执行计划(同样也是“理论”上的，不是实际的），但是Autotrace返回的其他统计信息(physical/logical i/o)却是实际的。 在10.2之前， Autotrace用的是自己的format方法，因此得到的SQL执行计划表同用DBMS_XPLAN不是很一致，但是从10.2开始，autotrace 采用了DBMS_XPLAN的方法来格式化最后输出的执行计划表。

需要注意的是，DBMS_XPLAN(确切说是EXPLAIN PLAN for) 和 autotrace 都依赖于表 PLAN_TABLE, 可能需要手动创建一下。 用autotrace还需要当前用户被被授予PLUSTRACE role. 关于如何进行设置EXPLAIN PLAN 和 Autotrace，参考另外一篇blog。

1. About DBMS_XPLAN

 

包DBMS_XPLAN在Oracle 9i R2中引入的，用来查看Explain Plan生成的执行计划。

在10g中, DBMS_XPLAN增加了用来查看SQL的实际执行的计划相关信息（DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR）。

 

（可以用DESCRIBE查看包DBMS_XPLAN中的信息）

SQL> desc DBMS_XPLAN
FUNCTION DISPLAY RETURNS DBMS_XPLAN_TYPE_TABLE
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 TABLE_NAME                     VARCHAR2                IN     DEFAULT
 STATEMENT_ID                   VARCHAR2                IN     DEFAULT
 FORMAT                         VARCHAR2                IN     DEFAULT
 FILTER_PREDS                   VARCHAR2                IN     DEFAULT
FUNCTION DISPLAY_AWR RETURNS DBMS_XPLAN_TYPE_TABLE
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 SQL_ID                         VARCHAR2                IN
 PLAN_HASH_VALUE                NUMBER(38)              IN     DEFAULT
 DB_ID                          NUMBER(38)              IN     DEFAULT
 FORMAT                         VARCHAR2                IN     DEFAULT
FUNCTION DISPLAY_CURSOR RETURNS DBMS_XPLAN_TYPE_TABLE
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 SQL_ID                         VARCHAR2                IN     DEFAULT
 CURSOR_CHILD_NO                NUMBER(38)              IN     DEFAULT
 FORMAT                         VARCHAR2                IN     DEFAULT
FUNCTION DISPLAY_SQLSET RETURNS DBMS_XPLAN_TYPE_TABLE
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 SQLSET_NAME                    VARCHAR2                IN
 SQL_ID                         VARCHAR2                IN
 PLAN_HASH_VALUE                NUMBER(38)              IN     DEFAULT
 FORMAT                         VARCHAR2                IN     DEFAULT
 SQLSET_OWNER                   VARCHAR2                IN     DEFAULT
FUNCTION FORMAT_NUMBER RETURNS VARCHAR2
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 NUM                            NUMBER                  IN
FUNCTION FORMAT_NUMBER2 RETURNS VARCHAR2
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 NUM                            NUMBER                  IN
FUNCTION FORMAT_SIZE RETURNS VARCHAR2
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 NUM                            NUMBER                  IN
FUNCTION FORMAT_SIZE2 RETURNS VARCHAR2
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 NUM                            NUMBER                  IN
FUNCTION PREPARE_RECORDS RETURNS DBMS_XPLAN_TYPE_TABLE
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 PLAN_CUR                       REF CURSOR              IN
 I_FORMAT_FLAGS                 BINARY_INTEGER          IN
FUNCTION VALIDATE_FORMAT RETURNS BOOLEAN
 Argument Name                  Type                    In/Out Default?
 ------------------------------ ----------------------- ------ --------
 HASPLANSTATS                   BOOLEAN                 IN
 FORMAT                         VARCHAR2                IN
 FORMAT_FLAGS                   BINARY_INTEGER          OUT

SQL>

2. Column Projections

所谓column projections就是指DBMS_XPLAN给出的信息中包含了SQL执行计划中每一步实际选择的列的信息，这个有助于我们理解SQL执行计划每一步的实际动作。

以Scott中的表作为例子，

SQL> EXPLAIN PLAN set statement_id = 'X1'
  2  FOR
  3     SELECT d.deptno
  4     ,      d.dname
  5     ,      COUNT(*) as count_employees
  6     ,      SUM(e.sal) as sum_salaries
  7     FROM   dept d
  8     ,      emp  e
  9     WHERE  d.deptno = e.deptno
 10     GROUP  BY
 11            d.deptno
 12     ,      d.dname;

Explained.

 

下面通过调用DBMS_XPLAN.DISPLAY来查看上面这条SQL语句的执行计划，

（从DBMS_XPLAN.DISPLAY的函数接口可以看出，可以直接调用DBMS_XPLAN.DISPLAY,而不用传入任何参数，这样我们会得到刚刚执行的SQL语句的计划）

 

SQL> SELECT plan_table_output
  2  FROM   TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY('PLAN_TABLE', 'X1', 'ALL') );



PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
Plan hash value: 2708255165

-----------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                     | Name    | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT              |         |     9 |   180 |     7  (29)| 00:00:01 |
|   1 |  HASH GROUP BY                |         |     9 |   180 |     7  (29)| 00:00:01 |
|   2 |   MERGE JOIN                  |         |    14 |   280 |     6  (17)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| DEPT    |     4 |    52 |     2   (0)| 00:00:01 |
|   4 |     INDEX FULL SCAN           | PK_DEPT |     4 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
|*  5 |    SORT JOIN                  |         |    14 |    98 |     4  (25)| 00:00:01 |
|   6 |     TABLE ACCESS FULL         | EMP     |    14 |    98 |     3   (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------------------

Query Block Name / Object Alias (identified by operation id):
-------------------------------------------------------------

   1 - SEL$1
   3 - SEL$1 / D@SEL$1
   4 - SEL$1 / D@SEL$1
   6 - SEL$1 / E@SEL$1

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   5 - access("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")
       filter("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")

Column Projection Information (identified by operation id):
-----------------------------------------------------------

   1 - (#keys=2) "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14],
       COUNT(*)[22], SUM("E"."SAL")[22]
   2 - (#keys=0) "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14],
       "E"."SAL"[NUMBER,22]
   3 - "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14]
   4 - "D".ROWID[ROWID,10], "D"."DEPTNO"[NUMBER,22]
   5 - (#keys=1) "E"."DEPTNO"[NUMBER,22], "E"."SAL"[NUMBER,22]
   6 - "E"."SAL"[NUMBER,22], "E"."DEPTNO"[NUMBER,22]

 

39 rows selected.

 

 

返回结果的最后一部分就是关于Column Projection, 从中women可以看到SQL执行每一步返回的列的信息。

3. Query Blocks

Query Block部分在2中的执行计划信息中也可以看到。

关于Query Block的详细信息，可以参见Adrian Billington的原文。

 

4. Viewing actual execution plans with DBMS_XPLAN

 

9i 中 DBMS_XPLAN只是提供了“理论”上的的SQL执行计划(通过Explain Plan). 不过，9i提供了几个动态视图来供查询实际的SQL(cursor)执行计划信息，比如v$SQL_PLAN, v$SQL_PLAN_STATISTICS).  虽然如此，DBMS_XPLAN却没有能够提供返回容易阅读的格式化好的实际执行计划信息。

在10g中这个问题得到了解决， DBMS_XPLAN中增加的Function, DISPLAY_CURSOR, 用来返回格式化好(就像DISPLAY一样）的SQL实际执行的信息。DISPLAY_CURSOR主要是依赖于Oracle的几个动态视图， 包括v$SQL, v$SQL_PLAN, v$SQL_PLAN_STATISTICS_ALL等。

下面来看看如何使用DISPLAY_CURSOR,

SQL> SELECT  d.dname
  2  ,       SUM(e.sal) AS sum_sal
  3  FROM    dept  d
  4  ,       emp   e
  5  WHERE   d.deptno = e.deptno
  6  GROUP   BY
  7          d.dname;

DNAME             SUM_SAL
-------------- ----------
ACCOUNTING           8750
RESEARCH            10875
SALES                9400

SQL> SELECT plan_table_output
  2  FROM   TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR);

PLAN_TABLE_OUTPUT
------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
User has no SELECT privilege on V$SQL_PLAN

上面说到DISPLAY_CURSOR依赖于视图V$SQL_PLAN，因此需要赋予scott这个权限，

SQL> show user
USER is "SYS"

SQL> grant select on v_$sql_plan to scott;

Grant succeeded.

 

下面重新来过~

SQL> set serveroutput off
SQL>
SQL> SELECT  d.dname
  2  ,       SUM(e.sal) AS sum_sal
  3  FROM    dept d
  4  ,       emp  e
  5  WHERE   d.deptno = e.deptno
  6  GROUP   BY
  7          d.dname;

DNAME             SUM_SAL
-------------- ----------
ACCOUNTING           8750
RESEARCH            10875
SALES                9400

SQL>
SQL> SELECT plan_table_output
  2  FROM   TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR);

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
SQL_ID  fb38ja6gkq5wp, child number 0
-------------------------------------
WARNING: User has no SELECT privileges on V$SQL

Plan hash value: 2708255165

-----------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                     | Name    | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT              |         |       |       |     7 (100)|          |
|   1 |  HASH GROUP BY                |         |     4 |    80 |     7  (29)| 00:00:01 |
|   2 |   MERGE JOIN                  |         |    14 |   280 |     6  (17)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| DEPT    |     4 |    52 |     2   (0)| 00:00:01 |
|   4 |     INDEX FULL SCAN           | PK_DEPT |     4 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
|*  5 |    SORT JOIN                  |         |    14 |    98 |     4  (25)| 00:00:01 |
|   6 |     TABLE ACCESS FULL         | EMP     |    14 |    98 |     3   (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   5 - access("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")
       filter("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")


24 rows selected.

SQL>

注意返回的结果里面有个WARNING: User has no SELECT priviledge on V$SQL，说明我们还需要赋予scott该权限。

注意调用DISPLAY_CURSOR的时候，我们没有传入任何参数，这样的话这个函数会返回当前Session中最后一个执行的SQL(cursor)的执行计划信息。由于sqlplus默认会调用DBMS_OUTPUT.GET_LINES，影响到DISPLAY_CURSOR返回的结果，因此我们首先 set serveroutput off。

--- Tom’s Solution in <Effective Oracle by Design> in Oracle 9.2 to view actual execution plan

首先创建一个视图（也可以创建一个实际的表） 用来充当PLAN_TABLE的角色，只不过这次“存储”（因为是视图，只是动态从v$sql_plan里面得到）的是之前运行过的SQL语句的实际的执行计划。

CREATE OR REPLACE VIEW dynamic_plan_table
 AS
 SELECT
    RAWTOHEX(address) || '_' || child_number  AS statement_id
    ,SYSDATE timestamp
    ,operation
    ,options
    ,object_node
    ,object_owner
    ,object_name
    ,0 object_instance
    ,optimizer
    ,search_columns
    ,id
    ,parent_id
    ,position
    ,cost
    ,cardinality
    ,bytes
    ,other_tag
    ,partition_start
    ,partition_stop
    ,partition_id
    ,other
    ,distribution
    ,cpu_cost
    ,io_cost
    ,temp_space
    ,access_predicates
    ,filter_predicates
 FROM v$sql_plan;

然后通过DBMS_XPLAN.DISPLAY来格式化输出结果，只不过对于DISPLAY的参数要做一些特殊处理，

SELECT plan_table_output
FROM TABLE(dbms_xplan.display
            ('dynamic_plan_table',
             (select rawtohex(address) || '_' || child_number x
              from v$sql
              where sql_text='select * from t t1 where object_id > 32000'),
             'serial'))

可以看出DBMS_XPLAN.DISPLAY的第一个参数的值是dynamic_plan_table，就是刚才创建的view,这就让DBMS_XPLAN到刚才创建的视图里“取”数据，而不是默认的PLAN_TABLE。第二个参数的SQL语句是取获得之前执行的SQL语句对应的Statemnt_ID. 第三个参数'serial’是为了向后兼容， 可以换成'ALL’

5. Identifying Specific SQL Cursors

 

DISPLAY_CURSOR可以用来查询某个具体的SQL CURSOR的实际执行信息， 不过它需要传入一个参数： SQL_ID. (有时候还需要CHILD_CURSOR_NO参数）

 

SQL_ID是Oracle10g新增加的，在很多动态视图里面都存在，用来标示一条SQL语句。

需要注意的是，SQL_ID只是跟在shared pool里面的SQL语句的字符串(TEXT)是一一对应的，但并不是于SQL语句对应的Cursor是一一对应的。因为一条SQL语句(TEXT)可能会对应于多个child cursors(不同的执行计划). 正是因为这个原因，DISPLAY_CURSOR还接受另外一个参数—child cursor no (默认值为0， 因为大多数情况下每条SQL语句对应一个cursor)

另外， 一个Cusor(SQL_ID,  CHILD_CURSOR)的执行计划也可能随着时间的迁移而变化，这个会在动态视图v$SQL_PLAN中以新的一条PLAN_HASH_VALUE来体现。

动态视图V$SESSION在Oracle 10G 中也得到了加强，这个视图多出来几列来显示SQL_ID/SQL_CHILD_NUMBER, PREV_SQL_ID/PREV_CHILD_NUMBER，这可以帮助我们定位到刚刚执行的的SQL语句。

为了通过DISPLAY_CURSOR得到具体某个SQL（cursor）实际的执行计划，显然我们需要得到该SQL的SQL_ID和CHILD_NUMBER). 可以通过查询动态视图v$SQL来得到SQL_ID。

SQL> conn scott/scott
Connected.
SQL> SELECT d.dname
  2  ,      SUM(e.sal) AS sum_sal
  3  FROM   dept d
  4  ,      emp  e
  5  WHERE  d.deptno = e.deptno
  6  GROUP  BY
  7         d.dname;

DNAME             SUM_SAL
-------------- ----------
ACCOUNTING           8750
RESEARCH            10875
SALES                9400

SQL>
SQL> SELECT sql_id
  2  ,      child_number
  3  ,      sql_text
  4  FROM   v$sql
  5  WHERE  LOWER(sql_text) LIKE 'select d.dname%';


SQL_ID        CHILD_NUMBER SQL_TEXT
------------- ------------ ----------------------------------------
00chu48sqmz9p            0 SELECT d.dname ,      SUM(e.sal) AS sum_
                           sal FROM   dept d ,      emp  e WHERE  d
                           .deptno = e.deptno GROUP  BY        d.dn
                           ame


SQL>

得到了SQL_ID和CHILD_NUMBER就可以调用DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR来得到这条SQL的实际执行信息了，

SQL> SELECT plan_table_output
  2  FROM   TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY_CURSOR('00chu48sqmz9p', 0, 'ALL'));

PLAN_TABLE_OUTPUT
---------------------------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID  00chu48sqmz9p, child number 0
-------------------------------------
SELECT d.dname ,      SUM(e.sal) AS sum_sal FROM   dept d ,      emp  e
WHERE  d.deptno = e.deptno GROUP  BY        d.dname

Plan hash value: 2708255165

-----------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                     | Name    | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT              |         |       |       |     7 (100)|          |
|   1 |  HASH GROUP BY                |         |     4 |    80 |     7  (29)| 00:00:01 |
|   2 |   MERGE JOIN                  |         |    14 |   280 |     6  (17)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| DEPT    |     4 |    52 |     2   (0)| 00:00:01 |
|   4 |     INDEX FULL SCAN           | PK_DEPT |     4 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
|*  5 |    SORT JOIN                  |         |    14 |    98 |     4  (25)| 00:00:01 |
|   6 |     TABLE ACCESS FULL         | EMP     |    14 |    98 |     3   (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------------------
Query Block Name / Object Alias (identified by operation id):
-------------------------------------------------------------
   1 - SEL$1
   3 - SEL$1 / D@SEL$1
   4 - SEL$1 / D@SEL$1
   6 - SEL$1 / E@SEL$1

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   5 - access("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")
       filter("D"."DEPTNO"="E"."DEPTNO")

Column Projection Information (identified by operation id):
-----------------------------------------------------------
   1 - "D"."DNAME"[VARCHAR2,14], SUM("E"."SAL")[22]
   2 - "D"."DNAME"[VARCHAR2,14], "E"."SAL"[NUMBER,22]
   3 - "D"."DEPTNO"[NUMBER,22], "D"."DNAME"[VARCHAR2,14]
   4 - "D".ROWID[ROWID,10], "D"."DEPTNO"[NUMBER,22]
   5 - (#keys=1) "E"."DEPTNO"[NUMBER,22], "E"."SAL"[NUMBER,22]
   6 - "E"."SAL"[NUMBER,22], "E"."DEPTNO"[NUMBER,22]


43 rows selected.

SQL>