10G之后统计信息收集后为什么执行计划不会被立马淘汰

在10G之前，使用DBMS_STATS收集统计信息将会导致与此对象相关的游标失效，下次执行此
的时候将会进行HARD PARSE，除非收集的时候NO_INVALIDATE设置为TRUE。
由于硬解析会消耗大量的CPU，还会导致大量的library cache 和 shared pool 的LATCH竞争，因此
如果由于统计信息收集导致大量的的游标失效，可能会带来HARD PARSE风暴，造成系统的负担。

但是如果采用NO_INVALIDATE=TRUE的方法，由于游标不失效，游标无法利用到新的统计信息，
除非下一次进行HARD PARSE，譬如CURSOR RELOAD,手工FLUSH SHARED POOL，cursor aged out.

从10G开始，DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS过程 NO_INVALIDATE 参数提供了一个AUTO_INVALIDATE选项，这个参数让用户
在统计信息收集后，控制什么时候游标失效。

NO_INVALIDATE 这个参数有一下3个选项：

TRUE: does not invalidate the dependent cursors
FALSE: invalidates the dependent cursors immediately
AUTO_INVALIDATE (default): have Oracle decide when to invalidate dependent cursors

AUTO_INVALIDATE选项使得游标失效的时间得以控制，从而避免了HARD PARSE的风暴。

有了这个选项，当统计信息收集后，游标按照如下的方式进行何时失效：

1、当对象的统计信息被修改后，依赖于此对象的当前CACHED CURSORS被标记为rolling invalidation，此时假设时间为T1.
2、下一次，当SESSION进行PARSE上面被标记为rolling invalidation的CURSOR的时候，记录时间戳T2，这个时间戳加上参数
_optimizer_invalidation_period(以秒为单位，默认是18000秒，5个小时)的值， 就作为此游标的失效时刻TMAX。这次PARSE还是会共享游标，
进行SOFT PARSE，不会利用到新的统计信息。
3、在随后的游标PARSE时，ORACLE会检查当前的时刻是否超出了TMAX时间。如果没有，还会利用原来的游标，如果超出了，
ORACLE会进行HARD PARSE，利用最新的统计信息产生一个子游标，同时在V$SQL_SHARED_CURSOR记录不能共享的原因，即ROLL_INVALID_MISMATCH
被设置为YES.

从上面也可以看出：

如果一个游标在被标记为rolling invalidation,后面再也没有进行过PARSE，那么这个游标也不会被invalidated，当然可以手工的FLUSH出去，
或者内存不够的时候,通过LRU算法淘汰出去。
如果一个游标在被标记为rolling invalidation，仅仅进行过一次PARSE，那么这个游标也不会被invalidated,因为第一次仅仅记录一个时间戳。
游标需要在第二次或者第N次的时候去进行判断游标是否被invalidated。

说了这么多，看下面一个演示：

Microsoft Windows XP [版本 5.1.2600]
(C) 版权所有 1985-2001 Microsoft Corp.

C:\Documents and Settings\htaix>SQLPLUS PLSQL/PLSQL

SQL*Plus: Release 10.2.0.1.0 - Production on 星期四 1月 10 11:16:43 2013

Copyright (c) 1982, 2005, Oracle. All rights reserved.

连接到:
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Production
With the Partitioning, OLAP and Data Mining options

SQL> SET TIME ON
11:17:20 SQL>
11:17:21 SQL> SELECT COUNT(1) FROM T;

COUNT(1)
----------
49777

11:19:13 SQL> ALTER SESSION SET NLS_DATE_FORMAT='YYYY-MM-DD HH24:MI:SS';

会话已更改。

11:19:27 SQL> SELECT EXECUTIONS,OBJECT_STATUS,INVALIDATIONS,LAST_ACTIVE_TIME
11:19:32 2 FROM V$SQL WHERE SQL_TEXT='SELECT COUNT(1) FROM T';

EXECUTIONS OBJECT_STATUS INVALIDATIONS LAST_ACTIVE_TIME
---------- ------------------- ------------- -------------------
1 VALID 0 2013-01-10 11:17:26

11:19:33 SQL> EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(NULL,'T',NO_INVALIDATE=>FALSE);

PL/SQL 过程已成功完成。

11:20:24 SQL> SELECT EXECUTIONS,OBJECT_STATUS,INVALIDATIONS,LAST_ACTIVE_TIME
11:20:27 2 FROM V$SQL WHERE SQL_TEXT='SELECT COUNT(1) FROM T';

未选定行

11:20:27 SQL>

NO_INVALIDATE=>FALSE方式会导致游标立马失效，这也是9I的默认行为。

11:28:27 SQL> ALTER SYSTEM FLUSH SHARED_POOL;

系统已更改。

11:29:02 SQL> alter system set "_optimizer_invalidation_period"=120;

系统已更改。

11:29:06 SQL> select last_analyzed from user_tables where table_name='T';

LAST_ANALYZED
-------------------
2013-01-10 11:25:48

11:29:34 SQL> select count(1) from t;

COUNT(1)
----------
49777

11:29:47 SQL> select sql_id from v$sql where sql_text='select count(1) from t';

SQL_ID
-------------
1pvh3df63vc4h

11:30:05 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h';

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F L
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

11:30:40 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:31:22 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 1 1 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:29:44

我们看到一个子游标在11:29:44被执行。

11:31:23 SQL> select count(1) from t;

COUNT(1)
----------
49777

11:33:34 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:33:50 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 2 2 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:33:32

这次我们看到子游标执行了2次，同时最后更新时间为11:33:32.

下面我们进行统计信息收集， 默认的选项就是AUTO_INVALIDATE。

11:33:51 SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(null,'T');

PL/SQL 过程已成功完成。

11:35:39 SQL> select last_analyzed from user_tables where table_name='T';

LAST_ANALYZED
-------------------
2013-01-10 11:35:19

11:36:05 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h'
11:36:16 2 ;

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

11:36:34 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:36:41 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 2 2 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:33:32

11:36:41 SQL> select count(1) from t;

COUNT(1)
----------
49777

11:37:13 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h';

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

11:37:32 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:37:38 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 3 3 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:37:11

统计信息被更新后，上面的select count(1) from t会进行一次SOFT PARSE，我们在PARSE_CALLS列可以看到，EXECUTIONS和LAST_ACTIVE_TIME
都被更新，同时游标会被标记为rolling invalidation，这个时候即使时间超出了_optimizer_invalidation_period设置的值也不会导致游标
失效，统计信息收集后的第一次PARSE仅仅是记录时间戳。

我们大约稍等2分钟。

在等待了2分钟后，我们重新执行select count(1) from t。

我们先查询一下当前游标情况：

11:42:54 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h';

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F L
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

11:43:03 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:43:08 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 3 3 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:37:11

11:43:09 SQL> select count(1) from t; --这个SQL将导致游标失效

COUNT(1)
----------
49777

这次SQL的执行将会进行检查时间是否超出了_optimizer_invalidation_period设置的值，如果超出了就会进行HARD PARSE，否则还是SOFT PARSE。

11:43:32 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h';

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F L
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 6B3A363C 1 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y N N N N N

11:43:42 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
11:43:48 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 3 3 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:37:11
1 1 1 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:43:21 2013-01-10 11:43:20

11:43:49 SQL>

我们可以看到一个新的子游标表被创建，并且被执行了一次，而老的游标执行了3次，先前的游标已经不能再被共享。
v$sql_shared_cursor同时记录了不能共享的原因，后续的SQL将会共享新的游标，如下：

11:43:49 SQL> select count(1) from t;

COUNT(1)
----------
49777

12:52:55 SQL> select * from v$sql_shared_cursor where sql_id='1pvh3df63vc4h';

SQL_ID ADDRESS CHILD_AD CHILD_NUMBER U S O O S L S E B P I S T A B D L T R I I R L I O S M U T N F A I T D L D B P C S R P T M B M R O P M F L
------------- -------- -------- ------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 692CCD1C 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N
1pvh3df63vc4h 6A4879E8 6B3A363C 1 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y N N N N N

12:53:06 SQL> select child_number,parse_calls,executions,first_load_time,
12:53:08 2 last_load_time,last_active_time from v$sql where sql_id='1pvh3df63vc4h';

CHILD_NUMBER PARSE_CALLS EXECUTIONS FIRST_LOAD_TIME LAST_LOAD_TIME LAST_ACTIVE_TIME
------------ ----------- ---------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------
0 3 3 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10 11:37:11
1 2 2 2013-01-10/11:29:45 2013-01-10/11:43:21 2013-01-10 12:52:54

上面的测试环境是WINDOWS 10.2.0.1单实例。

SQL> SELECT * FROM V$VERSION;

BANNER
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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 32-bit Windows: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 - Production

上面的情况有个例外，如果SQL采用了并行并且跨了RAC的多个实例，那么统计信息收集后，游标立即失效。
以下是官方说法：

parallel SQL are immediately invalidated in order to ensure consistency between execution plans of slaves and Query Coordinator
across multiple RAC instances. This is not a problem as parallel SQL are usually heavy and therefore hard-parse resources
are insignificant to their total resource usage.

简单总结以下：从10G开始，统计信息收集的时候如果NO_INVALIDATE采用的AUTO_INVALIDATE(默认情况下就是AUTO_INVALIDATE)，
那么统计信息收集后，与此对象相关的游标不会里面失效。下一次PARSE的时候将会重用这个游标，并且记录一个时间点T1，
后续的PARSE的时候将会对比当前时间戳T2和T1的间隔是否超出了_optimizer_invalidation_period设定的值，
如果没有超出将会进行SOFT PARSE，后面的PARSE继续检验是否超出了_optimizer_invalidation_period设定的值
如果超出了就会进行HARD PARSE，否则将还会进行SOFT PARSE，一直循环下去，直到游标失效或者被AGED OUT出去。

转载：http://blog.chinaunix.net/uid-22948773-id-3469364.html