Tuning o puesta a punto de consultas SELECT COUNT(*) en PL/SQL

De vez en cuando recibo consultas sobre cómo sería posible mejorar el rendimiento de sentencias PL/SQL concretas. En la mayoría de los casos contestar a estas preguntas puede ser poco menos que imposible, más que nada porque realizar el tuning de una consulta PL/SQL sin conocer el contexto en que se ejecuta dicha consulta resulta muy complicado. Cada vez que esto ocurre siempre me asaltan preguntas como: ¿por qué se ejecuta dicha consulta?, ¿puede eliminarse la consulta y ser incluida en otro proceso?, ¿está la consulta dentro de un bucle LOOP y realmente debe formar parte del bucle?, ¿están creados todos los índices que podrían acelerar su ejecución? Por si esto fuera poco, una vez que tenemos la respuesta a preguntas como las antes mencionadas, sin duda, surgirán nuevas preguntas.

No obstante, el otro día un asiduo lector de este blog me envió una consulta SELECT bastante sencilla que, aún utilizando los índices de forma adecuada y ejecutándose bastante rápido, terminaba consumiendo muchos recursos de CPU en su base de datos Oracle debido a que era ejecutaba con mucha frecuencia dentro un procedimiento PLSQL. Dicho lector me pedía ayuda para realizar el tuning o puesta a punto de la mencionada consulta.

Optimización SQL y PL/SQL - Código compartido

Cuando alguien solicita la ejecución de algún código SQL o PL/SQL, Oracle busca dicho código o sentencia en el área de SQL compartido. Si la sentencia y su correspondiente análisis sintáctico (parsing) existen en la librería caché de la base de datos, entonces Oracle reutiliza el ejecutable correspondiente. Dentro de este área de SQL compartido, cada sentencia SQL ocupa un espacio determinado conocido como área contextual o, en terminología inglesa, cursor (ojo, esto no tiene nada que ver con los cursores PL/SQL). Cada cursor localizado en el área de SQL compartido contiene la siguiente información:

El optimizador PL/SQL basado en normas (Rule-Based Optimizer)

En este artículo voy a mencionar algunas de las características del optimizador PL/SQL basado en normas (Rule-Based Optimizer). Lo primero que quiero mencionar es que Oracle recomienda utilizar el optimizador PLSQL basado en costes (cost-based optimizer), no obstante, en algunos casos, el hecho de tener que activar las estadísticas de la base de datos para poder utilizar este último optimizador, puede hacer que resulte interesante utilizar el optimizador basado en normas y dejar las estadísticas desactivadas para no afectar al rendimiento de la base de datos.

Cambios de rendimiento en una sentencia SQL al activar el trazado

Hace unos días un lector del blog me enviaba un email contándome un "extraño" problema de rendimiento que tenía con una sentencia SQL o PL/SQL. Dicha sentencia SQL tardaba mucho tiempo en devolver resultados y, tras activar la utilidad de trazado SQL (SQL_TRACE=TRUE), el problema desaparecía y la respuesta de la sentencia SQL era inmediata.

La verdad es que el fenómeno no es tan extraño una vez que se conoce la causa. Cuando se activa el trazado haciendo SQL_TRACE=TRUE, lo que ocurre es que la sesión Oracle utiliza una nueva área de SQL compartido. Esto supone que el parsing (ver artículo sobre las fases durante el procesamiento de una sentencia SQL) de cualquier sentencia SQL que se ejecute después de activar el trazado vuelva a tener lugar o que, de existir una versión de dicha sentencia SQL ya parseada en la nueva área de SQL compartido, dicha versión no coincida con la versión existente cuando el trazado no está activo. Esto causa que, cuando la sentencia SQL utiliza variables (bind variables), puesto que los valores reales de dichas variables son tomados en el momento del parsing, muy probablemente, los planes de ejecución de la misma sentencia SQL sean diferentes antes y después de activar el trazado al haberse generado utilizando valores de variable distintos.

La claúsula WITH en SQL y PL/SQL

La versión 9i de las bases de datos Oracle permite el uso de la claúsula WITH en SQL y PLSQL. Este comando permite reusar una consulta SELECT cuando esta hay que utilizarla más de una vez en una sentencia o consulta SQL compleja. Los resultados de la consulta definida en la claúsula WITH son almacenados en una tabla temporal pudiendo de esta forma mejorar el rendimiento de la sentencia principal.

SQL y PL/SQL - La sentencia INSERT multitabla

La versión 9i de las bases de datos Oracle ha introducido la posibilidad de utilizar sentencias INSERT multitabla. Así pues, la sentencia SQL o PLSQL INSERT... SELECT ha cambiado ligeramente su sintaxis, de manera que ahora permite la inserción de datos en más de una tabla de la base de datos de forma paralela. Existen dos formas de utilizar el comando INSERT multitabla: no condicional y condicional. En la forma no condicional, una cláusula compuesta INTO se ejecuta cada vez que la consulta SELECT devuelve un registro. En la forma condicional, las cláusulas compuestas INTO figuran dentro de cláusulas WHEN a partir de las que se determina si la correspondiente cláusula compuesta INTO se ejecuta o no.

El paquete DBMS_PARALLEL_EXECUTE, procesamiento en paralelo desde PL/SQL

En muchas ocasiones nos encontraremos con la necesidad de realizar operaciones DML (UPDATE, INSERT, etcétera) sobre millones de registros de una tabla. Escribir el código PL/SQL encargado de realizar estas operaciones no tiene por qué ser complicado, pero el manejo de los segmentos de rollback y conseguir que el rendimiento de dicho código sea bueno, es decir, que termine en un tiempo aceptable, puede ser harina de otro costal.

Todas las nuevas versiones de las bases de datos Oracle incluyen una amplia variedad de nuevas funcionalidades que amplían su capacidad. La release 2 de la versión 11g de las bases de datos Oracle no es una excepción a esta norma e incluye más de cincuenta nuevos paquetes PLSQL, siendo uno de ellos el DBMS_PARALLEL_EXECUTE.

Diferencias entre restricciones PLSQL (cláusula CONSTRAINT) a nivel de tabla y a nivel de columna

Resulta de perogrullo decir que una restricción PLSQL (cláusula CONSTRAINT) a nivel de columna sólo aplica a la columna sobre la que se ha definido, mientras que una restricción a nivel de tabla puede incluir todas las columnas de dicha tabla. Esta es la diferencia básica en PL/SQL, pero también conviene señalar que cualquier restricción a nivel de columna puede definirse también a nivel de tabla, sin embargo, no todas las restricciones a nivel de tabla pueden definirse a nivel de columna.

Ojo, no estoy diciendo que todas las restricciones deban definirse a nivel de tabla, simplemente estoy diciendo que es posible hacerlo. De hecho, mi opinión es que, siempre que se pueda expresar una restricción utilizando una CONSTRAINT PLSQL a nivel de columna, debemos hacerlo de esta manera. Una razón evidente es que una restricción a nivel de columna es sintácticamente más clara ya que resulta obvio que aplica a sólo una columna, mientras que si utilizamos una CONSTRAINT a nivel de tabla para definir la misma restricción, deberemos prestar más atención al código PL/SQL para comprender lo que hace. Pero esta no es la única razón, las hay todavía de mayor peso.

¿Qué es mejor para el rendimiento, utilizar consultas PLSQL con subqueries o con joins?

Alguna vez me han llegado cuestiones en la que se me preguntaba qué es mejor, en términos de rendimiento de las bases de datos Oracle, si utilizar en las consultas PLSQL subqueries (subconsultas) o utilizar joins (es decir, listar todas las tablas en la clausula FROM y unirlas en el WHERE). Lo primero que hay que tener claro es que escribir una consulta PL/SQL utilizando subqueries o utilizando joins es semánticamente diferente; además, utilizar una u otra forma puede derivar en que ambas consultas devuelvan resultados diferentes y que no sean directamente intercambiables.

Hints avanzados en PL/SQL para forzar la forma de acceder a una tabla

Ya he hablado anteriormente acerca de los hints PLSQL más comunes (FULL, ROWID, INDEX, NO_INDEX) para forzar el método de accesso a una tabla Oracle. En este artículo voy a presentar algunos hints más de este tipo, que se utilizan menos frecuentemente, pero no por ello menos útiles.

CLUSTER (nombre_de_tabla): Fuerza el accesso a la tabla indicada utilizando un índice de tipo cluster. Los índices de este tipo se utilizan para localizar registros que comparten valores comunes de una forma rápida. La clave del índice cluster puede estar constituida por una o más columnas de la tabla. Los registros de la tabla son agrupados según la clave y almacenados físicamente juntos en el disco duro.

Análisis de la salida del comando TKPROF en PL/SQL y SQL

Ya hemos hablado en otro artículo acerca de las opciones y parámetros del comando TKPROF y de su uso para analizar los fichero de trazado PLSQL. Ahora es el momento de escribir acerca de cómo interpretar la salida de dicho comando. La salida del comando TKPROF muestra las estadíticas resultantes de la ejecución de una sentencia SQL o PLSQL agrupadas por fases de procesamiento. En el artículo "Pasos seguidos durante la ejecución de una sentencia SQL", ya hice una exposición detallada de lo que acontece en cada una de estas fases, no obstante, a continuación, voy a realizar un pequeño resumen.

Fases durante el procesamiento de una sentencia SQL

Durante el procesamiento de una sentencia SQL, ya sea mediante un script o un programa PL/SQL, se distinguen cuatro fases: análisis de la sintaxis (parsing), análisis de las variables (binding), ejecución (executing) y recuperación de datos (fetching).

Fase de parsing

Durante esta fase el servidor de la base de datos Oracle realiza las siguientes acciones:

- Busca la sentencia SQL en la memoria compartida (shared pool).

- Chequea la sintaxis de la sentencia siguiendo las especificaciones y la gramática del lenguaje SQL.

Cómo obtener el plan de ejecución de una sentencia SQL o PL/SQL

Una de las formas más usuales de mejorar el rendimiento de una sentencia SQL o PL/SQL es analizar el plan de ejecución que devuelve el optimizador Oracle. En SQL*Plus se puede obtener dicho plan de ejecución, además de algunas estadísticas referentes al resultado de la ejecución de la sentencia SQL o PLSQL, utilizando el comando AUTOTRACE. Para obtener el plan de ejecución no hay necesidad de ejecutar dicho comando pero, ciertamente, si no lo utilizamos, la poca amigabilidad del comando que debemos ejecutar (EXPLAIN PLAN), el formato de dicho comando y lo complejo que resulta analizar el contenido de la tabla V$SQL_PLAN, hacen que, por mi parte, recomiende encarecidamente el uso del comando SQL*Plus AUTOTRACE.

Uso del comando TKPROF para formatear los ficheros de trazado PL/SQL

Ya hablamos en un articulo anterior acerca de como activar y desactivar la funcionalidad de trazado SQL o PLSQL. En este artículo voy a escribir acerca de como utilizar el comando del sistema operativo TKPROF, cuyo cometido es formatear los ficheros binarios generados mientras la traza SQL esta activa, de manera que éstos sean legibles. La sintaxis del comando es como sigue:

UNIX> tkprof fichero_trazado fichero_salida [opciones]

Cuando el comando TKPROF es ejecutado sin utilizar ningún argumento, la salida del comando muestra un mensaje de ayuda junto con la descripción de todas las opciones del comando disponibles.

Cómo usar la utilidad de trazado del SQL de Oracle

La utilidad de trazado del SQL de las bases de datos Oracle nos permite analizar el rendimiento de un determinado programa PL/SQL. Esta funcionalidad nos va a permitir obtener información acerca del rendimiento de todas las sentencias SQL que se ejecuten durante la ejecución del programa PLSQL.

Para utilizar la herramienta de trazado del PL/SQL de Oracle deberemos seguir cinco pasos:

1) Inicializar los parámetros relativos a esta funcionalidad SQL.
2) Activar la traza SQL.
3) Ejecutar la aplicación que queremos analizar y desactivar la traza cuando termine.
4) Formatear el fichero producido por la traza SQL con el comando TKPROF.
5) Interpretar la salida del comando TKPROF y, si es necesario, optimizar nuestro programa PLSQL.

Hints en PL/SQL para determinar el método de acceso

Ya hemos hablado de los hints para el modo optimización. En este segundo artículo continuaré hablando de los hints pero, en concreto, de aquellos que permiten indicar al optimizador Oracle el modo en que se debe acceder a los datos de las tablas. Este tipo de hints resultan extremadamente eficaces a la hora de optimizar una sentencia SQL.

En su día ya indiqué cual es la sintaxis de los hints pero creo que no está de más que la muestre de nuevo:

{ DELETE | INSERT | SELECT | UPDATE } /*+ HINT (parámetros) */

o

{ DELETE | INSERT | SELECT | UPDATE } --+ HINT (parámetros)

Los hints básicos que sirven para determinar el metodo de acceso a los datos de una tabla Oracle son los siguientes:

Hints en PL/SQL para el modo de optimización

Los hints son pistas que se dan al optimizador SQL de Oracle para que elabore el plan de ejecución de una sentencia DML (sentencias de manipulación de datos como select, insert, update, delete, etc) según nosotros le aconsejemos. En este primer artículo sobre los hints voy a empezar hablando de aquellos que se utilizan para seleccionar el modo de trabajar del optimizador Oracle. Estos hints, hablando desde un punto de vista práctico, no son muy utilizados, aunque no por ello pueden dejar de ser útiles en determinadas circunstancias.

Bucles y problemas de rendimiento (performance)

El lenguaje PL/SQL permite la contrucción de bucles, esta funcionalidad es, sin duda, extremadamente útil. No obstante, utilizar bucles puede causar problemas de rendimiento en nuestras rutinas, aunque ciertamente estos problemas son fáciles de determinar y corregir.

Imaginemos que una rutina PL/SQL contiene una sentencia select y los registros que devuelve son utilizados para actualizar otra tabla dentro de un bucle. Por ejemplo:

FOR bucle1 IN (
  SELECT articulo
  FROM articulos
  WHERE descripcion = '%zapato%'
) LOOP
  UPDATE precios
  SET precio = precio * 1.05
  WHERE articulo = bucle1.articulo;
END LOOP;

Cláusula BULK COLLECT para mejorar el rendimiento al realizar procesamiento masivo

Yo siempre he dicho que cuando para hacer algo se pueden utilizar sentencias SQL sencillas, no resulta conveniente emplear complicados procedimientos PL/SQL que implementen la misma solución. Sin embargo, hay situaciones en que para mejorar el rendimiento de determinados bucles FOR en los que se realizan actualizaciones masivas sobre una determinada tabla de la base de datos Oracle, resulta conveniente utilizar técnicas PLSQL de procesamiento masivo (lo que en inglés se denomina BULK COLLECT).

Para entender mejor en qué consiste esta técnica, primero hay que comprender los motivos por los que un simple bucle FOR puede generar importantes problemas de rendimiento. Veamos el siguiente código PL/SQL:

PLSQL dinámico con las funciones DBM_SESSION.SET_CONTEXT y SYS_CONTEXT (¿Por qué?)

En programación PL/SQL siempre tenemos lectores que nos hacen preguntas interesantes, en esta ocasión se nos ha preguntado acerca del motivo por el cual al utilizar PLSQL dinámico hay mucha gente que utiliza las funciones estándar de Oracle SYS_CONTEXT y DBM_SESSION.SET_CONTEXT, de manera que en la cláusula WHERE de cualquier consulta SQL, en lugar de utilizar simplemente literales se utiliza la función SYS_CONTEXT.

Es decir, por qué utilizar "WHERE valor = SYS_CONTEXT('mi_contexto','valor')", en vez de, por ejemplo, la simple y más corta sentencia "WHERE valor = 15".