伍 峰

（中國鐵路總公司 信息技術(shù)中心，北京 100844）

鐵路貨運站生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（以下簡稱貨運站系統(tǒng)）在上海閔行車站試運行的一段時間內(nèi)，隨著歷史數(shù)據(jù)的積累，各種業(yè)務(wù)的增多，系統(tǒng)運行速度逐漸減慢，響應(yīng)時間逐漸增長，效率變低，穩(wěn)定性變差。為有效地解決上述問題，本文詳細分析了常用的Oracle數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合貨運站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫特點有針對性地研究了數(shù)據(jù)庫的升級、完善與優(yōu)化策略，通過采取數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)，貨運站系統(tǒng)的運行狀況得到了很大的改善，進一步驗證了數(shù)據(jù)庫優(yōu)化方法的可行性，為貨運站系統(tǒng)的進一步推廣和實施奠定了基礎(chǔ)。

1 Oracle數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)分析

1.1 優(yōu)化客戶端應(yīng)用程序

為高效率使用數(shù)據(jù)庫，在確保功能的同時，應(yīng)用程序的設(shè)計應(yīng)盡量把握如下原則：（1）盡量減少應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的交互頻率；（2）注意應(yīng)用程序中對數(shù)據(jù)庫操作的提交與回滾，避免數(shù)據(jù)表的鎖死；（3）減少與數(shù)據(jù)庫交互過程中網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；（4）盡可能地多重復(fù)利用客戶端與數(shù)據(jù)庫的連接池，避免資源浪費；（5）設(shè)計時要考慮CPU及內(nèi)存的開銷情況；（6）應(yīng)用程序最好不使用數(shù)據(jù)庫游標。

1.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫表空間

數(shù)據(jù)庫表空間是一個邏輯結(jié)構(gòu)，是Oracle數(shù)據(jù)庫信息物理存儲的一個邏輯視圖，它和操作系統(tǒng)一樣是不可見的。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段，需要注意以下幾點：（1）SYSTEM表空間用于存放Oracle系統(tǒng)的有關(guān)信息，為提高數(shù)據(jù)庫效率，可適當增加SYSTEM表空間大小，并避免一般用戶將對象建立在SYSTEM表空間上；（2）對于Oracle數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用系統(tǒng)，都應(yīng)該為其創(chuàng)建對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫用戶、數(shù)據(jù)表空間、索引表空間和臨時表空間；（3）隨著系統(tǒng)的運行，數(shù)據(jù)量增長，數(shù)據(jù)表空間會產(chǎn)生碎塊，影響Oracle數(shù)據(jù)庫性能，所以應(yīng)定期檢查數(shù)據(jù)庫表空間的使用情況；（4）為提高數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的遷移速度，在遷移Oracle數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時，設(shè)置表空間為“快速更新，不生成重做日志且不可恢復(fù)”狀態(tài)，待數(shù)據(jù)遷移完成后，再將表空間設(shè)置成“生成重做日志且不可恢復(fù)”。

1.3 利用“中間表”

“中間表”指中間數(shù)據(jù)表，合理的設(shè)計中間數(shù)據(jù)表在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的過程中非常必要。一方面，前臺應(yīng)用程序操作與后臺數(shù)據(jù)庫處理之間的中間數(shù)據(jù)表，有利于提高數(shù)據(jù)庫效率。（1）當應(yīng)用程序某個特定操作需要觸發(fā)數(shù)據(jù)庫多個表發(fā)生變化時，可設(shè)計中間數(shù)據(jù)表記錄前臺操作，利用數(shù)據(jù)庫存儲過程和觸發(fā)器等數(shù)據(jù)庫程序分析中間表中的記錄，從而觸發(fā)相關(guān)多個表的變化。（2）當多個客戶端的應(yīng)用程序需要同時訪問數(shù)據(jù)庫同一張表并進行各種操作時，應(yīng)用程序?qū)⒚總€客戶端的訪問記錄在中間表內(nèi)，后臺數(shù)據(jù)庫程序通過分析中間表的內(nèi)容，按順序逐個對目標表執(zhí)行相應(yīng)操作，在保證高效地同時，避免邏輯沖突。

另一方面，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的中間信息共享表，有利于提高系統(tǒng)安全和可靠性。當多個系統(tǒng)需要共享數(shù)據(jù)時，可使用中間表存儲接口信息，系統(tǒng)之間只需訪問中間表就可以實現(xiàn)信息的共享。

1.4 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫索引

數(shù)據(jù)庫索引的原理非常簡單，但在復(fù)雜的數(shù)據(jù)表中正確使用索引卻不是易事，需要多方面全面考慮，并且具體問題具體分析。在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫索引時，需要考慮下列原則：（1）將索引和數(shù)據(jù)表建立在不同的表空間上，從而提高數(shù)據(jù)庫效率；（2）盡可能最大限度地發(fā)揮索引的作用，保證創(chuàng)建的索引經(jīng)常應(yīng)用于WHERE子句中；（3）對于數(shù)據(jù)查詢頻繁的大型分區(qū)表，根據(jù)分區(qū)創(chuàng)建的分區(qū)索引會影響查詢效率；（4）對于頻繁插入和更新的數(shù)據(jù)表，索引越多系統(tǒng)CPU和I/O的負擔就越重，所以每張表盡可能不要超過5個索引；（5）創(chuàng)建好索引后，盡量避免改變索引列的類型。

1.5 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫SQL語句

SQL語句的效率直接影響了數(shù)據(jù)庫的性能，可通過以下幾個方面對SQL語句進行優(yōu)化：（1）減少對數(shù)據(jù)庫的查詢次數(shù)，可以減少對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源的請求。具體可通過快照和顯形圖等分布式數(shù)據(jù)庫對象實現(xiàn)；（2）從WHERE子句、SELECT子句和數(shù)據(jù)庫函數(shù)等方面入手，提升SQL語句處理速度；（3）盡量減少DISTINCT,U NION,MINUS,INTERSECT,ORDER BY等耗費數(shù)據(jù)庫資源的使用；（4）去除不必要的大型表的全表掃描，緩存小型表的全表保存。

2 貨運站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

2.1 提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率

2.1.1 表空間設(shè)計

創(chuàng)建Oracle數(shù)據(jù)庫后，適當擴充SYSTEM表空間的容量，根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量分析，為貨運站系統(tǒng)分別創(chuàng)建獨立的數(shù)據(jù)表空間、臨時表空間和索引表空間。

2.1.2 將多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的用戶整合至1臺服

務(wù)器上

梳理貨運站系統(tǒng)涉及到的所有數(shù)據(jù)庫用戶，對用戶性質(zhì)及作用進行分類，將功能相似的用戶進行合并，將分散在不同數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的用戶遷移至同一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，刪除大量不必要的數(shù)據(jù)鏈路，簡化相對應(yīng)的視圖。

2.1.3 將多個用戶下的對象整合至一個用戶下

對于貨運站系統(tǒng)使用的其他數(shù)據(jù)庫用戶對象，通過賦權(quán)、創(chuàng)建同義詞、視圖等方式，整合至貨運站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫用戶下。這樣，前臺應(yīng)用程序?qū)ζ渌脩魧ο蟮脑L問只需訪問貨運站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用戶即可實現(xiàn)。

2.1.4 合理創(chuàng)建索引

根據(jù)數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)量大小，采取不同策略，為貨運資源動作表、系統(tǒng)參數(shù)表等數(shù)據(jù)量小的表創(chuàng)建主鍵；為運單表、裝載清單表、貨運裝卸七甲表等數(shù)據(jù)量非常大的表增加索引。根據(jù)字段使用頻率，將運單填報日期、裝卸車時間、車站電報碼等經(jīng)常作為連接條件、篩選條件、聚合查詢、排序的字段建成索引。把運單號、發(fā)站、填報日期等經(jīng)常一起出現(xiàn)的字段組合在一起，組成組合索引。

2.1.5 利用數(shù)據(jù)庫編程實現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯

數(shù)據(jù)庫程序包括數(shù)據(jù)庫存儲過程、觸發(fā)器和函數(shù)。將復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯通過數(shù)據(jù)庫程序?qū)崿F(xiàn)可以減少與數(shù)據(jù)庫交互過程中的網(wǎng)絡(luò)流量，并能更充分地利用數(shù)據(jù)庫的預(yù)編譯和緩存功能。貨運站系統(tǒng)中，通過編寫存儲過程程序?qū)崿F(xiàn)貨報一、貨報二、貨報三的統(tǒng)計功能；通過編寫觸發(fā)器程序?qū)崿F(xiàn)貨場資源數(shù)據(jù)同步功能；通過編寫函數(shù)程序和定時任務(wù)實現(xiàn)外部接口數(shù)據(jù)共享的功能。

2.1.6 合理利用視圖

貨運站系統(tǒng)中，存在大量復(fù)雜的查詢需求，諸如貨物、清單、車輛、貨區(qū)貨位等信息的關(guān)聯(lián)查詢。進行數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時，將客戶端程序中這些復(fù)雜的查詢語句前移至數(shù)據(jù)庫，通過視圖實現(xiàn)，這樣客戶端程序只需查詢相應(yīng)視圖即可。

2.1.7 優(yōu)化SQL語句

（1）根據(jù)Oracle采用自下而上順序解析WHERE子句的原理，優(yōu)化SQL語句中的WHERE子句；（2）盡可能使用DECODE等高效數(shù)據(jù)庫函數(shù)，減少處理時間；（3）檢查所有的SQL語句，用TRUNCATE語句替代DELETE語句，減少數(shù)據(jù)庫資源的調(diào)用，縮短執(zhí)行時間；（4）根據(jù)業(yè)務(wù)需要，修改了低效的全表掃描查詢語句；（5）查詢語句中最大限度地使用創(chuàng)建的索引。

2.2 使用中間表提高數(shù)據(jù)庫效率

創(chuàng)建中間表并編寫數(shù)據(jù)庫程序?qū)崿F(xiàn)貨運站系統(tǒng)貨場資源管理的功能。具體過程，如圖1所示。

圖1 中間表處理流程

2.3 使用中間表提高數(shù)據(jù)庫安全性

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，分析貨運站系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的關(guān)系，設(shè)計共享用戶，創(chuàng)建中間數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)貨運站系統(tǒng)、計劃系統(tǒng)和現(xiàn)車系統(tǒng)的信息共享。各個系統(tǒng)不是直接訪問其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，而是通過同義詞和視圖等方式只對數(shù)據(jù)庫共享用戶下的中間表進行操作。這樣，大大提升了貨運站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性和安全性。

2.4 減少生產(chǎn)用戶下的數(shù)據(jù)量

針對減少數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)庫訪問效率的優(yōu)化，區(qū)別于貨運站系統(tǒng)運行時連接的生產(chǎn)用戶，創(chuàng)建對應(yīng)的歷史用戶，利用存儲過程和定時任務(wù)，將一段時期內(nèi)重要的歷史數(shù)據(jù)定時備份至歷史用戶下，并根據(jù)自身需求，定時刪除歷史用戶下不需要的垃圾數(shù)據(jù)，如圖2所示。

2.5 監(jiān)控數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)庫程序的運行

在優(yōu)化貨運站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)庫效率的過程中，采用了許多存儲過程、觸發(fā)器、函數(shù)等數(shù)據(jù)庫程序，這些程序在后臺運行，不易觀測運行狀態(tài)，不能及時發(fā)現(xiàn)運行時出現(xiàn)的問題。通過編寫程序并優(yōu)化已有的存儲過程對數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)庫程序進行監(jiān)控，將出現(xiàn)問題的SQL代碼，SQL錯誤信息等內(nèi)容保存至監(jiān)控表，并由客戶端程序展示在前臺頁面上，便于維護。

3 結(jié)束語

通過以上幾方面對貨運站系統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化工作，解決了不斷增大的數(shù)據(jù)量對系統(tǒng)造成的影響，提升了貨運站系統(tǒng)的運行速度，使后臺數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)更加清晰，系統(tǒng)運行更加高效，維護更加便利。貨運站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化充分發(fā)揮Oracle數(shù)據(jù)庫的高效性，不僅提升了單個車站數(shù)據(jù)庫的使用效率，而且為今后多個車站快速而又互不干擾地共享同一數(shù)據(jù)庫打下了堅實的基礎(chǔ)。

[1] 王 珊，陳 紅．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002，6．

[2] 文 平. Oracle數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的藝術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012，7.

[3] Craig S．Mullins．數(shù)據(jù)庫管理一實踐與過程[M]．李天柱，任建利，肖艷芹，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2003，5.

[4] Ryan K．Stephens，Ronald R．Plew．SQL自學(xué)通[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998，10.