數(shù)據(jù)庫(kù)空間的有效使用和維護(hù)不僅是數(shù)據(jù)庫(kù)管理的重要工作，也是大多數(shù)開發(fā)人員所關(guān)心的內(nèi)容，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到數(shù)據(jù)庫(kù)性能的發(fā)揮。同時(shí)數(shù)據(jù)碎片是經(jīng)常令人頭疼的問題，碎片不僅造成空間的浪費(fèi)，更重要的是會(huì)直接影響應(yīng) 用程序的響應(yīng)速度。

Oracle提供了不少方法用于數(shù)據(jù)空間的使用、監(jiān)控和維護(hù)，同時(shí)也在各版本中陸續(xù)對(duì)這方面的功能進(jìn)行了增強(qiáng)，目的在于簡(jiǎn)化這方面工作的復(fù)雜度，提高應(yīng)用的運(yùn)行效率。

一、相關(guān)概念

數(shù)據(jù)庫(kù)的空間在邏輯上分為多個(gè)表空間，每個(gè)表空間則由系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)物理數(shù)據(jù)文件構(gòu)成；Oracle存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基本單位是塊，其大小在建庫(kù)時(shí)由DB_BLOCK_SIZE參數(shù)確定，一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的塊構(gòu)成一個(gè)區(qū)片（EXTENT），它作為數(shù)據(jù)對(duì)象存儲(chǔ)的基本單位來使用。在Oracle中，每個(gè)基本數(shù)據(jù)對(duì)象使用的空間稱為段（Segment），段存放在唯一的表空間上，每個(gè)段實(shí)際上是一系列區(qū)片（更為準(zhǔn)確地是數(shù)據(jù)塊）的集合。每個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)段；對(duì)于分區(qū)對(duì)象如分區(qū)表、索引，則每個(gè)（子）分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)段，由各個(gè)（子）分區(qū)共同構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)對(duì)象。因此，可以把表空間看作桶，里面放著許多段；一個(gè)段只能放在一個(gè)桶中，而不能跨越多個(gè)桶。

二、表空間的使用

表空間碎片的產(chǎn)生

由于同一個(gè)表空間中存放有多個(gè)數(shù)據(jù)段，各個(gè)數(shù)據(jù)段可以有不同的區(qū)片尺寸，不同段的區(qū)片可以交叉存放；當(dāng)這些段中的區(qū)片經(jīng)過分配（如創(chuàng)建表）、釋放（如刪除表）后，就可能使表空間中原本連續(xù)的空閑數(shù)據(jù)塊變成不連續(xù)，而區(qū)片必須由連續(xù)的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，這時(shí)，當(dāng)某一段需要分配新的區(qū)片時(shí)，就有可能出現(xiàn)雖然表空間空閑數(shù)據(jù)塊的總和大于所需區(qū)片的大小，但卻無(wú)法找到一串連續(xù)的塊來供此區(qū)片分配使用。這種情況就稱為表空間的Extent Fragmentation。我們經(jīng)常會(huì)遇到這種情況，明明從DBA_FREE_SPACE中計(jì)算表空間還有幾百M(fèi)B，但其中的某一個(gè)表卻無(wú)法再擴(kuò)展幾個(gè)MB的空間。

消除表空間碎片

Oracle在段的區(qū)片分配上為用戶提供了很大的靈活性，然而如果未能正確使用創(chuàng)建表空間和數(shù)據(jù)對(duì)象的各個(gè)可選擇參數(shù)，則在最后將不可避免的要面對(duì)區(qū)片碎片的問題。Oracle 的Bhaskar Himatsingka 和 Juan Loaiza,為此提出了SAFE（Simple Algorithm for Fragmentation Elimination.）配制規(guī)則，通過遵循這套規(guī)則，區(qū)片級(jí)碎片可以完全的避免。而實(shí)際上，Oracle8i引入的新特性：Local Managed Tablespace就是SAFE規(guī)則在Oracle Server的內(nèi)置實(shí)現(xiàn)。SAFE原則概括起來包括：

1. 對(duì)每個(gè)表空間上的段使用相同的區(qū)片尺寸；段參數(shù)INITIAL＝NEXT，PCTINCREASE＝0；可以通過使用Create Tablespace 的‘ MINIMUM EXTENT’ 子句來確保分配的區(qū)片是此參數(shù)的倍數(shù)；

2. 僅在表空間級(jí)指定INITIAL、NEXT參數(shù)，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)段時(shí)不要指定這些參數(shù)；

3. 區(qū)片的大小根據(jù)段大小來確定，原則是均衡順序掃描的效率和空間的利用率，同時(shí)確保段的區(qū)片數(shù)目控制在1024之下；根據(jù)此原則，在進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試之后，確定以下區(qū)片選取規(guī)則：

段大小（Oracle7） 區(qū)片大小（Oracle7） 段大小（Oracle8） 區(qū)片大小（Oracle8） &160M 160K &128M 128K 160M-5G 5M 128M-4G 4M &5G 160M &4G 128M

有此數(shù)據(jù)庫(kù)中可以只使用三種區(qū)片大小的表空間；在對(duì)象創(chuàng)建之前需對(duì)其大小進(jìn)行評(píng)估，并放到相應(yīng)的表空間中；

4. Oracle815引入了本地管理表空間，它在管理和性能上都優(yōu)于傳統(tǒng)的字典管理表空間，它已融合了規(guī)則1、2、3 ；要使用此特性，在CREATE TABLESPACE語(yǔ)句中指定EXTENT MANAGEMENT LOCAL子句；

5. 段的區(qū)片數(shù)目上限應(yīng)在4096之下，DML操作在此區(qū)片數(shù)目范圍內(nèi)不會(huì)有明顯的性能差異；但某些DDL操作的速度則與區(qū)片的數(shù)目關(guān)系較大；因此合理的區(qū)片數(shù)目應(yīng)保持在1024之下；對(duì)于持續(xù)不斷擴(kuò)展的段，應(yīng)監(jiān)控區(qū)片數(shù)目，在必要時(shí)移至其它表空間；

6. 對(duì)于特別大的數(shù)據(jù)段應(yīng)控制在4G－128G（Oracle7為5G－160G）之間，它們應(yīng)存放到單獨(dú)的表空間上，同時(shí)對(duì)于這些特大段應(yīng)考慮使用分區(qū)拉提高性能；

7. 用戶的臨時(shí)表空間應(yīng)使用TEMPORARY類型；

8. 當(dāng)系統(tǒng)的事務(wù)規(guī)模比較均衡時(shí)可以對(duì)回滾段使用OPTIMAL參數(shù)，否則應(yīng)避免制定OPTIMAL參數(shù)，而定期監(jiān)控回滾段的大小，并在必要時(shí)重建；

9. 臨時(shí)段和回滾段絕對(duì)不要將用戶數(shù)據(jù)存放到SYSTEM表空間，它是專為永遠(yuǎn)不會(huì)Drop和Truncate的系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)象而設(shè)計(jì)的；

10. 創(chuàng)建表空間時(shí)指定數(shù)據(jù)文件的大小應(yīng)＝區(qū)片整數(shù)倍＋1數(shù)據(jù)塊，對(duì)于Local Managed Tablespace則為區(qū)片整數(shù)倍＋64K；

11. 當(dāng)表空間使用統(tǒng)一的區(qū)片大小時(shí)，不要對(duì)其進(jìn)行空間整理，重整的結(jié)果不僅耗費(fèi)精力而且可能會(huì)使性能變差；對(duì)于未使用統(tǒng)一的區(qū)片尺寸的表空間應(yīng)通過Export/Import重整；

12. 8i 提供了Alter Table …Move [Tablespace…]命令可用于快速重整表，Alter Index …Rebuild…[Tablespace…] 命令可用于快速重建索引。

有關(guān)使用單個(gè)區(qū)片的誤導(dǎo)

在許多關(guān)于碎片整理的文檔中建議在Export時(shí)使用Compress＝Y(jié)選項(xiàng)，將表中的所有數(shù)據(jù)調(diào)整到一個(gè)區(qū)片中，期望在Import后獲得良好性能。由此讓許多人產(chǎn)生一個(gè)觀點(diǎn)，認(rèn)為當(dāng)表中數(shù)據(jù)全部存放到一個(gè)區(qū)片中時(shí)，可以獲得良好性能。實(shí)際上單區(qū)片段只在以下條件成立時(shí)，才具有優(yōu)越性。

數(shù)據(jù)主要以（全段）掃描方式訪問；

段所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在物理磁盤上連續(xù)存放，Oracle可以發(fā)布較大的順序磁盤讀操作；

通過對(duì)這兩條進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，一方面數(shù)據(jù)庫(kù)中大部分表是通過索引來訪問，另一方面現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫(kù)文件一般在物理上使用了RAID5或RAID0＋1技術(shù)，數(shù)據(jù)以條帶化方式分布到多個(gè)物理磁盤上，邏輯上的單個(gè)區(qū)片和多區(qū)片在物理上并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別；另外，從Oracle的角度來看，管理幾百個(gè)區(qū)片的段是非常輕松的并不會(huì)有性能的下降。由此可見將整個(gè)段放到一個(gè)區(qū)片中并無(wú)明顯好處，而這種做法卻會(huì)導(dǎo)致表空間碎片的產(chǎn)生。

三、表數(shù)據(jù)段的使用

表空間的組織

Heap表的空間由一系列區(qū)片鏈接而成，每個(gè)數(shù)據(jù)塊除塊頭外其余部分可用于存放數(shù)據(jù)，在創(chuàng)建表時(shí)可以指定以下參數(shù)：

PCTFREE：塊中保留用于UPDATE操作的空間百分比，當(dāng)數(shù)據(jù)占用的空間達(dá)到此上限時(shí)，新的數(shù)據(jù)將不能再插入到此塊中；

PCTUSED：指定塊中數(shù)據(jù)使用空間的最低百分比；當(dāng)一個(gè)塊在達(dá)到PCTFREE，之后經(jīng)歷了一些DELETE操作，在其空間使用下降到PCTUSED后便可以重新被用于INSERT數(shù)據(jù)；這就是PCTFREE/PCTUSED參數(shù)的含義；

調(diào)整PCTFREE、PCTUSED參數(shù)的目標(biāo)一方面是提高性能，另一方面則主要是提高空間使用效率，避免出現(xiàn)塊中存在有許多未用的空間，但卻無(wú)法找到一個(gè)塊可以被用于插入新數(shù)據(jù)行的情況發(fā)生。

PCTFREE的使用

在Oracle中表的每一行數(shù)據(jù)由唯一的ROWID標(biāo)記；而Oracle支持的數(shù)據(jù)類型中有一些長(zhǎng)度是可變的，如VARCHAR，當(dāng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行UPDATE時(shí)，如果塊中的可用空間不能容納UPDATE后的數(shù)據(jù)行時(shí)，Oracle將會(huì)把此行移到其它數(shù)據(jù)塊，同時(shí)保留此數(shù)據(jù)行的ROWID不變，并在原有塊中建一指針指向行遷移后的位置。在這種情況下讀取一行數(shù)據(jù)將需要訪問2個(gè)數(shù)據(jù)塊，從而導(dǎo)致性能下降。PCTFREE保留的空間就是為確保更改后的數(shù)據(jù)行可以仍存放于原有數(shù)據(jù)塊中,避免行遷移的情況發(fā)生。

由此，如果PCTFREE設(shè)置不足時(shí)可能產(chǎn)生行遷移；而另一方面如果PCTFREE設(shè)置過高，將會(huì)造成空間浪費(fèi)。因此正確設(shè)置PCTFREE需要對(duì)表中數(shù)據(jù)的使用進(jìn)行分析。對(duì)于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不會(huì)變化或極少更新的情況，可以采用較小的PCTFREE；對(duì)于其它大多數(shù)情況應(yīng)采用稍大的PCTFREE（PCTFREE的缺省值是10，如果不好估計(jì)需預(yù)留的空間，可以使用15－25的范圍），不要為節(jié)約塊中的空間而使用較小的PCTFREE值。

PCTUSED的使用

當(dāng)塊的使用的空間下降到PCTUSED后，此塊被重新放回空閑鏈表（Freelist）中，作為后續(xù)Insert的候選塊。同樣，設(shè)置PCTUSED需要視數(shù)據(jù)行的特性和Insert、Update、Delete的模式而定，但必須遵守的原則是：db_block_size * (100 - PCTFREE - PCTUSED)必須比行的長(zhǎng)度大。

對(duì)于數(shù)據(jù)行長(zhǎng)度變化較大的情況，應(yīng)使用最大行長(zhǎng)度來計(jì)算PCTUSED，并且應(yīng)使用較低的PCTUSED值。因?yàn)樵趫?zhí)行Insert時(shí)，如果數(shù)據(jù)塊的可用空間不能裝下一行數(shù)據(jù)，當(dāng)塊的使用的空間是在PCTUSED之上，Oracle將把此塊從Freelist中移走；當(dāng)塊的使用的空間是在PCTUSED之下，Oracle將會(huì)擴(kuò)展段空間。因此，PCTUSED如果設(shè)得過高，將導(dǎo)致段的不斷擴(kuò)展。

當(dāng)數(shù)據(jù)行長(zhǎng)度不大時(shí)，使用缺省的PCTUSED（40）是比較合適的；對(duì)于行長(zhǎng)度較大的情況，最長(zhǎng)的行有可能會(huì)占用半個(gè)以上的塊空間，此時(shí)可設(shè)置PCTUSED為10。較小的PCTUSED僅在表中的數(shù)據(jù)以隨機(jī)方式被刪除，而且仍有一些行長(zhǎng)時(shí)間保留在塊中時(shí)，才會(huì)造成空間使用上的問題，因?yàn)檫@些塊可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能或永遠(yuǎn)不能重新被用于存放新數(shù)據(jù)。在這種應(yīng)用中，如果空間利用率一直處于較低水平，則需對(duì)PCTUSED進(jìn)行分析和調(diào)整。