11g新特性-查询缓存(1)

众所周知，访问内存比访问硬盘快得多，除非硬盘体系发生革命性的改变。可以说缓存在Oracle里面无处不在，结果集缓存（Result Cache）是Oracle Database 11g新引入的功能，引入它的目的在于可以重用相同的结果集，减少逻辑IO，提高系统性能。结果集缓存又分为：服务端缓存和客户端缓存。

一、服务端缓存

1.服务器端的Result Cache Memorey由两部分组成。
(1)SQL Query Result Cache：存储SQL查询的结果集。
(2)PL/SQL Function Result Cache：用于存储PL/SQL函数的结果集。

2.相关的初始化参数：

SQL> show parameter result

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ---------------------- ------------------------------
client_result_cache_lag big integer 3000
client_result_cache_size big integer 0
result_cache_max_result integer 5
result_cache_max_size big integer 10M
result_cache_mode string MANUAL
result_cache_remote_expiration integer 0

带client的是客户端的参数，剩下的是服务端的相关参数。

2.1 首先，服务端的结果集缓存的开关，是参数result_cache_max_size。当result_cache_max_size=0的时候，代表不启用结果集缓存。

它的大小，默认值取决于其它内存设置（memory_target的0.25% 或sga_target 的0.5% 或shared_pool_size 的1%）

2.2 其次，result_cache_mode 用于控制Server Result cache的模式

result_cache_mode 有3个值：auto、manual、force

如果设置的值为MANUAL,用户必须用reslut_cache 提示才可以缓存结果集。
如果设置为FORCE,ORACLE会缓冲所有的结果,除非用户用了no_result_cache提示。
如果设置为AUTO,优化器会自动判断是否将查询结果缓存。

2.3 RESULT_CACHE_MAX_RESULT

该参数是控制单个result所能占据RESULT_CACHE_MAX_SIZE的大小比例，注意是一个百分比。
该参数默认是是5%，取值范围当然是1% ~ 100% 了。

2.4 result_cache_remote_expiration
该参数的作用是根据远程数据库对象设置缓存过期的时间，默认值为0.
也就是说，默认情况下，远程数据库对象不会被进行cache的。

3.相关视图

V$RESULT_CACHE_STATISTICS：列出各种缓存设置和内存使用统计数据。
V$RESULT_CACHE_MEMORY：列出所有的内存块和相应的统计信息。
V$RESULT_CACHE_OBJECTS：列出所有的对象（缓存的结果和依赖的对象）和它们的属性。
V$RESULT_CACHE_DEPENDENCY：列出缓存的结果和依赖对象间的依赖详情。

4.Oracle还提供了一个包来管理server result cache：dbms_result_cache

4.1查看server result cache的内存使用报告

SQL> set serveroutput on;

SQL> exec dbms_result_cache.Memory_Report
R e s u l t C a c h e M e m o r y R e p o r t
[Parameters]
Block Size = 1K bytes
Maximum Cache Size = 10M bytes (10K blocks)
Maximum Result Size = 512K bytes (512 blocks)
[Memory]
Total Memory = 110476 bytes [0.018% of the Shared Pool]
... Fixed Memory = 12080 bytes [0.002% of the Shared Pool]
... Dynamic Memory = 98396 bytes [0.016% of the Shared Pool]
....... Overhead = 65628 bytes
....... Cache Memory = 32K bytes (32 blocks)
........... Unused Memory = 0 blocks
........... Used Memory = 32 blocks
............... Dependencies = 1 blocks (1 count)
............... Results = 31 blocks
................... SQL = 1 blocks (1 count)
................... Invalid = 30 blocks (30 count)

PL/SQL procedure successfully completed.

4.2 FLUSH： 清空整个结果缓存的内容。
 
4.3 INVALIDATE： 使结果缓存中一个特定对象的缓存结果无效。
 
4.4 INVALIDATE_OBJECT： 根据缓存ID使一特定结果缓存无效。

5.实验：

SQL> create table test as select * from dba_objects;

Table created.

SQL> select /*+ result_cache */ owner,count(*) from test group by owner;

 rows selected.

Execution Plan
----------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation           | Name                       | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
     ():: |
 |  RESULT CACHE       | 6fpdv8pg615sh5j0pw1t1jn3wq |       |       |            |          |
     ():: |
     ():: |
--------------------------------------------------------------------------------------------------

Result Cache Information (identified by operation id):
------------------------------------------------------

    ; dependencies=(TEST.TEST); parameters=(nls); name="select /*+ result_cache */
 owner,count(*) from test group by owner"

Note
-----
   )

Statistics
----------------------------------------------------------
           recursive calls
            db block gets
         consistent gets
         physical reads
            redo size
         bytes sent via SQL*Net to client
          bytes received via SQL*Net from client
            SQL*Net roundtrips to/from client
            sorts (memory)
            sorts (disk)
           rows processed

SQL> select /*+ result_cache */ owner,count(*) from test group by owner;

 rows selected.

Execution Plan
----------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation           | Name                       | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
     ():: |
 |  RESULT CACHE       | 6fpdv8pg615sh5j0pw1t1jn3wq |       |       |            |          |
     ():: |
     ():: |
--------------------------------------------------------------------------------------------------

Result Cache Information (identified by operation id):
------------------------------------------------------

    ; dependencies=(TEST.TEST); parameters=(nls); name="select /*+ result_cache */
 owner,count(*) from test group by owner"

Note
-----
   )

Statistics
----------------------------------------------------------
            recursive calls
            db block gets
            consistent gets
            physical reads
            redo size
         bytes sent via SQL*Net to client
          bytes received via SQL*Net from client
            SQL*Net roundtrips to/from client
            sorts (memory)
            sorts (disk)
           rows processed

从执行计划中可以看到标黄色的地方，就是对应 v$result_cache_objects的cache_id的。在第二次查询的执行计划中，发现逻辑读已经变成0 了，说明result cache起作用了。

SQL> exec dbms_result_cache.memory_report
R e s u l t   C a c h e   M e m o r y   R e p o r t
[Parameters]
Block Size          = 1K bytes
Maximum Cache Size  = 10M bytes (10K blocks)
Maximum Result Size  blocks)
[Memory]
Total Memory  bytes [0.018% of the Shared Pool]
... Fixed Memory  bytes [0.002% of the Shared Pool]
... Dynamic Memory  bytes [0.016% of the Shared Pool]
....... Overhead  bytes
....... Cache Memory  blocks)
........... Unused Memory  blocks
........... Used Memory  blocks
............... Dependencies  blocks ( count)
............... Results  blocks
................... SQL      blocks ( count)
................... Invalid  blocks ( count)

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select * from v$result_cache_statistics;

        ID NAME                           VALUE
---------- ------------------------------ ------------------------------
          Block Size (Bytes)
          Block
          Block
          Result Size Maximum (Blocks)   

          Find
          Invalidation 

         Hash Chain Length              

 rows selected.

SQL> 

再来看看相应的report和统计信息。

SQL> select * from v$result_cache_statistics;

        ID NAME                           VALUE
---------- ------------------------------ ------------------------------
          Block Size (Bytes)
          Block
          Block
          Result Size Maximum (Blocks)   

          Find
          Invalidation 

         Hash Chain Length              

 rows selected.

SQL> select /*+ result_cache */ owner,count(*) from test group by owner;

OWNER                                                          COUNT(*)
------------------------------------------------------------ ----------
LZQ
OWBSYS_AUDIT
MDSYS                                                              

OUTLN
TEST
CTXSYS
OLAPSYS
FLOWS_FILES
OWBSYS
SYSTEM                                                              

OWNER                                                          COUNT(*)
------------------------------------------------------------ ----------
ORACLE_OCM
EXFSYS
APEX_030200
SCOTT
ISC
DBSNMP
ORDSYS
ORDPLUGINS
SYSMAN
SURE
APPQOSSYS                                                             

OWNER                                                          COUNT(*)
------------------------------------------------------------ ----------
XDB
ORDDATA
SS
SYS
WMSYS
SI_INFORMTN_SCHEMA                                                    

 rows selected.

SQL> select * from v$result_cache_statistics;                           

        ID NAME                           VALUE
---------- ------------------------------ ------------------------------
          Block Size (Bytes)
          Block
          Block
          Result Size Maximum (Blocks)   

          Find
          Invalidation 

         Hash Chain Length              

 rows selected.

SQL> 

注意到Find Count = 1，说明上次缓存的结果被后面的查询应用了一次。如果继续执行该查询，可以发现该统计信息会相应增加。

我们可以根据cache_id去 v$result_cache_objects查询相关的信息

SQL> select name,cache_id from v$result_cache_objects t where t.CACHE_ID='6fpdv8pg615sh5j0pw1t1jn3wq'
    ;

NAME
------------------------------
CACHE_ID
---------------------------------------------------------------------------------------------------
select /*+ result_cache */ own
er,count(*) from test group by
 owner
6fpdv8pg615sh5j0pw1t1jn3wq

6.深入认识result cache

query cache result特性所占据的内存是从sga的share pool中分配，如下视图可以看到

SQL> select * from v$sgastat where lower(name) like '%result%';

POOL NAME BYTES
------------------------ ------------------------- ----------
shared pool Result Cache: State Objs 5492
shared pool Result Cache 98396
shared pool Result Cache: Memory Mgr 124
shared pool Result Cache: Bloom Fltr 2048
shared pool Result Cache: Cache Mgr 4416

result cache也有类似enqueue/lock的保护机制，RC enqueue就是拿来保护并发修改的。result cache依赖是object level的，
既不是row level的，也不是block level的。任何DML/DDL（甚至包括grant）都会使基于这个object的result cache变为invalidate。
所以result cache只有对那些在平时几乎没有任何DML的只读表比较有用，可以减轻io的压力。

在平时读取阶段不是使用的shared pool latch，而是使用的result cache latch，如下所示

SQL> select * from v$latchname where name like 'Result Cache%';

LATCH# NAME HASH
---------- ------------------------- ----------
391 Result Cache: RC Latch 1054203712
392 Result Cache: SO Latch 986859868
393 Result Cache: MB Latch 995186388

检查result cache配置是否生效
1.select dbms_result_cache.status from dual;
2.dbms_result_cache.MEMORY_REPORT
3.查看sql执行计划中是否还有关键字：result cache

注意:
11g的active dataguard的备库是不能使用result cache的，result cache目前可以使用在单节点主库和rac环境。

二、客户端查询结果集缓存

假设有这样一个情形：客户端需要通过慢速网络链接调用同一数据。尽管数据库可以立即将结果从缓存发送到客户端，但结果必须通过线路传送到客户端，这就增加了整体执行时间。现在有一些专门的中间件框架（如 Oracle Coherence），用于在 Java、PHP 和 Ruby 中缓存数据，如果有一个在客户端级别缓存数据的通用方法，又将如何呢？

为此，Oracle 数据库 11g 提供了“客户端查询结果缓存”。所有使用 OCI8 驱动程序的数据库客户端堆栈（C、C++、JDBC-OCI 等）都可以使用这一新特性，使客户端能够在本地缓存 SQL 查询的结果，而不是在服务器上。总言之，客户端查询结果缓存可以提供以下好处：

(1)使应用程序开发人员不用构建由所有会话共享的一致的每一流程的 SQL 结果缓存

(2)通过利用更便宜的客户端内存并在本地缓存每个应用程序的工作集，将服务器端查询缓存扩展到客户端内存，

(3)从而消除到服务器的往返过程，确保更好的性能

(4)通过节约服务器资源，改善服务器可伸缩性

(5)提供透明的缓存管理：内存管理、结果集的并发访问等

(6)透明地维护缓存与服务器端更改的一致性

(7)在 RAC 环境中提供一致性

要使用这一特性，所要做的就是设置一个初始化参数：CLIENT_RESULT_CACHE_SIZE = 1G

该参数定义客户端缓存为 1GB，这是所有客户端的总缓存大小。（这是一个静态参数，因此必须重启数据库来设置）可以在每个客户端中设置缓存，在客户端位置的 SQLNET.ORA 文件中指定其他参数：

让我们看一看它的使用方式。这是简单的 Java 代码，它使用 OCI8 驱动程序连接到数据库，然后执行 SQL 语句：select /*+ result_cache */ * from customers。提示致使语句缓存该结果（其他参数已经设置好)。

public class CacheTest {
    private String jdbcURL = "jdbc:oracle:oci8:@orcl";
    private Connection conn = null;
    public CacheTest( ) throws ClassNotFoundException {
            Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
        }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, SQLException {
            CacheTest check = new CacheTest();
            check.dbconnect();
            check.doSomething();
        }
    public void dbconnect() throws SQLException {
            System.out.println("Connecting with URL="+jdbcURL+" as arup/arup");
            try {
                conn = DriverManager.getConnection( jdbcURL, "arup" , "arup");
                System.out.println("Connected to Database");
            } catch (SQLException sqlEx) {
                System.out.println(" Error connecting to database : " + sqlEx.toString());
            }
        }
    public void doSomething() throws SQLException {
            Statement stmt = null;
            ResultSet rset = null;
            try {
                stmt = conn.createStatement();
                System.out.println("Created Statement object");
                rset = stmt.executeQuery("select /*+ result_cache */ * from customers");
                System.out.println("Retrieved ResultSet object");
                if(rset.next())
                System.out.println("Result:"+rset.getString(1));
            } catch (SQLException sqlEx) {
            }finally {
                try {
                    System.out.println("Closing Statment & ResultSet Objects");
                    if (rset != null) rset.close();
                    if (stmt != null) stmt.close();
                    if (conn != null) {
                        System.out.println("Disconnecting...");
                        conn.close();
                        System.out.println("Disconnected from Database");
                    }
                } catch (Exception e) {}
            }
        }
    }

PS： OCI8类似于thin，只是它需要在相关的服务器上装上oracle client才能使用。