Oracle 12c New Features---In Memory Option(1)

Oracle 12.1.0.2版本了引入了一个非常牛叉的功能，即In Memory option，这是十分具有诱惑力的，针对这个重大的变化，我会进行一个系列文章的分析，这是第一篇。

首先，我们来尝试下In Memory option功能。

[oracle@ora12012 ~]$ sqlplus "/as sysdba"

SQL*Plus: Release 12.1.0.2.0 Beta on Tue Jul 29 05:30:26 2014

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Connected to:
Oracle Database 12c Enterprise Edition Release 12.1.0.2.0 - 64bit Beta
With the Partitioning, OLAP, Advanced Analytics and Real Application Testing options

SQL>
SQL>
SQL>
SQL> select open_mode from v$database;

OPEN_MODE
--------------------
READ WRITE
SQL> select * from v$option where PARAMETER like '{39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}In-Memory{39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}';

PARAMETER                        VALUE                   CON_ID
-------------------------------- ------------------- ----------
In-Memory Column Store           TRUE                         0
In-Memory Aggregation            TRUE                         0
SQL> select name,open_mode from v$pdbs;

NAME                           OPEN_MODE
------------------------------ ----------
PDB$SEED                       READ ONLY
PDBORCL                        READ WRITE
KILLDB                         READ WRITE
SQL> conn roger/roger@killdb
Connected.

SQL> create table t_memory as select * from dba_objects;

Table created.

SQL> select owner,table_name,INMEMORY,INMEMORY_DISTRIBUTE from dba_tables where table_name='T_MEMORY';

OWNER      TABLE_NAME                     INMEMORY INMEMORY_DISTRI
---------- ------------------------------ -------- ---------------
ROGER      T_MEMORY                       DISABLED
SQL> set autot on
SQL> select count(1) from T_MEMORY;

COUNT(1)
----------
 90922

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 620019089

-----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name     | Rows  | Cost ({39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |          |     1 |   416   (1)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |          |     1 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T_MEMORY | 90922 |   416   (1)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------

Statistics
----------------------------------------------------------
 2  recursive calls
 0  db block gets
 1529  consistent gets
 1525  physical reads
 0  redo size
 544  bytes sent via SQL*Net to client
 551  bytes received via SQL*Net from client
 2  SQL*Net roundtrips to/from client
 0  sorts (memory)
 0  sorts (disk)
 1  rows processed

SQL>  select count(1) from T_MEMORY;

COUNT(1)
----------
 90922

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 620019089

-----------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name     | Rows  | Cost ({39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |          |     1 |   416   (1)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |          |     1 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T_MEMORY | 90922 |   416   (1)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------

Statistics
----------------------------------------------------------
 36  recursive calls
 0  db block gets
 1575  consistent gets
 1525  physical reads
 0  redo size
 544  bytes sent via SQL*Net to client
 551  bytes received via SQL*Net from client
 2  SQL*Net roundtrips to/from client
 5  sorts (memory)
 0  sorts (disk)
 1  rows processed

未启用in Memory 特性之前，大家可以看到执行计划是上述这样的，虽然SQL执行过一次了，然而再次执行仍然会有不少的代价，下面我们来看下开启in Memory 特性后的情况。首先我们来了解下in Memory option相关的几个参数：

SQL> show parameter inmemory

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
inmemory_clause_default              string
inmemory_force                       string      DEFAULT
inmemory_max_populate_servers        integer     0
inmemory_query                       string      ENABLE
inmemory_size                        big integer 100M

这里针对in memory option的几个参数进行简单说明：

inmemory_size：该参数可以在cdb或pdb级别进行设置，即In memory column store的内存区域。
inmemory_force：该参数默认值为default，表示Oracle仅仅通过对象的inmemory或no inmemory特殊来决定是否启用in memory column store特性。
inmemory_max_populate_servers：表示后台启动多少个进程来加载数据到memory中。对于多core（多cpu)的系统来讲，可以设置相对大一点。
inmemory_query： 表示In memory query是否被启动，默认为enable。

还有有一个参数：OPTIMIZER_INMEMORY_AWARE，表示Oracle CBO是否参考in memory column store功能。这里Oracle的官方文档描述其实有误。

这个参数在12.1.0.2中其实是一个隐含参数：

SQL> show parameter OPTIMIZER_INMEMORY

NAME                                      TYPE        VALUE
------------------------------------      ----------- ------------------------------
_optimizer_inmemory_access_path           boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_autodop               boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_aware                 boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_bloom_filter          boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_gen_pushable_preds    boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_minmax_pruning        boolean     TRUE
_optimizer_inmemory_pruning_ratio_rows    integer     100
_optimizer_inmemory_quotient              integer     0
_optimizer_inmemory_table_expansion       boolean     TRUE

从这部分隐含参数，我们其实可以大概看出来12c中的优化器的一些机制。下面再调整下另外一个参数，注意这个参数只能在CDB级别进行调整。

SQL> conn /as sysdba
Connected.
SQL> alter system set inmemory_max_populate_servers=2 scope=spfile;

System altered.

SQL> shutdown immediate
Database closed.
Database dismounted.
ORACLE instance shut down.
SQL> startup
ORACLE instance started.

Total System Global Area  637534208 bytes
Fixed Size                  2919088 bytes
Variable Size             478152016 bytes
Database Buffers           46137344 bytes
Redo Buffers                5468160 bytes
In-Memory Area            104857600 bytes
Database mounted.

SQL> alter table t_memory INMEMORY;

Table altered.

SQL> select count(1) from T_MEMORY;

COUNT(1)
----------
 90922

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 620019089

--------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name     | Rows  | Cost ({39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |          |     1 |   416   (1)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE             |          |     1 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS INMEMORY FULL| T_MEMORY | 90922 |   416   (1)| 00:00:01 |
--------------------------------------------------------------------------------

Statistics
----------------------------------------------------------
 332  recursive calls
 0  db block gets
 1872  consistent gets
 1534  physical reads
 0  redo size
 544  bytes sent via SQL*Net to client
 551  bytes received via SQL*Net from client
 2  SQL*Net roundtrips to/from client
 22  sorts (memory)
 0  sorts (disk)
 1  rows processed

SQL>
SQL> set autot off
SQL> select owner,table_name,INMEMORY,INMEMORY_PRIORITY,INMEMORY_DISTRIBUTE,INMEMORY_COMPRESSION
 2  from dba_tables where table_name='T_MEMORY';

OWNER      TABLE_NAME                     INMEMORY INMEMORY INMEMORY_DISTRI INMEMORY_COMPRESS
---------- ------------------------------ -------- -------- --------------- -----------------
ROGER      T_MEMORY                       ENABLED  NONE     AUTO            FOR QUERY LOW

SQL> set autot on
SQL> select count(1) from T_MEMORY;

COUNT(1)
----------
 90922

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 620019089

--------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name     | Rows  | Cost ({39ecd679003247f2ed728ad9c7ed019a369dd84d0731b449c26bf628d3c1a20b}CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |          |     1 |    16   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE             |          |     1 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS INMEMORY FULL| T_MEMORY | 90922 |    16   (0)| 00:00:01 |
--------------------------------------------------------------------------------

Statistics
----------------------------------------------------------
 187  recursive calls
 0  db block gets
 151  consistent gets
 1  physical reads
 0  redo size
 544  bytes sent via SQL*Net to client
 551  bytes received via SQL*Net from client
 2  SQL*Net roundtrips to/from client
 16  sorts (memory)
 0  sorts (disk)
 1  rows processed

我们可以看到如果你开启了in memory option的话，那么SQL的执行代价确实要少很多，优势比较明显。然而，这里不知道大家
注意到了没有？ 为什么开启了in memory 特性之后，再次执行SQL时，还有一个物理读呢？

对于In memory Option这里有几种属性：

1） IM Column Store Compression Methods
2） IM Column Store Data Population Options

对于In Memory column store compression来讲，又分为几种情况，上面的FOR QUERY LOW 就是默认行为. 根据官方文档的描述分为如下几种：

NO MEMCOMPRESS    ：  即存在In memory内存中的该对象的列数据是不会被压缩的。
MEMCOMPRESS FOR DML： 这种属性的设置下可以优化DML操作以及最小程度的压缩In memory column store的数据。
MEMCOMPRESS FOR QUERY LOW： 这是默认设置，Oracle认为这是最利于查询性能的设置。这种情况下数据的压缩比例是介于FOR DML 和 QUERY HIGH之间的.
MEMCOMPRESS FOR QUERY HIGH: 这种情况下查询性能也是相对较优的，列数据的压缩比例在FOR QUERY LOW 和 FOR CAPACITY LOW 两种默认之间。
MEMCOMPRESS FOR CAPACITY LOW：这种情况下也能获得不错的查询性能，数据压缩情况介于FOR QUERY HIGH和FOR CAPACITY HIGH之间。
MEMCOMPRESS FOR CAPACITY HIGH：这种情况下压缩比例是最高的，通常是不推荐的，没有性能上的优势。

 
对于IM Column Store Data Population Options来讲，这种属性的设置只能是对象级别，分别表级别或分区级别，不能进行column级别的设置。
PRIORITY NONE  :即 不启用对象的PRIORITY特性。什么是PRIORITY呢，其实就是定义对象的活跃程度。
当达到一定的活跃程度之后，该对象会被放到in memory area中。默认情况下oracle不会启用这个属性，即默认为None。

PRIORITY LOW :表示启用priority特性，只是level较低，为low。
PRIORITY MEDIUM :表示启用priority特性，level介于LOW 和High之间. 目前暂时不知道oracle是如何来定义这个low，medium和high的。
PRIORITY HIGH   :表示启用priority特性，level介于MEDIUM 和CRITICAL之间
PRIORITY CRITICAL：表示启用priority特性，level是最高的。

未完待续!