SQL Server 執行計划緩存

標簽：SQL SERVER/MSSQL SERVER/數據庫/DBA/內存池/緩沖區

概述  

了解執行計划對數據庫性能分析很重要，其中涉及到了語句性能分析與存儲，這也是寫這篇文章的目的，在了解執行計划之前先要了解一些基礎知識，所以文章前面會講一些概念，學起來會比較枯燥，但是這些基礎知識非常重要。

 

目錄

•  概述
•  基礎概念
  •  怎樣緩存執行計划
  •  SQL Server自動刪除執行計划
  •  重新編譯執行計划
•  測試
  •  執行計划相關系統視圖
  •  手動清空緩存執行計划
  •  測試索引更改對執行計划的影響
  •  測試增加字段對執行計划的影響
•  總結

基礎概念

SQL Server 有一個用於存儲執行計划和數據緩沖區的內存池。池內分配給執行計划或數據緩沖區的百分比隨系統狀態動態波動。內存池中用於存儲執行計划的部分稱為過程緩存。

SQL Server 執行計划包含下列主要組件：

• 查詢計划

執行計划的主體是一個重入的只讀數據結構，可由任意數量的用戶使用。這稱為查詢計划。查詢計划中不存儲用戶上下文。內存中查詢計划副本永遠不超過兩個：一個副本用於所有的串行執行，另一個用於所有的並行執行。並行副本覆蓋所有的並行執行，與並行執行的並行度無關。

• 執行上下文

每個正在執行查詢的用戶都有一個包含其執行專用數據（如參數值）的數據結構。此數據結構稱為執行上下文。執行上下文數據結構可以重新使用。如果用戶執行查詢而其中的一個結構未使用，將會用新用戶的上下文重新初始化該結構。

怎樣緩存執行計划

SQL Server 有一個高效的算法，可查找用於任何特定 SQL 語句的現有執行計划。在 SQL Server 中執行任何 SQL 語句時，關系引擎將首先查看過程緩存中是否有用於同一 SQL 語句的現有執行計划。SQL Server 將重新使用找到的任何現有計划，從而節省重新編譯 SQL 語句的開銷。如果沒有現有執行計划，SQL Server 將為查詢生成新的執行計划。

SQL Server自動刪除執行計划

什么情況下會刪除執行計划

在沒有人工手動清除緩存的情況下，如果出現內存不足的情況下SQL Server會自動清除一部分沒被利用到的緩存計划。

所有緩存的最大大小取決於max server memory的大小。

怎樣判斷需要刪除的執行計划

果存在內存不足的情況，數據庫引擎將使用基於開銷的方法來確定從過程緩存中刪除哪些執行計划。怎樣確定一個執行計划的開銷呢，對於一個第一次執行的執行計划SQL Server將它的開銷值設為0，被多次執行過的執行計划SQL Server將它的開銷值設置為原始編譯開銷，所以數據庫引擎會重復檢查每個執行計划的狀態並將刪除當前開銷為零的執行計划。如果存在內存不足的情況，當前開銷為零的執行計划不會自動被刪除，而只有在數據庫引擎檢查該執行計划並發現其當前開銷為零時，才會刪除該計划。當檢查執行計划時，如果當前沒有查詢使用該計划，則數據庫引擎將降低當前開銷以將其推向零。

數據庫引擎會重復檢查執行計划，直至刪除了足夠多的執行計划，以滿足內存需求為止。如果存在內存不足的情況，執行計划可多次對其開銷進行增加或降低。如果內存不足的情況已經消失，數據庫引擎將不再降低未使用執行計划的當前開銷，並且所有執行計划都將保留在過程緩存中，即使其開銷為零也是如此。

重新編譯執行計划

根據數據庫新狀態的不同，數據庫中的某些更改可能導致執行計划效率降低或無效。SQL Server 將檢測到使執行計划無效的更改，並將計划標記為無效。此后，必須為執行查詢的下一個連接重新編譯新的計划。導致計划無效的情況包括：

• 對查詢所引用的表或視圖進行更改（ALTER TABLE 和 ALTER VIEW）。
• 對執行計划所使用的任何索引進行更改。
• 對執行計划所使用的統計信息進行更新，這些更新可能是從語句（如 UPDATE STATISTICS）中顯式生成，也可能是自動生成的。
• 刪除執行計划所使用的索引。
• 顯式調用 sp_recompile。
• 對鍵的大量更改（其他用戶對由查詢引用的表使用 INSERT 或 DELETE 語句所產生的修改）。
• 對於帶觸發器的表，插入的或刪除的表內的行數顯著增長。
• 使用 WITH RECOMPILE 選項執行存儲過程。

測試

執行計划相關系統視圖

--1.緩存的每一個對象返回一行，包括緩存計划的類型、緩存引用的對象、緩存計划占用的空間、被使用次數、以及創建時間等
SELECT * FROM sys.syscacheobjects;
--2.緩存的每個查詢計划返回一行，包括執行計划被使用的次數、執行計划的大小、內存地址、執行計划的類型、語句等
SELECT * FROM sys.dm_exec_cached_plans;
GO
---3.返回由指定的 sql_handle 標識的 SQL 批處理的文本
/*其中sql_handle來自:
sys.dm_exec_query_stats
sys.dm_exec_requests
sys.dm_exec_cursors
sys.dm_exec_xml_handles
sys.dm_exec_query_memory_grants
sys.dm_exec_connections
plan_handle來自:sys.dm_exec_cached_plans
*/ 
SELECT * FROM sys.dm_exec_sql_text(sql_handle | plan_handle);
GO
--4.以 XML 格式返回計划句柄指定的批查詢的顯示計划，主要接受來自sys.dm_exec_cached_plans的plan_handle句柄
SELECT * FROM sys.dm_exec_query_plan(plan_handle);
GO
--5.每個計划屬性返回一行，主要接受來自sys.dm_exec_cached_plans的plan_handle句柄
SELECT * FROM sys.dm_exec_plan_attributes(plan_handle);
GO
--6.針對每個 Transact-SQL 執行計划、公共語言運行時 (CLR) 執行計划和與計划關聯的游標返回一行,，主要接受來自sys.dm_exec_cached_plans的plan_handle句柄
SELECT * FROM sys.dm_exec_cached_plan_dependent_objects(plan_handle);

--7.返回緩存查詢計划的聚合性能統計信息。緩存計划中的每個查詢語句在該視圖中對應一行，並且行的生存期與計划本身相關聯。在從緩存刪除計划時，也將從該視圖中刪除對應行。*/
--該系統視圖針對每一個緩存中的執行計划統計其執行時間、物理、邏輯操作等信息
SELECT * FROM sys.dm_exec_query_stats 

手動清空緩存執行計划

--清空緩存中的執行計划
DBCC FREEPROCCACHE; -- ( plan_handle | sql_handle | pool_name )
GO
-- 清空制定數據庫的執行計划
DBCC FLUSHPROCINDB(<dbid>);
GO
---清空緩存中的數據
DBCC DROPCLEANBUFFERS;

---清空特定緩存存儲區中的執行計划
DBCC FREESYSTEMCACHE(<cachestore>) -- 'ALL', pool_name, 'Object Plans', 'SQL Plans', 'Bound Trees'
GO

測試索引更改對執行計划的影響

---清空制定數據庫執行計划
DECLARE @DBID INT
SET @DBID=DB_ID()
DBCC FLUSHPROCINDB(@DBID);
GO

---創建測試數據庫
CREATE TABLE TPlan
(ID INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),
Name NVARCHAR(20) NOT NULL,
Istate INT NOT NULL,
Idate DATETIME DEFAULT(GETDATE())
)
GO
---創建索引
CREATE INDEX IX_TPlan_NAME ON TPlan
(Name
)
GO
INSERT INTO TPlan(Name,Istate)
VALUES('1',1),('2',2),('3',3)

GO
SELECT NAME FROM TPlan
GO
SELECT Cacheobjtype,objtype,dbid,objid,usecounts,pagesused,sql FROM sys.syscacheobjects
WHERE DBID=DB_ID()

 

 

 使用Profiler監控

使用SQL:StmtRecompile監控，如果是監控存儲過程則使用：SP:Recompile

 修改索引

在索引中添加字段

DROP INDEX [IX_TPlan_NAME] ON [dbo].[TPlan] WITH ( ONLINE = OFF )
GO
USE [Study]
GO
CREATE NONCLUSTERED INDEX [IX_TPlan_NAME] ON [dbo].[TPlan] 
(
    [Name] ASC
)
INCLUDE ( [Istate]) WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON, FILLFACTOR = 90) ON [PRIMARY]
GO

再執行查詢

SELECT NAME FROM TPlan

 

測試增加字段對執行計划的影響

增加查詢非相關字段

ALTER TABLE [dbo].[TPlan] 
ADD Number INT

 刪除查詢有關的索引也同樣會導致執行計划重編譯，這里就不截圖貼出來了。

 查看執行計划

SELECT Cacheobjtype,objtype,dbid,objid,usecounts,pagesused,sql FROM sys.syscacheobjects
WHERE DBID=DB_ID()

執行計划中顯示了該執行計划被調用了兩次，在隨機叢書中寫的是會重新編譯新的執行計划，如果是這樣的話那這里的值應該是1才對。

猜測：SQL Server在架構更改的時候通過檢測執行計划已經對原先的執行計划進行了編譯，所以在新的查詢中還是使用了第一次查詢的執行計划。

如果有誰知道結果麻煩告知。

 

總結

 

 

 

 

 

備注：

    作者：pursuer.chen

    博客：http://www.cnblogs.com/chenmh

本站點所有隨筆都是原創，歡迎大家轉載；但轉載時必須注明文章來源，且在文章開頭明顯處給明鏈接，否則保留追究責任的權利。

《歡迎交流討論》