【Oracle Database 12c New Feature】ILM – Temporal Validity

ILM全称是Information Lifecycle Management,意思是信息生命周期管理,听上去很高端洋气的一个词,但是实际上几乎每个稍微大些的系统都已经在做ILM了,比如说将生产表中的数据定期插入到历史表中,并把生产表中的这些数据删除,这就是数据生命周期管理;又比如使用了分区,定期将过期的数据分区删除掉,或者置为READONLY,让RMAN不再备份,这也是数据生命周期管理。

因此ILM由来已久,只要数据存在活跃-不活跃-静止这样的周期变化,那么ILM就必不可少,Oracle Database 12c中提供了很多新功能用来方便地进行数据生命周期管理,有些功能甚至是我们期盼已久的。

本文先介绍时间有效期管理(Temporal Validity),下两篇文章会介绍数据库内归档(In-Database Archiving)以及数据热度图(Heat Map)。注意:Temporal Validity和Heat Map目前还不支持多租户架构的数据库,因此想要使用,必须是一个NON-CDB,In-Database Archiving则支持多租户架构,可以在PDB中使用。

一. 时间有效期管理(Temporal Validity)
以下简称TV,TV的功能大致上可以这样描述:在表中手动或者自动建两个时间类型的字段,一个表示有效期的开始时间,一个表示有效期的结束时间,就可以通过设置让只有在有效期内的记录才会被选择出来。

以下这个场景是我构想出来的,一张表里不断地INSERT数据,但是每条数据有效期只有1分钟,过了1分钟再查就看不见了,如果加以仔细策划,应该会是很有趣的功能。直接进入测试。

设置TV,需要使用dbms_flashback_archive包,需要该包的执行权限。

SQL> grant execute on dbms_flashback_archive to kamus;

创建测试表,period for关键字是TV新功能的关键字,valid_time是TV策略的名字,可以随便写。valid_time_start和valid_time_end字段可以不手工定义,只要指定了period for关键字,Oracle会自动创建两个不可见字段。我这里之所以手工定义开始和结束时间字段,是为了能够指定DEFAULT值。有效期开始时间valid_time_start是记录插入的当前时间,有效期结束时间valid_time_end是当前时间的后一分钟。由此定义出了一个跨度1分钟的有效期。

SQL> conn kamus/oracle
SQL> create table TV (insert_time date, 
valid_time_start date invisible default sysdate, 
valid_time_end date invisible default sysdate+1/1440, 
period for valid_time(valid_time_start,valid_time_end)
);

可以看到明确定义的INSERT_TIME字段用于演示,VALID_TIME_START和VALID_TIME_END是明确定义的不可见字段。之外,Oracle还自动创建了VALID_TIME字段,也是隐藏字段。

SQL> select COLUMN_NAME,DATA_TYPE,HIDDEN_COLUMN FROM USER_TAB_COLS WHERE TABLE_NAME='TV';

COLUMN_NAME          DATA_TYPE            HID
-------------------- -------------------- ---
VALID_TIME_END       DATE                 YES
VALID_TIME_START     DATE                 YES
INSERT_TIME          DATE                 NO
VALID_TIME           NUMBER               YES

插入一行当前时间

SQL> insert into TV values (sysdate);

1 row created.

正常情况选择,这行记录总是存在的

SQL> select * from TV;

INSERT_TIME
-----------------
20130811 09:04:30

为了应对这个新功能,在Flashback Query中新增了as of period for关键字。as of period for valid_time sysdate+1表示我们想查询在明天都还有效的数据,因为根据我们的设定,所有数据都只在插入以后1分钟内有效,因此自然无法找到在明天还有效的数据,返回零条记录。

SQL> select * from TV as of period for valid_time sysdate+1;

no rows selected

再插入一条测试数据。

SQL> insert into TV values (sysdate);

1 row created.

SQL> select * from TV;

INSERT_TIME
-----------------
20130811 09:04:30
20130811 09:08:27

我们想查询昨天就有效的数据,但是所有的数据有效期开始都是插入数据的那个时间点,自然无法找到昨天就有效的数据,返回零条记录。

SQL> select * from TV as of period for valid_time sysdate-1;

no rows selected

除了使用as of这种闪回查询的语法,还可以直接在会话级别设置有效时间点。CURRENT表示设置为当前时间点。

SQL> exec dbms_flashback_archive.enable_at_valid_time('CURRENT');

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select * from TV;

no rows selected

在我的测试过程中,TV并不稳定,有时候即使设置了as of,也仍然会返回所有记录,但是过一会儿再次执行完全相同的语句,又能够返回符合条件的记录。没有详细跟踪不稳定的原因,但是猜测与cursor执行计划重用有关,毕竟Oracle的实现只是增加了一个filter条件,如果由于某种原因,之前cursor的执行计划被重用,那么很可能这个filter条件就没有加上,随之而来的也就会返回所有记录。

接下来,我们通过显示执行计划,看看Oracle是如何增加这个filter条件的。
首先禁用TV。执行计划是很正常的全表扫描。

SQL> exec dbms_flashback_archive.DISABLE_ASOF_VALID_TIME;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select count(*) from tv;

  COUNT(*)
----------
     77477


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 4129329588

-------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Cost (%CPU)| Time     |
-------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |   102   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| TV   | 76349 |   102   (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------

Note
-----
   - dynamic statistics used: dynamic sampling (level=2)


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

重新在会话级别启用TV,可以看到在第二步,也就是全表扫描之后增加了一个filter,由于指定的有效期是CURRENT,因此filter条件是VALID_TIME_START 小于等于 当前时间 小于 VALID_TIME_END,也就是只要指定的有效期落在VALID_TIME_START和VALID_TIME_END之间,这条记录就可以被显示出来。同时也可以看到如果这两个限制条件为空,也都作为开放区间,也就是为空就表示不做限制。
由于测试的记录都只有1分钟有效期,因此此时已经没有一条记录可以显示了。

SQL> exec dbms_flashback_archive.enable_at_valid_time('CURRENT');

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select count(*) from tv;

  COUNT(*)
----------
         0


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 4129329588

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    18 |   103   (1)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    18 |            |          |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| TV   |   287 |  5166 |   103   (1)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter(("T"."VALID_TIME_START" IS NULL OR
              SYS_EXTRACT_UTC(INTERNAL_FUNCTION("T"."VALID_TIME_START"))<=SYS_EXTRACT_
              UTC(SYSTIMESTAMP(6))) AND ("T"."VALID_TIME_END" IS NULL OR
              SYS_EXTRACT_UTC(INTERNAL_FUNCTION("T"."VALID_TIME_END"))>SYS_EXTRACT_UTC
              (SYSTIMESTAMP(6))))


Statistics
----------------------------------------------------------
         33  recursive calls
          4  db block gets
        354  consistent gets
          0  physical reads
          0  redo size
        541  bytes sent via SQL*Net to client
        543  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

通过执行计划显示后台机制是一方面,另一方面我们也可以看到实际上TV是会有性能问题的,如果WHERE条件中无法使用到索引而执行了全表扫描(我这里因为没有WHERE条件所以只能是全表扫描),那么无论最终符合有效期的记录是多少,总要先进行所有记录的扫描,我们可以通过前后两次的consistent gets基本相同来获得这个结论。

更直白的说,如果作为系统设计人员不去考虑索引的构建,而仅仅是启用了TV,那么哪怕根据有效期限制,有10万记录的表只有1条会被显示出来,也仍然需要先扫描10万记录,然后再filter掉99999条,这对于程序员来说,如果不仔细阅读执行计划,就可能会造成很大的困扰,程序员会很奇怪,为什么这张表里面看上去只有1条记录,但是却要扫描那么长时间呢?

结论:数据有效期是Oracle利用隐藏字段和Flashback Query技术作的一个有趣的功能,但是数据架构人员在规划的时候一定要考虑性能因素。

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