Oracle Performance-Analyse mit TVD$stat / D - Trivadis

SOUG: Beitrag Trivadis SA, Yann Neuhaus (yann.neuhaus@trivadis.com)
Betrifft Oracle Performance-Analyse mit TVD$stat
Art der Info Trivadis Tool
Quelle Praktische und theoretische Erfahrungen
Einleitung
Welche Applikationen, die eine Datenbank benötigen, zeichnen sich heutzutage durch
dauerhaft optimale Leistungen aus?
Es existieren in der Tat nur wenige Sites in der erforderlichen oder erwarteten
Gebrauchsqualität. Auf Grund der Komplexität der Applikationen wird das Tuning in
unzähligen Fällen zu einer gängigen und notwendigen Praxis.
Oft liegt eine der grössten Schwierigkeiten beim Tuning in der Lokalisierung der
Verzögerungspunkte. Wenig leistungsstarke SQL-Abfragen, I/O-Überaktivität, Konflikte
mit Lock, Wait usw. können sich ebenfalls leistungsmindernd auswirken. Eine Fülle von
Scripts (abrufbar unter www.trivadis.com) liefern wertvolle Informationen zu den
kritischen Parametern der Datenbank. Informationen, die die Entwicklung dieser
Kriterien schnell und ergonomisch aufzeigen, können allerdings manchmal von Nutzen
sein. Wenn beispielsweise in der Datenbank viele I/O generiert wurden, wäre es
interessant zu erfahren, zu welchem Zeitpunkt die I/Os generiert wurden und
gegebenenfalls welche Prozesse an ihrer Erstellung beteiligt waren. Verschiedene Tools
decken einige dieser Funktionen ab, die Kosten hierfür stellen jedoch häufig ein
unüberwindliches Hindernis dar.
Oracle hat kürzlich ein interessantes (und kostenloses) Tool vorgestellt, mit dem sich
die Performance-Entwicklung einer Datenbank verfolgen lässt. Dieses Tool heisst
STATPACK und ersetzt utlbstat.sql und utlestat.sql. Es bietet einige interessante
Funktionen, hat aber auch seine Grenzen. Diese versucht TVD$stat mit einer
verbesserten Anwendungsergonomie zu überwinden. In diesem Beitrag wird TVD$stat
vorgestellt. Ursprung, Architektur und Funktionen werden beschrieben, um dem Leser
die Möglichkeiten dieses Tools zu veranschaulichen.
Ursprung von TVD$stat
Beim Oracle Consulting, das mich jeden Tag (und nicht nur jeden Arbeitstag)
beschäftigt, werde ich selbstverständlich mit ständig wiederkehrenden Problemen
konfrontiert. Die Leistungsfähigkeit der Datenbank stiess bei mir auf ein besonderes
Interesse. Die Verschiedenartigkeit und Komplexität der Probleme - vom SQL-Tuning
bis zum Fine Tuning der Datenbank selbst - lässt die Verkürzung der Antwortzeiten zu
einer umfassenden Aufgabe werden.
Von sämtlichen verfügbaren Tools und Verfahren bot meiner Meinung nach kein
einziges die Möglichkeit zu einer detaillierten Beobachtung der Datenbankentwicklung.
Zahlreiche Scripts geben zwar Auskunft darüber, ob die Lesen/Schreiben-Aktivität zu
einem bestimmten Zeitpunkt konsequent war; eine eindeutige Bestimmung ihrer
Entwicklung ist jedoch leider nicht möglich. Selbstverständlich lässt sich das Ergebnis
der Scripts auf die eine oder andere Art und Weise mit Hilfe geeigneter Methoden
planmässig und chronologisch erfassen, um einen schönen Bericht im (...) Textmodus

zu erhalten. Da ich selbst ein Befürworter von Befehlszeilen bin, um genau über meine
Arbeitsschritte Bescheid zu wissen (im Gegensatz zu den Vorschlägen einiger OS-
Systeme), bin ich trotzdem davon überzeugt, dass eine Datenbeobachtung ohne Grafik,
mit exakten Daten selbstverständlich, nicht möglich ist.
TVD$stat wurde geschrieben, um eine konkrete Antwort auf die folgende Frage zu
geben: "Wann traten die Probleme auf und wodurch wurden sie verursacht?"
Architektur
Informationen über die Datenbank und ihren chronologischen Ablauf erhält man von
STATSPACK. Dieses neue Tool von Oracle ermöglicht die Erstellung von Berichten über
sämtliche kritischen Parameter für ein gegebenes Intervall. TVD$stat baut auf
STATSPACK auf und soll im wesentlichen verbesserte Analysefunktionen liefern. Zu
diesem Zweck wird von einem WEB-Server (Apache) ein grafisches Interface dynamisch
generiert, was eine Interaktion des Anwenders mit den dargestellten Daten gestattet.
TVD$stat wird in Perl entwickelt und basiert auf dem wertvollen Apache-Modul
mod_perl. Dieses ermöglicht nämlich beständige Datenbankanschlüsse. Wer Apache
und mod_perl selbst installieren möchte (obwohl zusammen mit TVD$stat geliefert),
kann in meinem letzten SOUG-Beitrag nachlesen.
Hierbei wird die von Perl generierte CGI-Technologie benutzt. Der Anschluss des WEB-
Servers an die Datenbank erfolgt über die Libraries Perl DBI und DBD. Ein weiterer
wichtiger Aspekt ist die Verwendung von Cookies. Unter CGI erfolgt mit jedem Zugang
zum WEB-Server ein Anschluss an die Datenbank. Die Cookies (Speichern des
Passworts) sind somit von kapitaler Bedeutung. Dabei muss man allerdings wissen, dass
das Passwort selbstverständlich nicht ausgeschrieben gespeichert, sondern mit Hilfe
eines parametrierbaren Codes verschlüsselt wird. Aus diesem Grunde müssen die
Passwörter der Oracle Bediener aus mindestens 8 Zeichen zusammengesetzt sein, da
sie ansonsten als nicht gesichert gelten und die Verbindung nicht möglich ist.

Die nachstehende Skizze gibt einen kurzen Überblick über die Gesamtarchitektur von
TVD$stat.
Die Grafiken von TVD$stat werden von den Libraries Perl GD und GD::Graph
generiert. Achtung, die Bilder werden nicht auf dem WEB-Server gesichert, sondern
direkt an den Client gesendet. Leider enthält nur Netscape diesen Objekttyp, obwohl
die Spezifikation von allen Mitgliedern des WWW-Konsortiums, darunter auch
Microsoft, unterzeichnet wurde.
STATSPACK
Von grundlegender Bedeutung in der Architektur von TVD$stat ist, wie bereits erwähnt,
das Oracle ToolSTATSPACK, welches das Sammeln von Statistiken über die Datenbank
gestattet (erhältlich ab Version 8.1.5). Es ermöglicht das chronologische Erfassen von
Informationen dank einem ebenfalls Statspack genannten Package. Bei der Installation
wird ein "PERFSTAT" Benutzer geschaffen, der die Objekte von STATSPACK enthält.
Eine unter $ORACLE_HOME/rdbms/admin verfügbare Hilfedatei gibt Einzelheiten zur
Funktionsweise von STATSPACK, was jedoch nicht Thema dieses Beitrags ist.

Funktionen
Ohne allzu ausführlich auf die Einzelheiten sämtlicher Funktionen von TVD$stat
eingehen zu wollen, wird im folgenden die Funktionsweise kurz vorgestellt. Eine der
Hauptfunktionen von TVD$stat soll als Beispiel dienen und wird detailliert erläutert.
Das Prinzip von TVD$stat basiert darauf, die Daten von STATSPACK zu präsentieren,
ohne sich dabei auf ein vorgegebenes Intervall zu beschränken, sondern vielmehr auf
die in einer gegebenen Periode enthaltenen Werte (alle Intervalle). Ausgehend von
dieser Periode ergibt sich eine Grafik und lässt die Entwicklung der Werte auf den
ersten Blick erkennen und beurteilen. Diese Grafik wird durch eine Tabelle ergänzt,
welche dieselben Informationen enthält. Nach dem Auswählen der zu analysierenden
Periode (übereinstimmend mit der in STATSPACK) ist dank einem kleinen unter
JAVASCRIPT geschriebenen Menü ein schneller Zugriff auf die gewünschten
Informationen möglich.
Die vorstehende Abbildung zeigt die Auswahltabelle mit den Snapshots.
Load Profile
Unter den Rubriken von TVD$stat findet man an erster Stelle das "Load Profile" mit
Angaben zu bestimmten Werten, wie Block-, Sortierungsaktivitäten, Aufrufen von
Verfahren usw. Um einen Vergleich mit den fast unlesbaren Berichten von STATSPACK
zu ermöglichen, folgt nachstehend ein kleines Beispiel für ein Load Profile zwischen
den Snapshots 1 und 6.
Bericht von STATSPACK (nur von 1 bis 2)
Load Profile
~~~~~~~~~~~~
Per Second Per Transaction

--------------- ---------------
Redo size: 32,847.20 328,472.00
Logical reads: 11,146.80 111,468.00
Block changes: 97.10 971.00
Physical reads: 15.50 155.00
Physical writes: 3.20 32.00
User calls: 6.60 66.00
Parses: 16.30 163.00
Hard parses: 1.40 14.00
Sorts: 7.10 71.00
Transactions: 0.10
Rows per Sort: 45.58
Pct Blocks changed / Read: 0.87
Recursive Call Pct: 97.19
Rollback / transaction Pct: 0.00
Output von TVD$stat (in diesem Fall ist der Zeitraum vollständig)

Ratios
Wie jeder gute DBA neigen oder haben auch Sie sicherlich dazu geneigt, die "Cache hit
ratio", "Library hit ratio" usw. genauestens zu beobachten. STATSPACK bietet die
Möglichkeit, diese Werte für jedes zu analysierende Intervall zu bestimmen. TVD$stat
geht noch einen Schritt weiter und gestattet es, die Entwicklung dieser Prozentsätze
über den gesamten Zeitraum zu beobachten. Damit lässt sich ohne Schwierigkeiten
bestimmen, in welchem Intervall neue Blocks, neue Libraries geladen wurden.
Waits
Die Beobachtung der Waits kann sich ebenfalls als sehr wertvoll erweisen. Im Fall von
TVD$stat ist die tatsächliche Anzahl von Waits in jedem Intervall festgelegt. Anhand
dieser Informationen lassen sich von nun an Grafiken erstellen, die die Entwicklung der
Waits-Anzahl aufzeigen. TVD$stat liefert erneut ergänzende Funktionen; es besteht
beispielsweise die Möglichkeit auszuwählen, wie viele Ereignisse auf der Liste der
häufigsten Ereignisse erscheinen sollen. Nach Belieben kann man sich die 5, 10 oder 15
zeit- bzw. zahlenmässig aufwendigsten Waits anzeigen lassen (selbstverständlich unter
der Voraussetzung, dass zuvor die timed_statistics aktiviert wurden). Auf zwei sehr
wichtige Aspekte ist noch hinzuweisen. Zunächst können die Waits auf
unterschiedliche Art und Weise sortiert werden: vergangene Zeit, Anzahl der Waits pro
Transaktion usw. Der zweite wichtige Punkt ist die Tatsache, dass nur die Ereignisse
(Waits) grafisch dargestellt werden, die im Verlauf der analysierten Periode entstanden
sind; diese sind an ihrer roten Farbe erkennbar. Die stagnierenden Werte (blau) sind in
einer Grafik nicht von Interesse. Ausserdem ist die Zahl der Informationen pro Grafik in
TVD$stat einstellbar.
Aktivität
Die folgenden vier Abschnitte: Instance Activity Statsitics, Wait/Enqueue Activity,
Rollback Activity und Latch Activity weisen dieselben Eigenschaften wie die vorherigen
Abschnitte auf. Ausserdem können die Statistiken je nach Interessensschwerpunkt
angezeigt werden: Informationen über Physical IO, Redo usw.
Disk IO
Dieser Abschnitt ist reich an Informationen, und zwar aus dem guten und einfachen
Grunde, weil die IO oft eine Problemquelle auf der Datenbank darstellen. Die erste
Funktion, die die Tablespaces für jedes Intervall auflistet, indem es sie nach der Anzahl
der generierten IO sortiert, ermöglicht eine schnelle Bestimmung der IO
beanspruchenden Tablespaces. Durch einfaches Anklicken des betreffenden Tablespace
lässt sich seine Entwicklung über den gesamten Zeitraum beobachten. Es folgt ein
vollständiges und detailliertes Anwendungsbeispiel, um die Nutzung dieser
Informationen zu verdeutlichen.

Informationen über die SGA
In diesem Teil von TVD$stat können wertvolle Informationen über den
Datenbankspeicher gesammelt werden. Ein Kreisdiagramm zeigt zunächst die Struktur
der SGA, und anschliessend veranschaulicht eine detaillierte Ansicht des variablen Teils
die Entwicklung der SGA.
Es ist ebenfalls darauf hinzuweisen, dass diese Informationen durch einfaches Anklicken
der Histogramme der verschiedenen Ratios (Library hit ratio, cache hit ratio usw.)
abrufbar sind.
Zu beachten ist ausserdem, dass nur STATSPACK 8.1.7 eine Unterscheidung der
verschiedenen "Pools" (keep, default, recycle usw.) bei ihrer Analyse gestattet.
Anwendungsbeispiel
Eine der zahlreichen Funktionen von TVD$stat ist sehr interessant und könnte sich als
ausgesprochen nützlich erweisen: die Lokalisierung der IO beanspruchenden SQL-
Abfragen. Es ist tatsächlich möglich, so wie es gezeigt wurde, die Gesamtanzahl der pro
Disk, Tablespace oder Periode generierten IO zu bestimmen. Weichen in einem
verdächtigen Zeitraum die Werte der Histogramme deutlich vom Durchschnitt ab,
besteht die Möglichkeit, sich mit einem einfachen Anklicken des Histogramms der IO
die im Laufe dieses Intervalls ausgeführten SQL-Befehle anzeigen zu lassen.
Im vorliegenden Beispiel fanden im Fall von Tablespace TVDTUN_DATA neben dem
Lesen/Schreiben zwischen Snapshot 3 und 4 die "verdächtigen" Lesen/Schreiben-
Vorgänge zwischen 1 und 2 statt. Durch Anklicken der roten Säule (phyrds zwischen 1

und 2) können die SQL-Befehle in der SGA zum Zeitpunkt des Snapshot direkt
beobachtet werden:
Anhand dieser sehr wertvollen Informationen können die offensichtlich IO
beanspruchenden SQL-Befehle eingehend geprüft werden. TVD$stat bietet wiederum
mit einfachem Anklicken die Möglichkeit, den Explain Plan ACTUEL dieser SQL-
Abfrage zu analysieren. Es handelt sich um den Plan zum Zeitpunkt der Analyse und
nicht um jenen bei der Ausführung. Dennoch können sich diese Informationen in
zahlreichen Fällen als sehr nützlich erweisen. Mit TVD$stat ist man somit in der Lage,
allgemeine Informationen sehr präzise und detailliert zu analysieren, um die
notwendigen und sinnvollen Aktionen auszuführen.

Stellenwert
TVD$stat ist ganz sicher eine Hilfe für den DBA. Auf gar keinen Fall ist es ein "Click
And See" Tool für Lambda-Anwender. Die Informationen von TVD$stat können sehr
sachdienlich sein, setzen allerdings das entsprechende Verständnis bei demjenigen
voraus, der sie interpretiert. TVD$stat ist wohl bemerkt kein Administrations-Tool,
sondern eine Tuning-Hilfe. Es benötigt ausserdem eine längere Bearbeitungszeit, da
Zeiträume analysiert werden (Funktionen von STATSPACK). Dieses Programm ist in der
Tat eine Analyseergänzung zu einem anderen Tool von Trivadis: TVD$tun. Mit diesem
Programm lässt sich zu einem gegebenen Zeitpunkt der Zustand der Datenbank
beobachten. Dieser Ansatz ist zunächst sehr effektiv, lässt jedoch eine Kontrolle über
die Entwicklung der Werte nicht zu. TVD$stat und TVD$tun sollten sich somit gut
ergänzen, um eine detaillierte Datenbankanalyse zu gewährleisten.
Ebenfalls zu erwähnen ist, dass es absolut nicht in der Absicht von TVD$stat liegt, mit
den megavollständigen Tools von Oracle, wie Quest usw., zu konkurrieren, sondern
möglichst präzise den spezifischen Analysebedarf der Oracle DBA abzudecken. Eines
der wesentlichen technischen Ziele von TVD$stat ist es, die Nachteile von
STATSPACK auszugleichen: kein grafisches Interface, wenig benutzerfreundliche
Bedienung, keine Periodenanalyse usw.
Zusammenfassung
TVD$stat sollte die Erwartungen zahlreicher DBA erfüllen, deren Datenbanken noch
nicht die erforderliche Leistung erbringen. Die Zukunft dieses Tools hängt von der
Zukunft von STATSPACK ab, das in seiner Version 8.1.7 offensichtlich von zahlreichen
Verbesserungen profitiert hat. TVD$stat wird all diese zukünftigen Verbesserungen mit
Sicherheit in den kommenden Versionen berücksichtigen (wie es bereits in Version
8.1.7 der Fall ist).
Zahlreiche Funktionen werden in TVD$stat noch entwickelt werden. In diesem
Zusammenhang kann sich die Integration mit anderen Tuning- und Monitoring-Tools
von Trivadis als sehr interessant erweisen. Die Möglichkeiten sind immens, ohne dabei
selbstverständlich zu vergessen, im eigentlichen Bereich des Datenbank-Tunings zu
bleiben.
TVD$stat kostet 1200 SFR und kann als Demo-Version auf der WEB-Site von Trivadis
(www.trivadis.com) bezogen werden. Weitere Informationen erhalten Sie von mir unter
der nachstehenden Adresse oder von Trivadis direkt.
Yann Neuhaus
Trivadis SA
Elisabethenanlage 9
CH-4051 Basel
Tel: +41 61 279 97 55
Fax: +41 61 279 97 56