于提高性能和高可用性的增强功能。具体包括：
通过自动区域映射允许，基于查询中的谓词修剪块和分区，无需任何用户干预
压缩SecureFile LOB回收空间并提高性能
通过Automatic In-Memory 自动动态创建内存对象
通过内存混合扫描，自动选择最佳方法来扫描内存中和非内存中列数据的记录。进而将性能提高几个数量级
使用新的初始化参数 MAX_IDLE_BLOCKER_TIME 终止阻塞会话
实验1：使用自动区域映射
在这个实验中将为您介绍如何启用自动区域映射，以及如何在无人干预的情况下，为所有用户表创建和维护自动区域映射。关于自动区域映射，在2020年5月5日的20c新特性公开课中，我已经为大家做了介绍。感兴趣的朋友可以去B站检索当时的公开课视频。通过这项技术可以透明、自动地提高查询性能，而无需管理开销。如下图所示，通过这项技术可以大量减少数据的扫描量，从而将查询性能提升几个数量级。
这项技术在19c当中已经为大家提供，但那时需要DBA手工指定，在21c当中，创建和维护区域映射可以自动完成。
在这个实验中，我们首先查询几次sales_zm表，然后在统计信息中的一致性读的计数。比如在下面，我们执行了两次查询，得到的一致性读计数都为15370。
SQL> SET AUTOTRACE ON STATISTICSQL> SELECT COUNT(DISTINCT sale_id) FROM sales_zm WHERE customer_id = 50;COUNT(DISTINCTSALE_ID)---------------------- 100Statistics---------------------------------------------------------- 0 recursive calls 0 db block gets 15370 consistent gets 0 physical reads 7084 redo size 582 bytes sent via SQL*Net to client 52 bytes received via SQL*Net from client 2 SQL*Net roundtrips to/from client 0 sorts (memory) 0 sorts (disk) 1 rows processedSQL> SELECT COUNT(DISTINCT sale_id) FROM sales_zm WHERE customer_id = 50;COUNT(DISTINCTSALE_ID)---------------------- 100Statistics---------------------------------------------------------- 0 recursive calls 0 db block gets 15370 consistent gets 0 physical reads 7084 redo size 582 bytes sent via SQL*Net to client 52 bytes received via SQL*Net from client 2 SQL*Net roundtrips to/from client 0 sorts (memory) 0 sorts (disk) 1 rows processed
在没有启动自动区域映射之前，和之前版本的数据库一样，如果要对某个表设置区域映射，需要手工完成。这里需要注意的是，因为当前的表中已经有数据了，所以我们在对表启用区域映射之后，对它使用move，进行“重整”。
SQL> ALTER TABLE sales_zm ADD CLUSTERING BY LINEAR ORDER (customer_id) WITH MATERIALIZED ZONEMAP;Table altered.SQL> ALTER TABLE sales_zm MOVE;Table altered.
这回我们再次执行之前的相同查询，观察一致性读的计数，我们会发现由原来的15370，降低到1096，性能提升了14倍。
SQL> SELECT COUNT(DISTINCT sale_id) FROM sales_zm WHERE customer_id = 50;COUNT(DISTINCTSALE_ID)---------------------- 100Statistics---------------------------------------------------------- recursive calls db block gets 1096 consistent gets 0 physical reads 1308 redo size 582 bytes sent via SQL*Net to client bytes received via SQL*Net from client SQL*Net roundtrips to/from client sorts (memory) 0 sorts (disk) rows processed
如果想了解哪些表已经创建区域映射，可以通过如下语句进行查询。
SQL> select FACT_TABLE，ZONEMAP_NAME FROM dba_zonemaps;FACT_TABLE ZONEMAP_NAME-------------------- --------------------SALES_ZM ZMAP$_SALES_ZM
如果想让系统自动为新创建的表开启区域映射功能，可以使用DBMS包来完成，让我们通过如下实验来验证，首先，我们将之前创建的表删除，然后开启系统自动区域映射，然后再创建表，在表中的数据稳定之后，我们先收集一下表上面的统计值。
SQL> DROP TABLE sales_zm PURGE;Table dropped.SQL> SELECT zonemap_name， automatic， partly_stale， incomplete FROM dba_zonemaps; no rows selectedSQL> EXEC DBMS_AUTO_ZONEMAP.169tpCONFIGURE('AUTO_ZONEMAP_MODE'，'ON')PL/SQL procedure successfully completed.SQL> CREATE TABLE sales_zm (sale_id NUMBER(10)， customer_id NUMBER(10));Table created.SQL> DECLARE i NUMBER(10);BEGIN FOR i IN 1..80 LOOP INSERT /*+ APPEND */ INTO sales_zm SELECT ROWNUM， MOD(ROWNUM，1000) FROM dual CONNECT BY LEVEL <= 100000; COMMIT; END LOOP;END;/ PL/SQL procedure successfully completed.SQL> EXEC dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>， tabname=>'SALES_ZM')PL/SQL procedure successfully completed.
接下来，让我们执行与之前相同的查询，看看一致性读的计数。
SQL> SELECT COUNT(DISTINCT sale_id) FROM sales_zm WHERE customer_id = 50;COUNT(DISTINCTSALE_ID)---------------------- 100Statistics---------------------------------------------------------- recursive calls db block gets 15365 consistent gets 15280 physical reads 1964 redo size 582 bytes sent via SQL*Net to client bytes received via SQL*Net from client SQL*Net roundtrips to/from client 0 sorts (memory) 0 sorts (disk) rows processed
通过观察，我们发现一致性读的计数很高，似乎区域映射没有起作用。这是因为区域映射将在后台延迟执行，如果您迫不及待想看到区域映射的结果，可以使用sys用户通过如下语句进行刷新。
SQL> exec sys.dbms_auto_zonemap_internal.zmap_execute;PL/SQL procedure successfully completed.
这回再让我们看看查询结果。
SQL> SELECT zonemap_name， automatic， partly_stale， incomplete FROM dba_zonemaps;ZONEMAP_NAME AUTOMATIC PARTLY_STALE INCOMPLETE-------------------- --------- ------------ ------------ZMAP$_SALES_ZM YES NO NO
如果想了解系统创建自动区域映射的情况，可以通过DBA_ZONEMAP_AUTO_ACTIONS进行查询。
SQL> SELECT task_id， msg_id， action_msg FROM dba_zonemap_auto_actions; TASK_ID MSG_ID ACTION_MSG---------- ---------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 188 BS:Current execution task id: 7 Execution name: SYS_ZMAP_2022-04-11/07:19:13 Task Name: ZMAP_TASK1 189 BS:******** Zonemap Background Action Report for Task ID: 7 **************** 190 BS:****** End of Zonemap Background Action Report for Task ID: 7 ********** 164 BS:Current execution task id: 7 Execution name: SYS_ZMAP_2022-04-11/07:17:04 Task Name: ZMAP_TASK1 165 BS:******** Zonemap Background Action Report for Task ID: 7 **************** 166 TP:Trying to create zonemap on table: SALES owner:SH 167 AL:Block count : 16384， sample percent is : 3.051758 168 TP:col name:AMOUNT_SOLD: clustering ratio: .28 169 TP:col name:CHANNEL_ID: clustering ratio: 1 170 TP:col name:CUST_ID: clustering ratio: .14 171 TP:col name:PROD_ID: clustering ratio: .97 172 TP:col name:PROMO_ID: clustering ratio: .2 173 TP:col name:QUANTITY_SOLD: clustering ratio: 1 174 TP:col name:TIME_ID: clustering ratio: .03 175 TP:Candidate column list:AMOUNT_SOLD，CUST_ID，PROMO_ID，TIME_ID 176 TP:New zonemap name: ZMAP$_SALES 177 TP:Creating new zonemap ZMAP$_SALES on table SALES owner SHtable space USERS 178 BS:succesfully created zonemap: ZN:ZMAP$_SALES BT:SALES SN:SH CL:AMOUNT_SOLD，CUST_ID，PROMO_ID，TIME_ID CT:+00 00:00:00.836940 TS:2022-04-11/07:17:06 DP:8 179 TP:Trying to create zonemap on table: SALES_ZM owner:SALES 180 AL:Block count : 15280， sample percent is : 3.272251 181 TP:col name:CUSTOMER_ID: clustering ratio: .99 182 TP:col name:SALE_ID: clustering ratio: .03 183 TP:Candidate column list:SALE_ID 184 TP:New zonemap name: ZMAP$_SALES_ZM 185 TP:Creating new zonemap ZMAP$_SALES_ZM on table SALES_ZM owner SALEStable space SYSTEM 186 BS:succesfully created zonemap: ZN:ZMAP$_SALES_ZM BT:SALES_ZM SN:SALES CL:SALE_ID CT:+00 00:00:01.527002 TS:2022-04-11/07:17:07 DP:8 187 BS:****** End of Zonemap Background Action Report for Task ID: 7 ********** rows selected.
显示自动任务运行的活动报告的另一种方法是使用DBMS_AUTO_ZONEMAP.ACTIVITY_REPORT 函数，169tp。
SQL> SELECT dbms_auto_zonemap.activity_report(systimestamp-2， systimestamp， 'TEXT') FROM dual;DBMS_AUTO_ZONEMAP.ACTIVITY_REPORT(SYSTIMESTAMP-2，SYSTIMESTAMP，'TEXT')--------------------------------------------------------------------------------/orarep/autozonemap/main%3flevel%3d GENERAL SUMMARY------------------------------------------------------------------------------- Activity Start 09-APR-2022 07:28:11.000000000 +00:00 Activity End 11-APR-2022 07:28:11.359120000 +00:00 Total Executions 2-------------------------------------------------------------------------------EXECUTION SUMMARY------------------------------------------------------------------------------- zonemaps created 2 zonemaps compiled 0 zonemaps dropped 0 Stale zonemaps complete refreshed 0 Partly stale zonemaps fast refreshed 0 Incomplete zonemaps fast refreshed 0-------------------------------------------------------------------------------NEW ZONEMAPS DETAILS------------------------------------------------------------------------------- Zonemap Base Table Schema Operation time Date created DOP Column list ZMAP$_SALES SALES SH 00:00:00.83 2022-04-11/07:17:06 8 AMOUNT_SOLD，CUST_ID，PROMO_ID，TIME_ID ZMAP$_SALES_ZM SALES_ZM SALES 00:00:01.52 2022-04-11/07:17:07 8 SALE_ID-------------------------------------------------------------------------------ZONEMAPS MAINTENANCE DETAILS------------------------------------------------------------------------------- Zonemap Previous State Current State Refresh Type Operation Time Dop Date Maintained-------------------------------------------------------------------------------FINDINGS------------------------------------------------------------------------------- Execution Name Finding Name Finding Reason Finding Type Message
可以通过如下查询了解所有执行中创建了多少区域映射。
SQL> SELECT * FROM dba_zonemap_auto_actionsWHERE action_msg LIKE '%succesfully created zonemap:%' ORDER BY TIME_STAMP; TASK_ID MSG_ID EXEC_NAME ACTION_MSG TIME_STAMP---------- ---------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- 178 SYS_ZMAP_2022-04-11/07:17:04 BS:succesfully created zonemap: ZN:ZMAP$_SALES BT:SALES SN:SH CL:AMOUNT_SOLD，CUST_ID，PROMO_ID，TIME_ID CT:+00 00:00:00.836940 TS:2022-04-11/07:17:06 DP:8 11-APR-22 07.17.06.000000000 AM 186 SYS_ZMAP_2022-04-11/07:17:04 BS:succesfully created zonemap: ZN:ZMAP$_SALES_ZM BT:SALES_ZM SN:SALES CL:SALE_ID CT:+00 00:00:01.527002 TS:2022-04-11/07:17:07 DP:8
接下来我们对数据表进行大量的更新，然后观察系统对区域映射的维护情况。PARTLY_STALE下方出现了Yes。
8000 rows updated.8000 rows updated.8000 rows updated.8000 rows updated.Commit complete.SQL> SELECT zonemap_name， automatic， partly_stale， incomplete FROM dba_zonemaps; 2ZONEMAP_NAME AUTOMATIC PARTLY_STALE INCOMPLETE-------------------- --------- ------------ ------------ZMAP$_SALES_ZM YES YES NO
实验2：收缩SecureFile LOB
LOB是我们经常使用的数据类型，用来存储较大的对象，根据数据库的配置，该类型可以存储8TB到128TB的对象。BasicFiles LOB 和 SecureFiles LOB 是Oracle 数据库的两种存储类型。某些高级功能可应用于 SecureFiles LOB，包括压缩和重复数据删除（高级压缩选件的一部分）和加密（高级安全选件的一部分）。在21c中，我们可以对SecureFiles LOB对象进行收缩，从而提高空间利用率。
首先我们创建一个带有CLOB的表，并开启数据文件的自动扩展：
SQL> CREATE TABLE hr.t1 ( a CLOB) LOB(a) STORE AS SECUREFILE TABLESPACE users;Table created.SQL> alter database datafile '/u02/app/oracle/oradata/pdb21/users01.dbf' autoextend on;Database altered.
接下来我们尝试插入和更新行后收缩 SecureFile LOB，看看效果如何。通过观察，本次没有block被释放。
SQL> INSERT INTO hr.t1 values ('aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'); row created.SQL> INSERT INTO hr.t1 Select * from hr.t1; row created.SQL> INSERT INTO hr.t1 Select * from hr.t1; rows created.SQL> INSERT INTO hr.t1 Select * from hr.t1; rows created.SQL> INSERT INTO hr.t1 Select * from hr.t1; rows created.SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> COMMIT;Commit complete.SQL> ALTER TABLE hr.t1 MODIFY LOB(a) (SHRINK SPACE);Table altered.SQL> SELECT * FROM v$securefile_shrink; LOB_OBJD SHRINK_STATUS START_TIME END_TIME BLOCKS_MOVED BLOCKS_FREED BLOCKS_ALLOCATED EXTENTS_ALLOCATED EXTENTS_FREED EXTENTS_SEALED CON_ID---------- ---------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- ------------ ------------ ---------------- ----------------- ------------- -------------- ---------- 76993 COMPLETE -APR- 08.11.31.595 AM +00:00 -APR- 08.11.31.792 AM +00:00 0 0 0
接下来，我们对这个表进行一些更新，然后在收缩这个表，最后查询一下这次的收缩效果。
SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> UPDATE hr.t1 SET a=a||a||a||a||a||a||a; rows updated.SQL> COMMIT;Commit complete.SQL> ALTER TABLE hr.t1 MODIFY LOB(a) (SHRINK SPACE);Table altered.SQL> select blocks_freed FROM v$securefile_shrink WHERE LOB_OBJD=76993;BLOCKS_FREED------------ 4410
通过观察，我们发现，本次的效果比较明显，释放了4410个块。随着对这个表操作的增加，对表进行收缩的效果越加明显。建议您在不影响系统性能的前提下，经常对带有SecureFile LOB的表进行收缩，从而合理利用存储资源。
实验3：Automatic In-Memory
In-Memory技术在12c当中就已经为大家提供了，不算是什么新的技术。但是在21c中，提供了自动IM功能，进一步减轻DBA的负担，其实这项功能，在之前的数据库版本中就有体现。只不过当时需要配合特定环境才能使用。
首先让我们查询数据字典 ，以确定 HR 表是否指定为 INMEMORY。
SQL> SELECT table_name， inmemory， inmemory_compression FROM dba_tables WHERE owner='HR';TABLE_NAME INMEMORY INMEMORY_COMPRESS------------------ -------- -----------------COUNTRIES DISABLEDEMP ENABLED FOR QUERY LOWREGIONS DISABLEDLOCATIONS DISABLEDDEPARTMENTS DISABLEDJOBS DISABLEDEMPLOYEES DISABLEDJOB_HISTORY DISABLED8 rows selected.
接下来，我们修改HR.JOB_HISTORY表的IM属性，为他添加INMEMORY MEMCOMPRESS FOR CAPACITY LOW。修改后，再次查询，我们发现最后一行的表属性已经发生了变化。
SQL> ALTER TABLE hr.job_history INMEMORY MEMCOMPRESS FOR CAPACITY LOW;Table altered.SQL> SELECT table_name， inmemory， inmemory_compression FROM dba_tables WHERE owner='HR';TABLE_NAME INMEMORY INMEMORY_COMPRESS------------------ -------- -----------------COUNTRIES DISABLEDEMP ENABLED FOR QUERY LOWREGIONS DISABLEDLOCATIONS DISABLEDDEPARTMENTS DISABLEDJOBS DISABLEDEMPLOYEES DISABLEDJOB_HISTORY ENABLED FOR CAPACITY LOW8 rows selected.
上面介绍的是手动指定IM的情况。接下来，让我们看看如何制动指定IM。
SQL> CONNECT / AS SYSDBAConnected.SQL> ALTER SYSTEM SET INMEMORY_AUTOMATIC_LEVEL=HIGH SCOPE=SPFILE;System altered.SQL> exit
设定之后，需要重启数据库。接下来，让我们看看HR中表的情况。
SQL> SELECT table_name， inmemory， inmemory_compression FROM dba_tables WHERE owner='HR';TABLE_NAME INMEMORY INMEMORY_COMPRESS------------------------------ -------- -----------------COUNTRIES DISABLEDEMP ENABLED FOR QUERY LOWREGIONS DISABLEDLOCATIONS DISABLEDDEPARTMENTS DISABLEDJOBS DISABLEDEMPLOYEES DISABLEDJOB_HISTORY ENABLED FOR CAPACITY LOW8 rows selected.
为什么没有变化，除了我们之前手动设定IM的表之外，其他表依旧没有启动IM功能？让我们查看一下初始化参数设置。
SQL> SHOW PARAMETER INMEMORY_AUTOMATIC_LEVELNAME TYPE VALUE------------------------------------ ----------- ------------------------------inmemory_automatic_level string LOWSQL> SELECT ispdb_modifiable FROM v$parameter WHERE name='inmemory_automatic_level';ISPDB-----TRUE
我们发现是当前的INMEMORY_AUTOMATIC_LEVEL设定为LOW，我们将它修改为HIGH，然后在重启数据库。
SQL> SELECT table_name， inmemory， inmemory_compression FROM dba_tables WHERE owner='HR';TABLE_NAME INMEMORY INMEMORY_COMPRESS-------------------- -------- -----------------COUNTRIES DISABLEDEMP ENABLED FOR QUERY LOWREGIONS ENABLED AUTOLOCATIONS ENABLED AUTODEPARTMENTS ENABLED AUTOJOBS ENABLED AUTOEMPLOYEES ENABLED AUTOJOB_HISTORY ENABLED FOR CAPACITY LOW rows selected.
除了JOB_HISTORY和EMP是之前手工设定的之外，其他标的IM属性都发生了变化。需要注意的是，如果您看到的结果与上面不同，依旧没有变成ENABLED AUTO，别着急，请稍等片刻，后台刷新需要一点时间。
但是我们发现，在上面的结果中，有一张表名字为COUNTRIES，它的IM状态为DISABLED。我们通过执行下面的语句，您就知道为什么它无法使用IM技术了。
SQL> ALTER TABLE hr.countries INMEMORY;ALTER TABLE hr.countries INMEMORY*ERROR at line :ORA-64358: in-memory column store feature not supported for IOTs
因为它是IOT表。
接下来我们看看刚才设定的表，在被查询的时候，是否可以被载入系统的IM列存储。我们首先执行大量查询，然后通过动态视图查看系统的IM使用情况。
SQL> SELECT /*+ FULL(hr.employees) NO_PARALLEL(hr.employees) */ count(*) FROM hr.employees; COUNT(*)---------- 107SQL> SELECT /*+ FULL(hr.departments) NO_PARALLEL(hr.departments) */ count(*) FROM hr.departments; COUNT(*)----------SQL> SELECT /*+ FULL(hr.locations) NO_PARALLEL(hr.locations) */ count(*) FROM hr.locations; COUNT(*)----------SQL> SELECT /*+ FULL(hr.jobs) NO_PARALLEL(hr.jobs) */ count(*) FROM hr.jobs; COUNT(*)----------SQL> SELECT /*+ FULL(hr.regions) NO_PARALLEL(hr.regions) */ count(*) FROM hr.regions; COUNT(*)----------SQL> SELECT /*+ FULL(hr.emp) NO_PARALLEL(hr.emp) */ count(*) FROM hr.emp; COUNT(*)---------- 3506176
通过下方的查询，发现有两张表已经在IM的列存储当中。
SQL> SELECT segment_name， inmemory_size， bytes_not_populated， inmemory_compression FROM v$im_segments;SEGMENT_NAME INMEMORY_SIZE BYTES_NOT_POPULATED INMEMORY_COMPRESS---------------------------------------- ------------- ------------------- -----------------EMP 44433408 0 FOR QUERY LOWEMPLOYEES 1310720 0 AUTO
实验4：使用新的MAX_IDLE_BLOCKER_TIME初始化参数处理阻塞问题
在数据库操作中，有时会遇到会话阻塞的问题，在21c中，可以通过初始化参数MAX_IDLE_BLOCKER_TIME来自动解决阻塞的会话。这个参数的单位为分钟。比如通过如下语句，将该参数设定为2分钟。
SQL system> ALTER SYSTEM SET max_idle_blocker_time=2;System altered.SQL system> SHOW PARAMETER max_idle_blocker_timeNAME TYPE VALUE------------------------------- ----------- ------------------------------max_idle_blocker_time integer 2SQL system>
我们新开一个Terminal，然后对数据进行更新，但不提交。
SQL hr> UPDATE hr.employees SET salary=salary*2; 107 rows updated. SQL hr>
然后会到原来的Terminal，也做更新的动作。我们会发现，该更新动作被阻塞。
SQL system> UPDATE hr.employees SET commission_pct=0;
两分钟之后，将看到如下结果，更新成功。
107 rows updated.SQL system>
然后回到上一个Terminal（提示符为hr的Terminal），将看到如下输出：
SQL hr> SELECT salary FROM hr.employees; SELECT salary FROM hr.employees * ERROR at line 1: ORA-03113: end-of-file on communication channel Process ID: 32314 Session ID: 274 Serial number: 8179
如果想了解具体后台的处理动作，您可以检查数据库的trace文件，获取更多详细信息。
今天的内容就到这里，我们将在下次的文章中为您介绍Oracle Database 21c中数据泵的新特性，感谢您的阅读，谢谢。
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编辑：殷海英
