Oracle 高水位线(High Water Mark, HWM)

1. 高水位线(HWM)的定义

  • 基本概念:HWM 是 Oracle 数据库中一个段(如表、索引)中已分配并被格式化(Formatted)的存储空间的最高位置。它标识了该段历史上曾达到的最大数据块使用量。

  • 物理意义:HWM 以下的块(即使为空)在全表扫描时会被读取,而 HWM 以上的块未被初始化,不会被扫描。

2. HWM 的类型

(1) 段级 HWM(Segment HWM)
  • 传统 HWM:用于手动段空间管理(MSSM)和自动段空间管理(ASSM)。

  • 特点:全表扫描时读取所有 HWM 以下的块。

(2) 低 HWM(Low HWM)
  • 仅适用于 ASSM:在自动段空间管理中引入。

  • 特点:标识段中最后一个"完全空闲"的块。全表扫描时,仅扫描低 HWM 以下的块,可能跳过部分空闲块,提升性能。

3. HWM 的作用

  • 空间管理:标记段的存储上限,避免每次插入都重新分配空间。

  • 性能影响

    • 全表扫描效率:HWM 以下的块会被扫描,即使其中无数据。

    • 空间浪费:若表中数据大量删除,HWM 不会自动下降,导致存储空间无法被其他段复用。

4. HWM 的管理与调整

(1) HWM 的上升
  • 触发条件

    • 插入新数据导致现有空间不足,Oracle 自动扩展段(分配新区间)。
  • HWM 位置:每次扩展后,HWM 移动到新区间的起始块。

(2) HWM 的下降
  • 默认行为HWM 不会自动下降,即使删除所有数据。

  • 手动降低 HWM

-- 方法1:表重组(需要额外空间)

ALTER TABLE <表名> MOVE;

-- 方法2:收缩表空间(需启用行移动)

ALTER TABLE <表名> ENABLE ROW MOVEMENT;

ALTER TABLE <表名> SHRINK SPACE COMPACT; -- 仅整理碎片

ALTER TABLE <表名> SHRINK SPACE; -- 整理碎片并重置 HWM

  • 限制

    • SHRINK SPACE 要求表位于 ASSM 表空间中。

    • 操作期间会锁定表,可能影响业务。

5. HWM 的监控

(1) 查询数据字典视图

-- 查看表的块分配情况

SELECT

table_name,

blocks, -- HWM 以下已使用的块数

empty_blocks, -- HWM 以上的空闲块数

num_rows -- 表中的行数(需统计信息准确)

FROM dba_tables

WHERE table_name = 'YOUR_TABLE';

(2) 使用 DBMS_SPACE

-- 分析段的空间使用详情(包括 HWM 信息)

DECLARE

l_unformatted_blocks NUMBER;

l_unformatted_bytes NUMBER;

l_fs1_blocks NUMBER;

l_fs1_bytes NUMBER;

l_fs2_blocks NUMBER;

l_fs2_bytes NUMBER;

l_fs3_blocks NUMBER;

l_fs3_bytes NUMBER;

l_fs4_blocks NUMBER;

l_fs4_bytes NUMBER;

l_full_blocks NUMBER;

l_full_bytes NUMBER;

BEGIN

DBMS_SPACE.SPACE_USAGE(

segment_owner => 'SCOTT',

segment_name => 'EMP',

segment_type => 'TABLE',

unformatted_blocks => l_unformatted_blocks,

unformatted_bytes => l_unformatted_bytes,

fs1_blocks => l_fs1_blocks, -- 0-25% 空闲块

fs1_bytes => l_fs1_bytes,

fs2_blocks => l_fs2_blocks, -- 25-50% 空闲块

fs2_bytes => l_fs2_bytes,

fs3_blocks => l_fs3_blocks, -- 50-75% 空闲块

fs3_bytes => l_fs3_bytes,

fs4_blocks => l_fs4_blocks, -- 75-100% 空闲块

fs4_bytes => l_fs4_bytes,

full_blocks => l_full_blocks, -- 完全满的块

full_bytes => l_full_bytes

);

DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('HWM 以下的块总数: ' || (l_fs1_blocks + l_fs2_blocks + l_fs3_blocks + l_fs4_blocks + l_full_blocks));

END;

6. HWM 对性能的影响

(1) 全表扫描效率
  • 问题:若 HWM 远高于实际数据量(例如表曾存储 100 万行,删除后剩 1 万行),全表扫描仍需读取 HWM 以下所有块,导致 I/O 浪费。

  • 优化:定期收缩表或重组表以降低 HWM。

(2) 空间浪费
  • 问题:HWM 以上的空闲块无法被其他段复用。

  • 优化 :使用 SHRINK SPACE 或导出/导入数据释放空间。

7. HWM 与 ASSM 的关系

  • ASSM 的优势

    • 引入低 HWM(Low HWM),允许全表扫描跳过部分空闲块。

    • 自动管理空间分配,减少碎片。

  • ASSM 的局限性

    • 无法完全避免 HWM 问题,仍需手动干预优化。

8. 实际案例

场景:某表频繁删除数据,HWM 过高导致查询变慢。

解决方案

启用行移动并收缩表:

ALTER TABLE orders ENABLE ROW MOVEMENT;

ALTER TABLE orders SHRINK SPACE;

重建索引:

ALTER INDEX orders_pk REBUILD;

收集统计信息:

EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS('SCOTT', 'ORDERS');

  • HWM 是 Oracle 空间管理的核心机制,直接影响存储利用率和查询性能。

  • 关键操作

    • 定期监控 HWM(通过 DBA_TABLESDBMS_SPACE)。

    • 对频繁删除的大表使用 SHRINK SPACEMOVE 操作。

    • 结合 ASSM 自动管理,减少手动维护成本。

  • 注意事项:HWM 操作可能锁表,需在业务低峰期执行。

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