21-Oracle 23 ai-Automatic SQL Plan Management（SPM)

小伙伴们，有没有迁移数据库完毕后或是突然某一天在同一个实例上同样的SQL，

性能不一样了、业务反馈卡顿、业务超时等各种匪夷所思的现状。

于是SPM定位开始，OCM考试中SPM必考。

其他的AWR、ASH、SQLHC、SQLT、SQL profile等换作下一个话题，下次填坑。

Oracle SQL Plan Management（SPM）是一种通过控制执行计划稳定性来优化SQL性能的内置机制，其核心原理是通过基线（Baseline）机制管理执行计划的演进，避免因计划突变导致的性能下降。

一、使用场景

当SQL语句的执行计划因统计信息更新、数据库升级、参数调整或索引变更等因素发生变化时，
可能导致性能严重下降（比如没有用索引，使用了全表扫描替代索引扫描）。
关键业务SQL保护：为核心交易SQL绑定已验证的高效执行计划。
灰度验证新计划：通过演化机制（Evolution）测试新计划性能，仅当优于基线时才启用。
迁移与升级保障：在版本升级或硬件变更时维持执行计划一致性。
SPM通过下面步骤定位和解决：

• 基线（Baseline）机制：记录已知性能良好的执行计划，新生成的计划需验证性能后才被采纳。
• 演进控制：新计划必须证明优于或等于基线计划，否则仍使用原计划。

二、关键组件 ​

• Plan History：存储SQL所有曾使用的执行计划（包括未验证的）。
• Plan Baseline：Plan History的子集，仅包含已验证（ACCEPTED）且稳定的高效计划。
• SQL Management Base：存储SPM元数据的字典表（位于SYSAUX表空间）。

三、原理解析：工作流程 ​

​ 1. 计划捕获（Plan Capture）​ ​

• 自动捕获 （需设置参数OPTIMIZER_CAPTURE_SQL_PLAN_BASELINES=TRUE）：
• 首次执行的SQL生成计划后，该计划作为初始基线（标记为ENABLED和ACCEPTED）。
• 后续新计划进入Plan History，但状态为ENABLED, NOT ACCEPTED，需经性能验证才可加入基线。
• 手动捕获 ：
  • 通过DBMS_SPM包从共享池、SQL调优集（STS）或存储大纲导入计划。

​ 2. 计划选择（Plan Selection）​ ​

• 优化器决策流程（需启用OPTIMIZER_USE_SQL_PLAN_BASELINES=TRUE）：
  2.1 正常解析SQL，生成新执行计划（成本最低）。
  2.2 检查是否存在匹配的SQL Plan Baseline：
• • 若存在ACCEPTED计划 → 直接使用该计划。
• 若新计划不在Baseline中 → 将其加入Plan History（状态为NOT ACCEPTED）。
  2.3实时回退机制（Oracle 23ai新特性）​ ​：
• • 若新计划性能劣化（如逻辑读激增），自动回退至Baseline中的最优计划。

​ 3. 计划演进（Plan Evolution）​ ​

• 自动演进 ：
  • 任务SYS_AUTO_SPM_EVOLVE_TASK定期检查未ACCEPTED的计划，通过性能对比（如CPU时间、I/O消耗）决定是否采纳。
  • 参数ACCEPT_PLANS控制是否自动接受更优计划（默认TRUE）。
• 手动演进 ：
  • 使用 DBMS_SPM.EVOLVE_SQL_PLAN_BASELINE()测试并接受新计划。

四、 ​ Oracle 23 ai 的SPM特性增强：

Real-Time SQL Plan Management (实时SPM)

• 变化：新增实时检测和修复性能退化的执行计划，无需等待自动任务或手动干预。从捕获、验证到演进全程自动化，减少人工维护成本。
• 原理：持续监控SQL执行性能，若新计划比基线计划慢，自动回退到基线计划并标记新计划为"UNACCEPTED"。深度集成SQL Monitor，秒级检测执行计划性能退化，自动切换至历史最优计划，无需DBA干预。
• 优势：减少因计划突变导致的性能风险，尤其适合关键业务SQL。
  与AI Vector Search集成
• 变化：SPM可管理含AI向量搜索的SQL执行计划（如"VECTOR_DISTANCE()"函数）。
• 原理：优化器为向量搜索SQL生成计划时，SPM基线会记录并验证其效率。
• 示例场景：相似性搜索（如"WHERE VECTOR_DISTANCE(embedding, :vec) < 1"）的计划稳定性增强。
  Raft复制支持下的分布式SPM
• 变化：在Globally Distributed Database中，SPM基线支持跨分片同步。
• 原理：通过Raft共识协议复制基线计划，确保分布式环境下计划一致性。
  增强与In-Memory的协同
• 变化：SPM优先选择利用In-Memory列存储（如内存连接组）的高效计划。
• 原理：当"INMEMORY_AUTOMATIC_LEVEL=HIGH"时，SPM自动采纳内存优化计划。

五、配置和实操

​1. 启用实时SPM​

-- 启用自动捕获SQL计划基线
SYS@FREE> ALTER SYSTEM SET OPTIMIZER_CAPTURE_SQL_PLAN_BASELINES = TRUE;
System altered
-- 启用实时SPM（默认开启，验证状态）
SYS@FREE> SELECT value FROM v$parameter WHERE name = 'optimizer_use_sql_plan_baselines';
VALUE
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TRUE
-- 返回值应为 TRUE

2. 验证实时SPM回退机制​

-- 步骤1: 创建测试表
CREATE TABLE spm_test (id NUMBER, data VARCHAR2(100));
INSERT INTO spm_test SELECT rownum, 'Data'||rownum FROM dual CONNECT BY LEVEL <= 10000;
COMMIT;

-- 步骤2: 首次执行（生成初始计划）
SYS@CDB$ROOT> SELECT /*+ REAL_TIME_SPM_TEST */ * FROM spm_test WHERE id = 500;
    ID DATA
______ __________
   500 Data500

-- 步骤3: 可以尝试删除索引
DROP INDEX IF EXISTS spm_test_idx;-- 先创建索引再删除
CREATE INDEX spm_test_idx ON spm_test(id); -- 先创建索引再删除，模拟计划突变

-- 步骤4: 再次执行相同SQL
SELECT /*+ REAL_TIME_SPM_TEST */ * FROM spm_test WHERE id = 500; 
-- 观察执行计划是否回退到全表扫描（原最优计划为索引扫描）

3. 监控SPM状态​

--- 查看已捕获的SQL计划基线，查询 SPM 捕获结果
SELECT sql_handle, plan_name, enabled, accepted,optimizer_cost,origin AS capture_source  -- 显示来源为 REAL-TIME
FROM dba_sql_plan_baselines 
WHERE sql_text LIKE '%REAL_TIME_SPM_TEST%';

SQL_HANDLE              PLAN_NAME                         ENABLED    ACCEPTED       OPTIMIZER_COST CAPTURE_SOURCE
_______________________ _________________________________ __________ ___________ _________________ _________________
SQL_64b41bf95ca6b6c6    SQL_PLAN_69d0vz5faddq691cb0adf    YES        NO                          2 AUTO-CAPTURE
SQL_64b41bf95ca6b6c6    SQL_PLAN_69d0vz5faddq696d17023    YES        YES                         1 AUTO-CAPTURE
SQL_64b41bf95ca6b6c6    SQL_PLAN_69d0vz5faddq6f2fc655a    YES        NO                          9 AUTO-CAPTURE
SQL_b1986790bdca8230    SQL_PLAN_b3637k2ywp0jh6ded1a00    YES        YES                         2 AUTO-CAPTURE
SQL_6cf7d7301796c616    SQL_PLAN_6txyr60btdjhq6ded1a00    YES        YES                         2 AUTO-CAPTURE
SQL_9b8aec55051bcab5    SQL_PLAN_9r2rcan2jrkpp6ded1a00    YES        YES                         2 AUTO-CAPTURE
SQL_9cd99fe508c1b86c    SQL_PLAN_9tqczwn4c3f3cb73cade2    YES        YES                         0 AUTO-CAPTURE
--
-- 检查实时回退事件
SELECT sql_id, PLAN_HASH_VALUE
FROM v$sql
WHERE sql_text LIKE '%REAL_TIME_SPM_TEST%';
--
SQL_ID              PLAN_HASH_VALUE
________________ __________________
aq357chxcs0kd             903671040
6xphsvkrns1q1            2664986145
g86t44cwf41r8            2664986145
g03qt7845c4pv             903671040
ajhtavdx2s5t9            2664986145
6kma5qad96t0n            2664986145
6kma5qad96t0n            2664986145
111gdsdj2ft3g            1155944573
6110vngy8zkm4             903671040

9 rows selected.

-- 方案1：SQL Monitor报告（需SQL_ID）
SELECT DBMS_SQL_MONITOR.REPORT_SQL_MONITOR(sql_id => '161f318vx0y63') FROM DUAL;
-- 报告中的Note部分会标注SPM回退事件
SYS@CDB$ROOT> SELECT DBMS_SQL_MONITOR.REPORT_SQL_MONITOR FROM DUAL;
REPORT_SQL_MONITOR
_______________________________________________________________________________________________________________________________
SQL Monitoring Report
SQL Text
------------------------------
begin dbms_swrf_internal.awr_imp(dmpfile=> :mpk_name, dmpdir=>:mbloc, new_dbid=>:dbid, mbtype=>:mbtype, mbcred=>:cred); end;
Global Information
------------------------------
 Status              :  DONE
 Instance ID         :  1
 Session             :  SYS (205:3673)
 SQL ID              :  161f318vx0y63
 SQL Execution ID    :  16777217
 Execution Started   :  06/08/2025 19:58:55
 First Refresh Time  :  06/08/2025 19:59:00
 Last Refresh Time   :  06/08/2025 19:59:01
 Duration            :  6s
 Module/Action       :  MMON_SLAVE/AWR Warehouse Auto-Import
 Service             :  SYS$BACKGROUND
 Program             :  oracle@OL96 (M003)

Global Stats
===============================================================================================================
| Elapsed |   Cpu   |    IO    | Application | Concurrency |  Other   | Buffer | Read | Read  | Write | Write |
| Time(s) | Time(s) | Waits(s) |  Waits(s)   |  Waits(s)   | Waits(s) |  Gets  | Reqs | Bytes | Reqs  | Bytes |
===============================================================================================================
|    6.65 |    5.70 |     0.07 |        0.00 |        0.75 |     0.12 |   108K | 1468 |  19MB |     1 |  8192 |
===============================================================================================================

-- 方案2：检查计划基线状态
SELECT sql_handle, plan_name, enabled, accepted, origin 
FROM DBA_SQL_PLAN_BASELINES 
WHERE sql_text LIKE '%REAL_TIME_SPM_TEST%'
AND origin = 'AUTO-CAPTURE';
-- 若accepted=YES且origin为自动捕获，说明回退成功
----- 检查演进任务报告
SYS@CDB$ROOT> SELECT DBMS_SPM.report_auto_evolve_task FROM dual;

REPORT_AUTO_EVOLVE_TASK
________________________________________________________________________________________________
GENERAL INFORMATION SECTION
---------------------------------------------------------------------------------------------

 Task Information:
 ---------------------------------------------
 Task Name            : SYS_AUTO_SPM_EVOLVE_TASK
 Task Owner           : SYS
 Description          : Automatic SPM Evolve Task
 Execution Name       : EXEC_280
 Execution Type       : SPM EVOLVE
 Scope                : COMPREHENSIVE
 Status               : COMPLETED
 Started              : 06/08/2025 14:00:13
 Finished             : 06/08/2025 14:00:14
 Last Updated         : 06/08/2025 14:00:14
 Global Time Limit    : 3600
 Per-Plan Time Limit  : UNUSED
 Number of Errors     : 0
---------------------------------------------------------------------------------------------

SUMMARY SECTION
---------------------------------------------------------------------------------------------
  Number of plans processed  : 0
  Number of findings         : 0
  Number of recommendations  : 0
  Number of errors           : 0
---------------------------------------------------------------------------------------------
SYS@CDB$ROOT>

六、高级管理脚本​

​1. 手动固定最优计划​

--- 查找SQL的SQL_HANDLE
DECLARE
  l_plans PLS_INTEGER;
BEGIN
  l_plans := DBMS_SPM.LOAD_PLANS_FROM_CURSOR_CACHE(
    sql_id => 'XXXXXXX' -- 替换为实际SQL_ID
  );
END;
/

2. 主动演化计划基线

--- 测试并采纳新计划
SYS@CDB$ROOT> SET SERVEROUTPUT ON
SYS@CDB$ROOT> DECLARE
  2    r_report CLOB;
  3  BEGIN
  4    r_report := DBMS_SPM.EVOLVE_SQL_PLAN_BASELINE(
  5      sql_handle => 'SQL_9cd99fe508c1b86c' -- 替换为实际SQL_HANDLE
  6    );
  7    DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(r_report);
  8  END;
  9* /
GENERAL INFORMATION SECTION
---------------------------------------------------------------------------------------------

 Task Information:
 ---------------------------------------------
 Task Name            : TASK_362
 Task Owner           : SYS
 Execution Name       : EXEC_322
 Execution Type       : SPM EVOLVE
 Scope                : COMPREHENSIVE
 Status               : COMPLETED
 Started              : 06/09/2025 14:58:35
 Finished             : 06/09/2025 14:58:35
 Last Updated         : 06/09/2025 14:58:35
 Global Time Limit    : 2147483646
 Per-Plan Time Limit  : UNUSED
 Number of Errors     : 0
---------------------------------------------------------------------------------------------

SUMMARY SECTION
---------------------------------------------------------------------------------------------
  Number of plans processed  : 0
  Number of findings         : 0
  Number of recommendations  : 0
  Number of errors           : 0
---------------------------------------------------------------------------------------------


PL/SQL procedure successfully completed.

SYS@CDB$ROOT>

七、验证建议 ​

• 1.使用EXPLAIN PLAN FOR对比回退前后的执行计划差异。
• 2.结合V$SQL_PLAN和DBA_SQL_PLAN_BASELINES验证计划切换记录。
• 3.在测试环境模拟高并发场景，观察SPM对稳定性的提升效果。
  效果可能因环境配置而异，建议结合AWR报告和SQL Tuning Advisor进一步优化。