【OracleDatabase12cNewFeature】ILM–TemporalVa

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

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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