Oracle索引合并coalesce操作
索引rebuild和rebuild online是运维环境中经常遇到的问题。但是无论哪种，大数据索引对象的rebuild都是消耗资源的大规模操作，都需要进行时间窗规划，避免对在线系统运行有影响。
本篇主要介绍对索引的另一种精简操作方法：coalesce合并。从之前的讨论我们已经知道，索引结构一般是一个不断“退化”的平衡结构，如果有一个新值加入，就可能会伴随叶子节点拓展，甚至包括分支节点创建。而一个值被删除修改，叶子节点只是被标注为已删除，不会进行节点合并和回收。这样，正常环境下的索引应该是叶子“支离破碎”、“缓慢膨胀”的段结构。
回收空间、让叶子节点更加紧密是管理员考虑rebuild的基本出发动机。紧密的新索引的确空间占用比较小，检索速度也较快。但是之后插入、更新、删除的过程后，依然伴随着空间分配过程的损耗。所以，笔者个人认为：也许健康的索引结构就应该是“支离破碎”、“缓慢膨胀”。Coalesce操作提供的一种逻辑重组索引的方式，仅对索引树进行重组，不进行数据回收。
1、环境介绍
笔者选择11gR2进行实验。
SQL> select * from v$version;
BANNER
--------------------------------------------------------------------------------
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0 - 64bit Production
PL/SQL Release 11.2.0.3.0 - Production
CORE 11.2.0.3.0 Production
TNS for Linux: Version 11.2.0.3.0 - Production
NLSRTL Version 11.2.0.3.0 - Production
创建数据表T，构建索引。
SQL> create table t as select * from dba_objects ;
Table created
SQL> create index idx_t_id on t(object_id);
Index created
为了模拟效果，删除大部分数据构成死节点。
SQL> select max(object_id) from t;
MAX(OBJECT_ID)
--------------
164092
SQL> delete t where object_id<164092;
77405 rows deleted
SQL> commit;
Commit complete
重新收集统计量。
SQL> exec dbms_stats.gather_table_stats(user,'T',cascade => true);
PL/SQL procedure successfully completed
SQL> commit;
Commit complete
SQL> select count(*) from t;
COUNT(*)
----------
1
2、coalesce操作
Delete操作既不会回收数据段，也不会回收索引段。当前一行数据表T对应的段信息如下：
SQL> select EXTENT_ID, FILE_ID, BLOCK_ID, BYTES, BLOCKS from dba_extents where owner='SYS' and segment_name='T';
EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------
0 1 86984 65536 8
1 1 86992 65536 8
2 1 87000 65536 8
3 1 87008 65536 8
4 1 87016 65536 8
5 1 87024 65536 8
6 1 87032 65536 8
7 1 88960 65536 8
8 1 88968 65536 8
9 1 88976 65536 8
10 1 88984 65536 8
11 1 88992 65536 8
12 1 89000 65536 8
13 1 89008 65536 8
14 1 90360 65536 8
15 1 91008 65536 8
16 1 89088 1048576 128
17 1 89216 1048576 128
18 1 89344 1048576 128
19 1 89472 1048576 128
EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------
20 1 89600 1048576 128
21 1 89728 1048576 128
22 1 89856 1048576 128
23 1 89984 1048576 128
24 rows selected
索引段如下：
SQL> select EXTENT_ID, FILE_ID, BLOCK_ID, BYTES, BLOCKS from dba_extents where owner='SYS' and segment_name='IDX_T_ID';
EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------
0 1 91704 65536 8
1 1 91712 65536 8
2 1 91720 65536 8
3 1 91728 65536 8
4 1 91736 65536 8
5 1 91744 65536 8
6 1 91752 65536 8
7 1 91760 65536 8
8 1 91768 65536 8
9 1 92544 65536 8
10 1 92552 65536 8
11 1 92560 65536 8
12 1 92568 65536 8
13 1 92576 65536 8
14 1 92584 65536 8
15 1 92592 65536 8
16 1 91776 1048576 128
17 rows selected
多extent结构，表示结构没有回收。下面使用analyze语句分析一下索引的情况：
SQL> analyze index idx_t_id validate structure;
Index analyzed
SQL> select height, blocks, lf_rows, lf_blks, lf_rows_len, lf_blk_len, br_rows, br_blks, del_lf_rows from index_stats;
HEIGHT BLOCKS LF_ROWS LF_BLKS LF_ROWS_LEN LF_BLK_LEN BR_ROWS BR_BLKS DEL_LF_ROWS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------- ---------- ---------- ---------- -----------
2 256 77406 172 1227792 7996 171 1 77405
索引树两层结构，包括了256个数据库，叶子节点包括77406个，被删除节点77405个。
开启10046事件跟踪coalesce过程操作。
SQL> select value from v$diag_info where name='Default Trace File';
VALUE
--------------------------------------------------------------------------------
/home/oracle/app/diag/rdbms/awpdb/awpdb/trace/awpdb_ora_14931.trc
SQL> alter session set events '10046 trace name context forever, level 12';
Session altered.
SQL> alter index idx_t_id coalesce;
Index altered.
SQL> alter session set events '10046 trace name context off';
Session altered.
操作之后检查一下结构效果。
SQL> select EXTENT_ID, FILE_ID, BLOCK_ID, BYTES, BLOCKS from dba_extents where owner='SYS' and segment_name='IDX_T_ID';
EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BYTES BLOCKS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------
0 1 91704 65536 8
1 1 91712 65536 8
2 1 91720 65536 8
3 1 91728 65536 8
4 1 91736 65536 8
5 1 91744 65536 8
6 1 91752 65536 8
7 1 91760 65536 8
8 1 91768 65536 8
9 1 92544 65536 8
10 1 92552 65536 8
11 1 92560 65536 8
12 1 92568 65536 8
13 1 92576 65536 8
14 1 92584 65536 8
15 1 92592 65536 8
16 1 91776 1048576 128
17 rows selected
索引段存储分配没有发生变化，还是17个extent。但是索引逻辑结构已经变化：
SQL> analyze index idx_t_id validate structure;
Index analyzed
SQL> select height, blocks, lf_rows, lf_blks, lf_rows_len, lf_blk_len, br_rows, br_blks, del_lf_rows from index_stats;
HEIGHT BLOCKS LF_ROWS LF_BLKS LF_ROWS_LEN LF_BLK_LEN BR_ROWS BR_BLKS DEL_LF_ROWS
---------- ---------- ---------- ---------- ----------- ---------- ---------- ---------- -----------
2 256 1 1 16 7996 0 1 0
索引高度和分配块数量没有变化，但是叶子节点进行了重组。被删除数据节点被整理合并。
3、10046文件分析
从10046事件文件分析的情况看，如下：
=====================
PARSING IN CURSOR #139851695602760 len=29 dep=0 uid=0 oct=11 lid=0 tim=1427182487640740 hv=4054144165 ad='aa2f2710' sqlid='a88sghvsuap55'
alter index idx_t_id coalesce
END OF STMT
PARSE #139851695602760:c=17997,e=56662,p=9,cr=117,cu=0,mis=1,r=0,dep=0,og=1,plh=0,tim=1427182487640739
根据游标编号，可以定位到检索读取数据过程。
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 8 file#=1 block#=91705 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487878712
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 6 file#=1 block#=91706 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487878751
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 8 file#=1 block#=91707 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487878989
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 9 file#=1 block#=91708 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487879576
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 9 file#=1 block#=91709 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487879914
（篇幅原因，有省略……）
WAIT #139851695602760: nam='db file sequential read' ela= 7 file#=1 block#=91821 blocks=1 obj#=164093 tim=1427182487929761
大量单块读动作，每次集中在164093编号的对象上。
SQL> select object_name, owner from dba_objects where object_id=164093;
OBJECT_NAM OWNER
---------- ------------------------------
IDX_T_ID SYS
说明：合并操作是针对原有索引数据进行读取，之后合并索引。
4、结论
相对于rebuild，coalesce操作讨论的比较少，伴随着结构的变化，并没有发生存储结构的调整回收。相对于rebuild，coalesce有几个优势：
- 不需要占用近磁盘存储空间 2 倍的空间
- 可以在线操作
- 无需重建索引结构，而是尽快地合并索引叶块，这样可避免系统开销过大