Oracle 数据库 10g 版本 1 中的 PL/SQL 纯编译 (NCOMP)

什么是纯编译？

您可以通过将 PL/SQL 模块（程序包、触发器、过程、函数和类型）编译成驻留在共享库中的纯代码来加速它们的运行。过程被转换成 C 代码，然后用一个 C 编译器进行编译，并与 Oracle 进程动态链接。

您可以将该技术用于随付的 Oracle 程序包以及您自己编写的过程。用这种方式编译的过程可以用于所有服务器环境，如共享服务器配置（以前称为多线程服务器）和 Oracle 真正应用集群。

使用了大量有代表性测试程序的性能实验（发布在 OTN 上）表明，在 Oracle 数据库 10g 中，纯 PL/SQL 程序的应用程序在纯编译时的速度与解释编译时的速度相比（其他保持不变），预计可以获得大约 1.05 到 2.4 倍的性能提高。提高的程度取决于程序的种类。

注意：许多 Oracle 提供的程序包（如 UTL_FILE、UTL_RAW、DBMS_LOB）已经用 C 实施，而仅使用 PL/SQL 来提供 API。这些程序包不大可能从纯编译中获得显著的性能提高。同样，仅调用 SQL 语句的 PL/SQL 程序单元也可能几乎得不到加速。不过，纯编译的 PL/SQL 往往至少和相应的解释代码一样快。编译的代码将与解释的代码执行相同的库调用，因此它们的行为是完全相同的。

 

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如何实现 PL/SQL 纯编译？

如果未使用纯编译，则将每个 PL/SQL 程序单元编译成一种中间形式的机器可读码 (MCode)。MCode 存储在数据库字典中，并在运行时进行解释。

使用 PL/SQL 纯编译，将 PL/SQL 程序编译成无需运行时解释的纯机器码，从而加快运行速度。

PL/SQL 使用命令文件 $ORACLE_HOME/plsql/spnc_commands 和支持的操作系统 C 编译器和链接器，将生成的 C 代码编译并链接到共享库中。共享库存储在数据字典中，这样便可将它们自动备份并防止它们被删除。这些共享库文件被复制到文件系统中，并在调用 PL/SQL 子程序时被加载和运行。如果在关闭数据库时从文件系统中删除了这些文件，或者如果您更改了这些库所在的目录，则自动重新提取这些文件。

 

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Oracle 数据库 10g 有什么新特性？

这个特性现在需要更少的设置和维护。

不需要用相同的代码类型设置来编译程序包主体及其规范。例如，可以对程序包主体进行纯编译，而对程序包规范进行解释编译。
经过纯编译的子程序存储在数据库中，并在需要的时候自动提取相应的共享库。对于备份共享库、清理原有共享库等事项，您无需操心。
而且简化了纯编译的初始化参数和命令的设置。唯一需要的参数是 plsql_native_library_dir。不再使用与编译器、链接器和 make 实用程序相关的参数。$ORACLE_HOME/plsql/spnc_commands 命令文件用于进行纯编译。它包含了用于编译和链接的命令和选项，从而不再依赖于 make 实用程序。不再需要或支持 plsql_native_make_utility 和 plsql_native_make_file_name 参数，但仍须像在 9.0.1 版和 9.2.0 版中一样指定 plsql_native_library_dir。这将指定用于生成共享库（在共享库被复制到数据库中之前）的目录的完整路径。
纯编译期间出现的所有错误都存储在 USER_ERRORS 字典视图中，可通过 SQL*Plus 命令 SHOW ERRORS 来查询。
开启和关闭纯编译是由一个单独的参数 plsql_code_type 来控制的，而不是 plsql_compiler_flags 参数的几个选项之一，现在不建议使用后者。
RAC 支持：现在在没有集群（共享）文件系统的 RAC 环境中也支持 PL/SQL 纯编译。
共享库清理：当删除（或在解释模式下重新编译）纯编译的 PL/SQL 模块时，现在将删除（在 plsql_native_library_dir 指定的位置下的）共享库的文件系统副本。在 RAC 配置中，将从所有实例中删除共享库。

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什么对象可以进行 PL/SQL 纯编译？

任何存储的 PL/SQL 模块都可以进行纯编译。匿名的 PL/SQL 程序块不能进行纯编译。

注意：Oracle 支持以下类型的存储 PL/SQL 模块：

FUNCTION
PACKAGE
PACKAGE BODY
PROCEDURE
TRIGGER
TYPE
TYPE BODY

 

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共享库 (DLL) 的命名惯例是什么？

纯编译为每个单元创建一个共享库。例如，将为程序包规范和程序包主体分别创建一个共享库。以下是生成的一些名称：

PKG__SCOTT__S__54682.so
PKG__SCOTT__B__54683.so

生成的名称一般包含单元名称、模式名称、对象类型和对象编号。不过，这是一个可能会变更的内部惯例，用户不应依赖这种文件名格式规范。

文件名的扩展名在不同平台上可能不同。例如，在 Solaris 上共享库的后缀为 .so，而在 HP-UX 上共享库的后缀为 .sl。

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共享的动态可链接库是否可以移植？

不，绝对不行！共享库包含特定于平台的目标代码。

注意：在解释方式下创建的 MCode 也是特定于平台的。

 

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在部署端是否需要 C 编译环境？

是的。没有商量的余地。PL/SQL 单元可能需要在部署端进行编译，PL/SQL 纯编译依靠一个 C 编译器来生成目标（机器）代码。

例如，各种操作（如向表中增加一列）可能导致与该表相关的 PL/SQL 单元的自动失效。对这种单元的后续访问将触发重新编译。在这种情况下，在纯编译模式下再次重新编译该单元需要 C 编译环境。

另一种情况是需要在部署数据库上应用补丁。可能需要在部署环境中重新加载和编译个别程序包。

 

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哪些 Oracle 参数与纯编译相关？

plsql_native_library_dir
plsql_native_library_subdir_count
plsql_code_type
返回页首
plsql_native_library_dir 参数

这个参数指定保存共享库 (DLL) 的 OS 副本的目录位置。

当对一个模块进行纯编译时，将在这个位置创建共享库，然后将其复制到数据库字典表 (ncomp_dll$) 中。虽然共享库的主副本驻留在数据库中，但还将共享对象在文件系统中进行了物化，以便能够动态地将它们加载到 Oracle 的地址空间中。

注释 1：用户 (DBA) 决不能在系统启动并运行时从 plsql_native_library_dir 中手动删除共享库，因为这些 DLL 可能被映射到了 Oracle 进程上。只有在系统关闭的时候才能安全地删除共享库的 OS 副本。

注释 2：在 RAC 配置中，必须在每个实例中设置这个参数。不要求各实例拥有共享文件系统。在每个实例上，必须将 plsql_native_library_dir 设置为指向一个实例本地目录。或者，如果 RAC 配置支持共享（集群）文件系统，您可以将（共享文件系统上的）一个公共的目录用于所有实例。

注释 3：您必须创建这个目录。Oracle 不会自动为您创建这个目录。

注释 4：甲骨文公司在单实例或 RAC 配置中都不为 plsql_native_library_dir 提供 NFS 挂载目录支持。这是因为 NFS 在写或删除文件时会导致一些不可预测的时序问题。

 

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plsql_native_library_subdir_count 参数

一些文件系统可能无法在单个目录中处理大量的文件；您可能需要在 plsql_native_library_dir 指定的目录下创建子目录来存储纯编译生成的共享库。

如果您使用的是生产品质的文件系统（例如 Veritas），那么您可能无需创建子目录。然而，如果您使用的是 vanilla 文件系统，那么它可能无法在单个目录中轻松地处理大量的文件。对于拥有大约 70,000 个 PL/SQL 对象的 Oracle 应用程序，在使用 vanilla 文件系统时，我们使用了大约 500 个子目录。

这个参数的默认值是 0。为了指示 Oracle 将共享库分配到不同的子目录中，而不是将所有共享库存储在 plsql_native_library_dir 指定的单个目录中，请将 plsql_native_library_subdir_count 参数设为您要创建的子目录数。

例如，要使用 500 个子目录，则将以下行添加到您的初始化参数文件中：

plsql_native_library_subdir_count=500

然后您必须创建 500 个子目录（在 plsql_native_library_dir 参数指定的目录下），目录名称即为 d0、d1、d2、..、d498、d499。

 

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plsql_code_type 参数

plsql_code_type 参数决定对 PL/SQL 代码是进行纯编译还是解释。默认设置是 INTERPRETED。要启用 PL/SQL 纯编译，请将 plsql_code_type 的值设为 NATIVE。如果您想以 NATIVE 方式编译整个数据库，那么甲骨文公司建议您在系统级或在初始化参数文件中设置 plsql_code_type。

使用以下语法设置该参数：

对于纯编译模式：
alter session set plsql_code_type='NATIVE'
或者，
alter system set plsql_code_type='NATIVE'
对于解释模式：
alter session set plsql_code_type='INTERPRETED'
或者，
alter system set plsql_code_type='INTERPRETED'

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spnc_commands 文件的格式

$ORACLE_HOME/plsql 目录中的 spnc_commands 文件包含了编译和链接各个程序的命令模板。一些特殊的名称（如 %(src)）被预先定义，并用相应的文件名进行了替换。变量 $(ORACLE_HOME) 也自动被 Oracle 主目录的位置替换。您可以包含命令行（以 # 字符开始）。该文件包含解释所有特殊符号的注释。

spnc_commands 文件根据特定的操作系统为 C 编译器包含了一个预先定义的路径。（每种操作系统支持一种特定的编译器。）在大多数情况下，您不需要更改这个路径，但如果系统管理员将编译器安装在了另一个位置，您可能就需要更改它了。

这种方法意味着（与 9.0.1 版和 9.2.0 版不同）这里与 make 实用程序不存在依赖关系。

 

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纯编译生成的共享库存储在哪个字典表中？

纯编译生成的共享库被作为 BLOB 存储在数据库中的 ncomp_dll$ 字典表中。

SQL> connect / as sysdba;
Connected.
SQL> describe ncomp_dll$;
Name         Null?Type
 ------------   --------------    --------
OBJ#         NOT NULL          NUMBER
VERSION                    NUMBER
DLL             BLOB
DLLNAME                    RAW(1024)

 

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当删除一个"纯编译"单元时，文件系统上的共享库将发生什么？

直到 9.2.0，未发生任何事情。不会对共享库进行垃圾收集。

在 10.1.0 版中，当删除或在解释模式下重新编译一个纯编译的单元时，将从 ncomp_dll$ 字典表以及从 plsql_native_library_dir 参数指定的文件系统位置中删除该共享库。在 RAC 配置的情况下，将从每个实例的 plsql_native_library_dir 位置中删除该共享库。

 

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如何更改 plsql_native_library_dir？

如果您需要更改该参数的值，建议采取以下步骤：

关闭数据库实例
将初始化参数文件中的 plsql_native_library_dir 设置更改为指向新的位置。
重新启动数据库实例。Oracle 将根据需要自动将共享库提取到这个新的位置中。
注释 1：虽然可以通过 alter system..命令来更改这个参数，但 Oracle 不建议这么做。

注释 2：一旦执行了上述步骤，就可以安全地删除与 plsql_native_library_dir 先前的设置对应的原有目录了。Oracle 不会 自动从原有位置删除共享库。

 

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是否还有其他场合需要手动删除共享库？

没有。

唯一的例外是当您想修改 plsql_native_library_dir 的设置的时候。请按照先前所述步骤更改 plsql_native_library_dir。然后就可以从原有位置删除共享库了。

 

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如果误删除了一个共享库该怎么办？

这可能导致非预期的内部错误和问题。建议的补救办法是关闭然后重新启动实例。Oracle 将根据需要自动从 ncomp_dll$ 字典表中提取共享库。

 

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甲骨文公司是否建议混合使用纯编译单元和解释单元？

虽然支持混合使用，并且决不会导致错误的行为，但当纯编译单元调用解释单元时，需要付出一定代价。如果纯编译单元频繁调用解释单元，那么您可能牺牲一些潜在的性能改善。

如果将所有模块纯编译成共享库的时间是个问题，那么一种选择是考虑将程序包和类型规范在解释模式下进行编译，而将所有其他类型的 PL/SQL 单元（程序包主体、类型主体、过程、函数和触发器）在纯编译模式下进行编译。因为规范一般没有太多可执行代码，因此就运行时性能而言您不会有太大损失。

 

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在操作系统升级时，是否需要重新生成纯编译的共享库？

假设您已经确定甲骨文支持这种类型的 OS 升级，而无需重新生成普通的 Oracle 可执行文件，那么 PL/SQL 纯编译产生的共享库也将可用，而无需重新生成。

 

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在应用程序部署期间是否能够使用纯编译模式来节省时间（通过提供预先生成的 NCOMP 共享库）？

不能！即使共享库是在与最终部署环境相同的平台上生成的，您也无法这么做。您也无法在解释模式下利用 MCode 这么做。

其原因与编译模式无关。基于 PL/SQL 的应用程序在数据库中的安装需要在数据库中加载和编译 PL/SQL 模块，以便可以正确解析所有的外部引用。

 

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纯编译测试：简单测试

创建一个目录，用于存储纯编译生成的共享库，并在初始化参数文件中将 plsql_native_library_dir 参数设置为指向该目录路径。例如，您需要在初始化参数文件中添加如下内容：
plsql_native_library_dir=/home/kmuthukk/oracle10g/dbs/ncomp_libraries

还可以在初始化参数文件中设置 plsql_native_library_subdir_count 并创建子目录。
确保 spnc_commands 文件中使用的 C 编译器 -- 以及链接器（如果适用） -- 的 OS 路径是正确的。
系统参数完整性检查： 必须指定 plsql_native_library_dir。plsql_native_library_subdir_count 是可选的，可以保留为 0（如果您不打算使用基于子目录的模式）。最好在初始化参数文件中指定这些参数。
SQL> show parameters plsql_native
NAME         TYPE  VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
plsql_native_library_dir      string  /home/kmuthukk/oracle10g/dbs/ncomp_libraries
plsql_native_library_subdir_count    integer  0

对 PL/SQL 模块进行纯编译

要在纯编译模式下加载和编译新的模块，必须将 plsql_code_type 参数设为 NATIVE。
例如，尝试在 SQL*Plus 中执行以下操作：

connect scott/tiger
alter session set plsql_code_type='NATIVE';

create or replace procedure my_test is
begin
dbms_output.put_line('hello world');
end;
/
show errors;

set serveroutput on;
execute my_test;

验证步骤：

看一下 plsql_native_library_dir 指定的位置。应找到一个与 MY_TEST 过程相对应的新的共享库。在 Solaris 上，DLL 可能有一个类似 MY_TEST__SCOTT__P__54765.so 的名称。
[要阅读有关共享库命名惯例的更多信息，请点击此处。]

此外，通过执行以下查询，确保该模块的 plsql_code_type 设置的确为 NATIVE：
select name, type, plsql_code_type
from user_plsql_object_settings
where name = 'MY_TEST';

如果您想手动地对特定的已经加载的模块进行纯编译，那么您可以使用 alter ... compile .. 语句。
假定您有一个程序包 MYPKG，其规范和主体是用解释方式编译的。现在，如果您只想对其主体进行纯编译，那么可以执行以下命令：

alter package MYPKG compile body plsql_code_type=native reuse settings
  
上面的 reuse settings 子句指示编译器应当保留该单元所有以前的设置 -- 被显式覆盖的设置（如在上述示例中设定的 plsql_code_type 的设置）除外。

如果从上面的语句中删除了 body 子句，如：

alter package MYPKG compile plsql_code_type=native reuse settings
... 那么规范和主体都将在纯编译模式下重新编译。不过请注意，重新编译规范将造成依赖于该规范的其他模块失效。

 

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将数据库中的所有 PL/SQL 单元进行纯编译

在试图将数据库中的所有 PL/SQL 单元进行纯编译之前，在一个简单的测试案例上试验一下（如上一部分所述）。这将帮助确保您的纯编译设置是正确的。

操作系统文件描述符限制
$ORACLE_HOME/rdbms/admin 目录下的两个 SQL*Plus 脚本（dbmsupgnv.sql 和 utlrp.sql）用来在纯编译模式下重新编译所有的 PL/SQL 模块。它们使用并行作业（取决于可用的 CPU 的数量）。在这种情况下，许多作业同时生成 C 文件并试图编译它们。因此不将文件描述符的最大数的 OS 限制设得过低非常重要。

例如，在我的 Solaris 计算机上：

% ulimit -a
time(seconds)        unlimited
file(blocks)         unlimited
data(kbytes)         2097148
stack(kbytes)        8192
coredump(blocks)     3
nofiles(descriptors) 64

vmemory(kbytes)      unlimited

注意描述符的最大数（值为 64）。这在生产环境中太少了，因为有许多作业要进行并行纯编译。您可能想查看您计算机上的限制，并将其提高。例如：

在 Solaris 上，需要编辑 /etc/system 文件，使之包含：

set rlim_fd_max=4096
set rlim_fd_cur=1024

在 HP-UX 上，相应的参数位于 /stand/system 文件中。

maxfiles        2048
maxfiles_lim    2048

系统表空间
因为 DLLs 的主副本存储在字典表中，因此您可能需要比以前更多的 SYSTEM 表空间。如果您遇到了与 SYSTEM 表空间的空间限制相关的错误，那么您将需要执行如下操作：

alter tablespace system
add datafile '/home/kmuthukk/oracle10g/dbs/mydata10.dbf'
size 500 m;

.. 或在数据文件上设置 autoextend。

以纯编译模式重新编译所有的模块（dbmsupgnv.sql 和 utlrp.sql）

关闭所有的应用程序服务（包括 Forms Processe、Web Server、Reports Server 和 Concurrent Manager Server）。在关闭所有的应用程序服务之后，确保中断了所有与数据库的连接。

关闭数据库的 TNS 监听器，以确保不会创建新的连接。

关闭数据库（以正常模式或即时模式）。

确定您已在初始化参数文件中设置了 plsql_native_library_dir。如果没有，则请查看上一部分所述的步骤。

在初始化参数文件中将 plsql_code_type 设为 NATIVE。
plsql_code_type=NATIVE

在 UPGRADE 模式下启动数据库（使用 STARTUP UPGRADE 或 ALTER DATABASE OPEN UPGRADE）。

运行以下查询，获取无效对象的数量。这个值将在稍后用于作比较，以确保重新编译没有由于纯编译故障而产生额外的无效对象。
Select count(*)
From all_objects
Where status='INVALID';

以下查询将为您展示，纯编译模式和解释模式分别编译了多少对象。
SELECT plsql_code_type, count(*)
FROM dba_plsql_object_settings
GROUP BY plsql_code_type;

您可能看到一些对象的 plsql_code_type 为 NULL。这些是特殊的内部对象，可以忽略。

cd（更改目录）至 $ORACLE_HOME/rdbms/admin。

运行 $ORACLE_HOME/rdbms/admin/dbmsupgnv.sql（作为 SYS 用户）。
注释 1： dbmsupgnv.sql 使所有的 PL/SQL 模块失效并更新字典表，将它们的 plsql_code_type 设置修改为 NATIVE。这一阶段必须在数据库上没有其他活动进行时完成；因此，我们要求在运行 dbmsupgnv.sql 期间必须以 UPGRADE 模式启动数据库。

注释 2：如果您要从数据库的一个低版本向数据库高版本升级（例如，升级到 Oracle 数据库 10g），那么您必须首先运行升级脚本，然后运行 dbmsupgnv.sql。例如，如果您正从 9.2.0.3 升级到 10.1.0，那么请首先运行升级脚本 (u0902000.sql)，然后关闭数据库并运行 dbmsupgnv.sql 脚本。

在运行 dbmsupgnv.sql 之后提交更改
SQL> commit;

关闭数据库。

以正常模式重新启动数据库。

运行 $ORACLE_HOME/rdbms/admin/utlrp.sql 脚本（作为 SYS 用户）。这一步骤将重新编译所有的 PL/SQL 模块。[在这个过程期间，您可能想定期查看 plsql_native_library_dir 指定的目录，以确保编译过程的确创建了新的共享库。]
注意：这一步骤是可重新启动的。如果由于任何原因这个步骤异常终止，那么您只需重新启动这个步骤（即重新运行 utlrp.sql 脚本）。它将重新编译余下的任何无效的 PL/SQL 模块。

在编译成功完成之后，您应当验证无效对象数少于或等于重新编译之前的无效对象数。您可以使用以下查询获取无效对象数。
Select count(*)
From all_objects
Where status='INVALID';

再运行以下查询，以确保没有遗漏解释的模块：

SELECT plsql_code_type, count(*)
FROM dba_plsql_object_settings
GROUP BY plsql_code_type;