Oracle 直接路径插入（Direct-Path Insert）

直接路径插入（Direct Path Insert）是Oracle一种数据加载提速技术，可以在使用insert语句或SQL*Loader工具大批量加载数据时使用。直接路径插入处理策略与普通insert语句完全不同，Oracle会通过牺牲空间，安全性，并发性能来换取加载速度。

一、Direct-path Insert简介

普通insert语句叫做"传统插入"（Conventional Insert），数据在插入过程中会先缓存在buffer cache中，写入磁盘时会检查并重用数据块中的可重用空间，记录redo日志，维护完整性约束等，这些维护操作都是性能开销，而"直接路径插入"会忽略这些维护操作，换取插入性能的提升。

在海量数据加载场景，特别是向新表大批量加载数据时（加载数据存在原始备份、新表没有可重用空间、并发访问很低）。我们的第一需求可能是加载速度。针对此类场景Oracle提供了一种性能更高的数据加载方式：“直接路径插入”（Direct-Path Insert）。

传统插入与直接路径插入主要有以下5点区别：

• 传统插入会经过buffer cache缓存后再写数据文件，而直接路径插入会直接写数据文件，这也是Direct-Path Insert名称的由来。
• 传统插入会重用数据块中的空闲空间，即新旧数据混在一起。而Direct-Path Insert会直接在高水位线（High-Water Mark, HWM）之上追加写数据，即只在新的数据块中写数据，旧数据块中即使有空间也不会重用（更多的空间消耗）
• 传统插入会维护引用完整性约束，Direct-Path Insert不会维护完整性约束（必须删除或禁用引用完整性约束）
• 传统插入必须生成redo日志，Direct-Path Insert可以选择关闭redo日志（无法进行Media Recovery）
• 传统插入不会影响表上其他DML操作，而Direct-Path Insert会获取表级的X锁，因此表上的insert, delete, update都会被阻塞（无法并发）

二、Direct-Path Insert应用场景

Direct-Path Insert可以在下列场景中使用：

• 使用insert into … values … 语句时通过hint指示Oracle使用Direct-Path Insert
• 使用insert into … as select … 语句时通过hint指示Oracle使用Direct-Path Insert
• 使用并行执行，Oracle会自动使用Direct-Path Insert
• 使用SQL*Loader工具向加载数据时指定使用Direct-Path Insert

2.1 insert into … values … 语句使用Direct-Path Insert

少量的insert into … values …语句通常没必要使用直接路径插入。而在PL/SQL程序中，如果需要通过insert into … values … 语句插入大量数据，则可以选择直接路径插入来提升执行速度。通过在insert关键字后附加/*+ append_values */提示来指示Oracle使用直接路径插入。

示例：建立2张同样的表，分别用传统插入和直接路径插入向表中加载1000万的数据，并记录执行时间：

create table t1(id integer, name varchar2(32));
create table t2(id integer, name varchar2(32));
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declare
  type idtype is table of t1.id%type index by pls_integer;
  type nametype is table of t1.name%type index by pls_integer;
  pids idtype;
  pnames nametype;
  iterations constant pls_integer := 10000000;
  moment1 integer;
  moment2 integer;
  moment3 integer;
begin
  for j in 1..iterations loop
    pids(j) := j;
    pnames(j) := 'No.' || to_char(j);
  end loop;

  moment1 := dbms_utility.get_time;

  forall x in 1..iterations
    insert into t1(id, name) values(pids(x), pnames(x));  
  commit;

  moment2 := dbms_utility.get_time;

  forall x in 1..iterations
    insert /*+ append_values */ into t2(id, name) values(pids(x), pnames(x)); 
  commit;

  moment3 := dbms_utility.get_time;
  
  dbms_output.put_line('Execution Time Compare (seconds):');
  dbms_output.put_line('----------------------------------');
  dbms_output.put_line('Conventional Insert: '|| to_char((moment2 - moment1)/100));
  dbms_output.put_line('Direct-Path Insert: '|| to_char((moment3 - moment2)/100));
end;
/
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• 表t1和t2的表结构相同，使用循环向其中插入1000万条数据
• 第一个循环使用传统插入，耗时7.14秒，第二个循环使用直接路径插入，耗时3.52秒

2.2 insert into … select … 子查询直接路径插入

使用insert into … select … 通过子查询向表中加载数据时，在insert或select关键字后附加/*+ append */提示来使用直接路径插入。

示例：将表t2的数据使用Direct-Path Insert加载到t1中

insert /*+ append */ into t1 select * from t2;
commit; 
insert into t1 select /*+ append */ * from t2;
commit;
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注意：使用直接路径插入的数据，在提交前是不能查询和更新的，必须显式commit之后才可以使用。上面的两个insert语句中间必须有一个commit，否则第二条insert会失败（ORA-12838）

2.3 并行模式下使用Direct-Path Insert

当开启并行模式后，insert语句会自动变为Direct-Path Insert，但也可以选择使用提示/*+ noappend parallel */来禁用Direct-Path Insert。

示例：使用并行模式，首先要在会话级别打开并行DML：

alter session enable parallel dml;
1

检查是否满足下面3个条件中的任意一个（满足任意条件即可使用Direct-Path Insert）：

• 表已经打开并行属性
• insert的时候显式使用parallel提示
• 将初始化参数parallel_degree_poicy设置为auto

修改表的并行属性和在insert语句中显式使用parallel提示：

alter table t1 parallel;
insert /*+ parallel(t1,4) */ into t1 select * from t2;
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修改parallel_degree_policy参数需要较高的权限：

alter system set parallel_degree_policy=auto;
1

2.4 使用SQL*Loader工具时指定Direct-Path Insert

SQL* Loader是Oracle提供的一个数据加载工具，用于将数据从外部文件加载到数据库的表中。在加载数据时，可以采用Direct-Path Insert提升加载速度。由于SQL* Loader的功能非常强大，使用也稍复杂，下面仅使用SQL*Loader的Express模式（不需要控制文件，且有大量默认选项）演示直接路径插入。

SQL* Loader加载数据时，指定direct=true选项可以指示其使用Direct-Path Insert，这里准备了一个简单的数据文件t1.dat，只有3行数据。

采用SQL* Loader的express模式将数据加载进入表t1，加载时指定direct=ture：

sqlldr hr/hr table=t1 direct=true
1

• SQL*Loader的express模式会自动在当前目录下搜索table_name.dat文件，所以这里不需要指定数据文件
• 日志的Path used: Direct代表其采用了直接路径插入

三、Direct-Path Insert与重做日志

与传统插入强制生成重做日志不同，Direct-Path Insert可以选择关闭重做日志的生成，减少性能开销（但也意味着无法进行Media Recovery）。

如果关闭了重做日志，Oracle只会生成很少量的无效重做日志，万一数据库崩溃了，这些使用Direct-Path Insert插入的数据块会被标记为损坏（因为没有重做日志无法进行Media Recovery），因此建议使用nologging模式插入数据后进行一次备份。

通过修改表/索引/分区/LOB的logging模式，可以关闭和打开该对象上重做日志的生成：

alter table t1 nologging;
alter table t1 logging;
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注意：如果DBA在数据库或表空间级别设置的了force logging，那么你在表级别是无法关闭重做日志的，即使使用nologging选项也会被忽略。

alter database force logging;
alter database no force logging;
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alter tablespace users force logging; 
alter tablespace users no force logging;
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