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Oracle 高水位线（High Water Mark, HWM）

news 2025/5/18 6:29:12

1. 高水位线（HWM）的定义

基本概念：HWM 是 Oracle 数据库中一个段（如表、索引）中已分配并被格式化（Formatted）的存储空间的最高位置。它标识了该段历史上曾达到的最大数据块使用量。
物理意义：HWM 以下的块（即使为空）在全表扫描时会被读取，而 HWM 以上的块未被初始化，不会被扫描。

2. HWM 的类型

(1) 段级 HWM（Segment HWM）

传统 HWM：用于手动段空间管理（MSSM）和自动段空间管理（ASSM）。
特点：全表扫描时读取所有 HWM 以下的块。

(2) 低 HWM（Low HWM）

仅适用于 ASSM：在自动段空间管理中引入。
特点：标识段中最后一个“完全空闲”的块。全表扫描时，仅扫描低 HWM 以下的块，可能跳过部分空闲块，提升性能。

3. HWM 的作用

空间管理：标记段的存储上限，避免每次插入都重新分配空间。
性能影响：
- 全表扫描效率：HWM 以下的块会被扫描，即使其中无数据。
- 空间浪费：若表中数据大量删除，HWM 不会自动下降，导致存储空间无法被其他段复用。

4. HWM 的管理与调整

(1) HWM 的上升

触发条件：
- 插入新数据导致现有空间不足，Oracle 自动扩展段（分配新区间）。
HWM 位置：每次扩展后，HWM 移动到新区间的起始块。

(2) HWM 的下降

默认行为：HWM 不会自动下降，即使删除所有数据。
手动降低 HWM：

-- 方法1：表重组（需要额外空间）
ALTER TABLE <表名> MOVE;

-- 方法2：收缩表空间（需启用行移动）
ALTER TABLE <表名> ENABLE ROW MOVEMENT;
ALTER TABLE <表名> SHRINK SPACE COMPACT; -- 仅整理碎片
ALTER TABLE <表名> SHRINK SPACE; -- 整理碎片并重置 HWM

限制：
- SHRINK SPACE 要求表位于 ASSM 表空间中。
- 操作期间会锁定表，可能影响业务。

5. HWM 的监控

(1) 查询数据字典视图

-- 查看表的块分配情况
SELECT
table_name,
blocks, -- HWM 以下已使用的块数
empty_blocks, -- HWM 以上的空闲块数
num_rows -- 表中的行数（需统计信息准确）
FROM dba_tables
WHERE table_name = 'YOUR_TABLE';

(2) 使用 `DBMS_SPACE` 包

-- 分析段的空间使用详情（包括 HWM 信息）
DECLARE
l_unformatted_blocks NUMBER;
l_unformatted_bytes NUMBER;
l_fs1_blocks NUMBER;
l_fs1_bytes NUMBER;
l_fs2_blocks NUMBER;
l_fs2_bytes NUMBER;
l_fs3_blocks NUMBER;
l_fs3_bytes NUMBER;
l_fs4_blocks NUMBER;
l_fs4_bytes NUMBER;
l_full_blocks NUMBER;
l_full_bytes NUMBER;
BEGIN
DBMS_SPACE.SPACE_USAGE(
segment_owner => 'SCOTT',
segment_name => 'EMP',
segment_type => 'TABLE',
unformatted_blocks => l_unformatted_blocks,
unformatted_bytes => l_unformatted_bytes,
fs1_blocks => l_fs1_blocks, -- 0-25% 空闲块
fs1_bytes => l_fs1_bytes,
fs2_blocks => l_fs2_blocks, -- 25-50% 空闲块
fs2_bytes => l_fs2_bytes,
fs3_blocks => l_fs3_blocks, -- 50-75% 空闲块
fs3_bytes => l_fs3_bytes,
fs4_blocks => l_fs4_blocks, -- 75-100% 空闲块
fs4_bytes => l_fs4_bytes,
full_blocks => l_full_blocks, -- 完全满的块
full_bytes => l_full_bytes
);
DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('HWM 以下的块总数: ' || (l_fs1_blocks + l_fs2_blocks + l_fs3_blocks + l_fs4_blocks + l_full_blocks));
END;

6. HWM 对性能的影响

(1) 全表扫描效率

问题：若 HWM 远高于实际数据量（例如表曾存储 100 万行，删除后剩 1 万行），全表扫描仍需读取 HWM 以下所有块，导致 I/O 浪费。
优化：定期收缩表或重组表以降低 HWM。

(2) 空间浪费

问题：HWM 以上的空闲块无法被其他段复用。
优化：使用 SHRINK SPACE 或导出/导入数据释放空间。

7. HWM 与 ASSM 的关系

ASSM 的优势：
- 引入低 HWM（Low HWM），允许全表扫描跳过部分空闲块。
- 自动管理空间分配，减少碎片。
ASSM 的局限性：
- 无法完全避免 HWM 问题，仍需手动干预优化。

8. 实际案例

场景：某表频繁删除数据，HWM 过高导致查询变慢。

解决方案：

启用行移动并收缩表：

ALTER TABLE orders ENABLE ROW MOVEMENT;
ALTER TABLE orders SHRINK SPACE;

重建索引：

ALTER INDEX orders_pk REBUILD;

收集统计信息：

EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS('SCOTT', 'ORDERS');

HWM 是 Oracle 空间管理的核心机制，直接影响存储利用率和查询性能。
关键操作：
- 定期监控 HWM（通过 DBA_TABLES 或 DBMS_SPACE）。
- 对频繁删除的大表使用 SHRINK SPACE 或 MOVE 操作。
- 结合 ASSM 自动管理，减少手动维护成本。
注意事项：HWM 操作可能锁表，需在业务低峰期执行。