Dienstag, 23. September 2014

Ergebniscache für TEXT-Abfragen: Oracle12c TEXT Query Filter Cache

Heute geht es um den mit Oracle12c neu eingeführten Query Filter Cache. Das ist ein Ergebnis-Cache, speziell für Oracle TEXT Abfragen. Ergebnisse von Oracle TEXT-Abfragen werden - ganz ähnlich zum "normalen" SQL Result Cache - in einem separaten Hauptspeicherbereich abgelegt bei Bedarf wiederverwendet. Kann ein Ergebnis aus dem Cache geholt werden, muss die eigentliche Oracle TEXT Abfrage nicht mehr ausgeführt werden; die Antwortzeit sollte dann wesentlich besser sein.
Gut geeignet ist der Query Filter Cache zum nachträglichen Filtern von Abfrageergebnissen. Dabei kann es um das Anwenden von Zugriffsregeln gehen (Sicherheit); aber auch Anwendungen, die die nachträgliche An- und Abwahl von Dokumentkategorien erlauben, können so durch einen Ergebniscache unterstützt werden. Denn jede An- oder Abwahl einer Kategorie (bspw. durch Setzen einer Checkbox in der Anwendung) führt ja zu einer erneuten Ausführung der Query. Nutzt man den Query Filter Cache, so müssen die Ergebnisse nur noch aus dem Cache geholt und nachgefiltert werden. Das folgende Beispiel stellt den Query Filter Cache vor - los geht's wie immer mit dem Erstellen einer Tabelle.
create table texttabelle(
  id          number(10),
  ressort     varchar2(20),
  dokument    clob
)
/

insert into texttabelle values ( 1, 'Politik',    'A-Partei gewinnt Wahl in Hansestadt');
insert into texttabelle values ( 2, 'Panorama',   'Terror in Nahost: Kriminalität steigt immer weiter an');
insert into texttabelle values ( 3, 'Wirtschaft', 'Wirtschaft: Erneuter Gewinnzuwachs in diesem Jahr');
insert into texttabelle values ( 4, 'Sport',      'Olympia rückt näher: Der Fackellauf ist in vollem Gange');
insert into texttabelle values ( 5, 'Politik',    'Wer wird US-Präsident? Obama und Clinton machen Wahlkampf');
insert into texttabelle values ( 6, 'Politik',    'Papst bestürzt über jüngsten Skandal!');
insert into texttabelle values ( 7, 'USA',        'Wahlkampf in den USA: Clinton und Obama LIVE zu sehen');
insert into texttabelle values ( 8, 'Wirtschaft', 'Software-Kenntnisse werden immer wichtiger');
insert into texttabelle values ( 9, 'Wirtschaft', 'Umfrage:  Alle wollen mehr Geld!');
insert into texttabelle values (10, 'Panorama',   'Der Papst liest seine erste Messe in den USA!');

commit
/
In der Spalte DOKUMENT soll gesucht werden, anhand der Spalte RESSORT soll dann nachträglich gefiltert werden. Um den Query Filter Cache nutzen zu können, muss eine explizite Storage Preference erstellt und im Index genutzt werden. Dabei wird die Größe des Cache mit dem Attribut QUERY_FILTER_CACHE_SIZE in Bytes angegegen. Dieser Speicherbereich wird dann in der SGA allokiert - die Größe sollte also mit Bedacht - und nach Absprache mit dem DBA bestimmt werden.
begin
 ctx_ddl.create_preference('my_idx_storage', 'basic_storage');
 ctx_ddl.set_attribute('my_idx_storage', 'query_filter_cache_size', '10M');
end;
/  
 

create index idx_text on texttabelle (dokument)
indextype is ctxsys.context
filter by ressort
parameters ('storage my_idx_storage sync (on commit)')
/
Die Data Dictionary View CTX_FILTER_CACHE_STATISTICS gibt Informationen über den Cache - Zu Beginn stehen alle Einträge natürlich auf Null.
SQL> select * from ctx_filter_cache_statistics

FCS_INDEX_OWNER FCS_INDEX_NAME FCS_PARTITION_NAME   FCS_SIZE FCS_ENTRIES FCS_REQUESTS   FCS_HITS
--------------- -------------- ------------------ ---------- ----------- ------------ ----------
TEXT            IDX_TEXT                                   0           0            0          0
Nun geht es daran, den neuen Cache zu nutzen. Das geschieht zunächst, ganz normal, mit Hilfe des Oracle TEXT SQL-Operators CONTAINS. In diesem wird nun aber die spezielle Abfragefunktion CTXFILTERCACHE verwendet - und zwar wie folgt.
select * from texttabelle 
where contains(dokument, 'ctxfiltercache((Wirtschaft), true, true)') > 0;

        ID RESSORT              DOKUMENT
---------- -------------------- ---------------------------------------------------------------------------
         3 Wirtschaft           Wirtschaft: Erneuter Gewinnzuwachs in diesem Jahr
Der neue Cache wird also mit dem Schlüsselwort CTXFILTERCACHE explizit angesprochen. Der erste Parameter (Wirtschaft) ist die Text-Query, die anderen beiden bestimmen das Verhalten des Cache näher. Der zweite Parameter (true) legt fest, ob der SCORE-Wert eines Ergebnisses ebenfalls im Cache abgelegt werden soll. Standardmäßig steht dieser Parameter auf FALSE: Ein aus dem Cache geholtes Ergebnis hat dann einen Score von 100. Wird der Parameter, wie oben, auf TRUE gesetzt, werden die SCORE-Werte ebenfalls in den Cache gelegt und wiederverwendet. Der dritte Parameter bestimmt, ob nur die "TOP-N"-Ergebnisse in den Cache gelegt werden sollen - wieviele das sind, bestimmt die Datenbank automatisch; eine manuelle Festlegung ist nicht möglich. Um TOP-N auf TRUE zu setzen, muss auch der zweite SCORE-Parameter auf TRUE gesetzt sein. Die Dokumentation enthält nähere Details.
Nach der ersten Ausführung der Query kann man anhand der Statistik-View schon erkennen, dass mit dem Cache gearbeitet wurde.
SQL> select * from ctx_filter_cache_statistics

FCS_INDEX_OWNER FCS_INDEX_NAME FCS_PARTITION_NAME   FCS_SIZE FCS_ENTRIES FCS_REQUESTS   FCS_HITS
--------------- -------------- ------------------ ---------- ----------- ------------ ----------
TEXT            IDX_TEXT                               13096           1            1          0
Anhand von FCS_ENTRIES sieht man, dass nun eine Abfrage mit dem Cache gearbeitet hat. Es erfolgte eine Anfrage an den Cache (FCS_REQUESTS), aber da die Abfrage zum ersten Mal abgesetzt wurde, ergab sich noch kein Hit (FCS_HITS). Anders sieht es aus, wenn man die Abfrage nochmals absetzt: Nun ergeben sich zwei Anfragen und ein Cache-Hit. Die Abfrage wurde also aus dem Cache bedient.
SQL> select * from ctx_filter_cache_statistics

FCS_INDEX_OWNER FCS_INDEX_NAME FCS_PARTITION_NAME   FCS_SIZE FCS_ENTRIES FCS_REQUESTS   FCS_HITS
--------------- -------------- ------------------ ---------- ----------- ------------ ----------
TEXT            IDX_TEXT                               13096           1            2          1
Nun zu einem der eigentlichen Anwendungsfälle. Wir suchen in der oberen Tabelle nach Obama.
SQL> select * from texttabelle where contains(dokument,  'ctxfiltercache((Obama), true, true)') > 0 ;

        ID RESSORT              DOKUMENT
---------- -------------------- ----------------------------------------------------------------------------
         5 Politik              Wer wird US-PrSsident? Obama und Clinton machen Wahlkampf
         7 USA                  Wahlkampf in den USA: Clinton und Obama LIVE zu sehen

2 Zeilen ausgewählt.

SQL> select * from ctx_filter_cache_statistics;

FCS_INDEX_OWNER FCS_INDEX_NAME FCS_PARTITION_NAME   FCS_SIZE FCS_ENTRIES FCS_REQUESTS   FCS_HITS
--------------- -------------- ------------------ ---------- ----------- ------------ ----------
TEXT            IDX_TEXT                               13096           1            1          0

1 Zeile wurde ausgewählt.
Diese Abfrage liefert Ergebnisse aus zwei Ressorts. Wieder haben wir einen Request an den Cache und (noch) keinen Hit. Nun nehmen wir aber an, dass der Anwender in der Benutzeroberfläche in der Checkbox für die Ressorts klickt - und zwar wählt er das Ressort "USA" ab. Das führt zu einer neuen Query, bei der ein SDATA-Ausdruck anstelle einer AND-Verknüpfung auf SQL-Ebene verwendet wird. Dies dient der Vermeidung von Mixed Queries - was bei der Arbeit mit Oracle TEXT generell zu empfehlen ist (siehe Blog Posting Abfrage-Optimierung mit Composite Domain Index).
select * from texttabelle where contains(
  dokument,  
  'ctxfiltercache((Obama), true, true) and sdata(ressort = ''Politik'')'
) > 0;

        ID RESSORT              DOKUMENT
---------- -------------------- --------------------------------------------------------------------------------
         5 Politik              Wer wird US-PrSsident? Obama und Clinton machen Wahlkampf

1 Zeile wurde ausgewählt.

SQL> select * from ctx_filter_cache_statistics;

FCS_INDEX_OWNER FCS_INDEX_NAME FCS_PARTITION_NAME   FCS_SIZE FCS_ENTRIES FCS_REQUESTS   FCS_HITS
--------------- -------------- ------------------ ---------- ----------- ------------ ----------
TEXT            IDX_TEXT                               13096           1            2          1

1 Zeile wurde ausgewählt.
Obgleich die Gesamt-Abfrage eine andere war, wurde der Cache angefragt und genutzt. Der Query Filter Cache ist also eine gute Unterstützung für das nachträgliche Filtern von Oracle TEXT Abfrageergebnissen, wie es in vielen Anwendungen mittlerweile Standard ist.
Der Filter Cache muss in der Anwendung jedoch explizit angesprochen werden; eine automatische Nutzung für existierende Anwendungen ist nicht möglich - dazu sind die möglichen Seiteneffekte, speziell beim Score, einfach zu wesentlich. Solange also CTXFILTERCACHE nicht innerhalb CONTAINS verwendet wird, wird auch kein Cache genutzt. Als Entwickler muss man eine explizite Entscheidung für die Nutzung des Cache treffen und dies die CONTAINS-Abfragen entsprechend kodieren.

Kommentare:

MS hat gesagt…

Wird dieses Feature auch in der Oracle Standard Edition One angeboten?


Gruß
MS

Carsten Czarski hat gesagt…

Hallo MS,

ja - Oracle TEXT ist komplett Bestandteil der Standard Edition. Und diese Funktion ist etwas ganz anderes als der "normale" SQL Query Result Cache welcher in der Tat Teil der Enterprise Edition ist.

Beste Grüße

Carsten

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