Re: L1 BMB - incorrect freeness status - are they relevant for tables alone?

  • From: Jonathan Lewis <jonathan@xxxxxxxxxxxxxxxxxx>
  • To: Oracle L <oracle-l@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 27 Nov 2019 13:29:28 +0000

As far as sizing and efficiency of indexes is concerned, Oracle doesn't really 
help at all - though if they got rid of the exclusive lock during "analyze 
index validate structure" that would be a big help.

However it's not difficult to write code that produces help information about 
indexes but as you might expect - if you want detail you have to read the index 
blocks.

https://jonathanlewis.wordpress.com/index-efficiency-3/  This one tells you ;
about the number of index entries per leaf block, then summarises to showing 
how many leaf blocks there are with the given numbers of entries.  So an 
indication of uneven usage

https://jonathanlewis.wordpress.com/index-sizing/ If your index stats are up to ;
date this tells you how many leaf blocks there are in each index and how many 
leaf blocks there would be if you rebuilt it at any given percentage.  It's 
very old and has lots of limitations - most particularly it doesn't cater for 
prefix compression.

https://jonathanlewis.wordpress.com/2009/08/17/treedump/  Tells you how to do a ;
treedump - which gets you the index walked in order and a report of rows per 
leaf block in the session's trace file.  (Basically a better option than the 
index_efficiency_3 query but without the summary).

https://jonathanlewis.wordpress.com/2010/03/07/treedump-2/  Post-processing a ;
treedump by reading a trace file as an external table.

https://jonathanlewis.wordpress.com/2010/07/01/index-branches/ Variant on ;
treedump-2 that reports only branch blocks, allowing irregular deletion 
patterns in indexes to become visible.


I'll repeat what I said before about the importance of being aware of potential 
issues so that you are open to spotting the threats when you see a working 
environment.  If you try and anticipate everything that could happen (and don't 
test very carefully) you have to think about all the reasons why you might be 
wrong, or why you may have missed something, or why the thought might be 
irrelevant (or put up with people like me telling you why ...  )

Take, for example, your "marks from 1..100" and 50/50 split.  If the data is 
evenly distributed there are two corollaries:

a) there's no point in having the index at all, it will be quicker to do a 
tablescan for any single value than to use the index. The index may (for 
example) send you to every 10th block in the table - when a single seek and 1MB 
read would get you 128 blocks, which means 12 of the ones you want in  single 
read.

b) Worrying about the index being twice the size it needs to be will (almost 
always) be a minor performance detail because each index block you read might 
result in 200 table block reads - so you would be saving maybe 1/4 of one 
percent of the total I/O by improving the packing of the index.


Regards
Jonathan Lewis


________________________________________
From: Vishnu Potukanuma <vishnupotukanuma@xxxxxxxxx>
Sent: 27 November 2019 12:24
To: Jonathan Lewis
Cc: Oracle L
Subject: Re: L1 BMB - incorrect freeness status - are they relevant for tables 
alone?

Thanks Jonathan,

I was wondering whether we can use this dbms_space as an alternative which is 
very less resource intensive than running a segment advisor to track the space 
saving of an index following an index rebuild or shrink space or coalesce as in 
few environments they disable the automatic advisor tasks and there are few 
other challenges inherent to the way the data is stored in index leaf blocks.

The reason for this thought is because of this:
Usually in an OLTP environment, we add data files when we run out of space and 
as the segment grows, extents at the further points in a data file get 
allocated , which increases the value of ROWID, and as the ROWID is dependent 
on factors such as FILE_id, blockID, position in the block, data_object_id, the 
rowid for a particular key value will always increase when the extents are 
allocated further beyond the current point.

Since the indexed key value is only not incrementing monotonically and have 
finite distinct values most of the time unless unique, which presents a 90-10 
split, which may cause only some unnecessary free space usage, but not the case 
with 50-50 block splits.

the ROWIDs are sorted in the index. This can pose two different challenges.

if the extents are always allocated beyond the current position which is most 
likely the case when the datafiles are added with autoextend on, and the ROWIDs 
increases, the index leaf blocks for a particular key value, will mostly be 
only half full. unless the extent gets allocated below the current position of 
existing indexes only then the key value gets inserted to a leaf block or the 
value that we insert falls in the range. For example, we know that marks can be 
1-100 but never fractions, the index leaf blocks are getting reused only when 
we insert values such as 1.1 or 1.2 which never occur in an application. so the 
usage is only about 50% in these cases.
Unless the applications delete the entries or update the entries of other rows 
with ROWIDs that falls within the range captured by a particular index block.  
if there are mostly inserts and deletes, then the space usage in a leaf block 
in this scenarios will be even less - as PCTFREE is relevant only during index 
creation... this may not pose a challenge when the rowsizes are large in which 
case the clustering factor is almost always high and the number of index blocks 
visited during an index range scan is very less, but his poses a challenge when 
the row sizes are small as the index sizes are large. in which case an index 
range scan ends up performing more consistent gets than required.

This becomes even challenging to answer why the consistent gets for a 
particular index key value is high or less, as it reads many index blocks. this 
is when the extents gets allocated below the current position of the extent as 
the ROWID will be less, in this case the chances of index leaf blocks being 
used is far good, and this can again pose two challenges, even though the 
uniform distribution of values, the consistent gets for each value can differ 
significantly. coalesce and shrink space provides a better alternative in these 
cases, in consolidating the leaf blocks to get the consistent gets uniform 
provided uniform distribution of values.

To mitigate this we dont have a parameter that can control how a block split 
happens, as this gives us more control over redo generation during block splits 
and space wastage if we know the workload all well, and could be related to 
balancing the b-tree not sure or it might be more guesstimate looking at the 
worst case scenario..

i mean coalesce is a better option considering a rebuild as it requires 
additional space but this prevents index prefetching as the blocks are stored 
at random locations, and rebuild can help read the index leaf blocks that are 
adjacent in one go but the saving in terms of IOPS may be less but provided the 
SQL statements are executed more frequently this poses a challenge with 
coalesce.

Thanks,
Vishnu

On Wed, Nov 27, 2019 at 4:46 PM Jonathan Lewis 
<jonathan@xxxxxxxxxxxxxxxxxx<mailto:jonathan@xxxxxxxxxxxxxxxxxx>> wrote:

L1 BMB are used to track usage for index blocks, but they only record 2 states: 
FULL or FS2

If an index (leaf) block has some entries it doesn't matter how much free space 
it has, you can only insert a new entry into it if the entry is supposed to be 
in that leaf block, so any attempt to show how much free space is available is 
a waste of time.  The only interesting conditions are (a) it's got some entries 
in it (FULL) or (b) it's got no entries left in it and could be re-used 
somewhere else in the index (FS2).

Note - an index leaf block is left in the index structure even if it's 
completely empty until such time as Oracle needs to add a new leaf block to the 
index, then the block can be detached from its current location and reused in a 
new location.  This is also true for freelist management, where an index block 
could be both on a free list and in the structure at the same time.

Regards
Jonathan Lewis

________________________________________
From: oracle-l-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:oracle-l-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<oracle-l-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:oracle-l-bounce@xxxxxxxxxxxxx>> on behalf 
of Vishnu Potukanuma 
<vishnupotukanuma@xxxxxxxxx<mailto:vishnupotukanuma@xxxxxxxxx>>
Sent: 27 November 2019 11:03
To: Oracle L
Subject: L1 BMB - incorrect freeness status - are they relevant for tables 
alone?

Hi,

Background:
L1BMB is used to track the freeness of a data block in the extent that this 
block manages and indicates whether the block is full or how much space usage 
there is, this is accurate when it comes to table but for indexes, it doesn't 
actually say whether the space is full or not.

create table temp(roll number, name varchar2(20), mark1 number);
create index idx on temp(mark1);
insert into temp select rownum, dbms_random.string(0,20), 
round(dbms_random.value(0,100)) from dual connect by level < 1000000;
commit;
exec dbms_stats.gather_table_stats('VISHNU','TEMP',CASCADE=>TRUE);
alter system flush buffer_cache;

During the entire load I checked how many block splits were happening and what 
kind of block splits were occurring:
NAME      VALUE
---------------------------------------------------------------- ----------
leaf node splits       3373
leaf node 90-10 splits  0
branch node splits  7
root node splits  1

most are basically 50-50 block splits. and the total number of blocks of that 
index is
SQL> select sum(blocks) from dba_extents where segment_name='TEMP_IDX';
SUM(BLOCKS)
-----------
       3456

now that I have loaded the data, when i check the space usage of the blocks 
using the dbms_space.space_usage to see the freeness status it showed the 
following:
FS1 Bytes (at least 0 to 25% free space) = 0
FS1 Blocks(at least 0 to 25% free space) = 0
FS2 Bytes (at least 25 to 50% free space)= 376832
FS2 Blocks(at least 25 to 50% free space)= 46
FS3 Bytes (at least 50 to 75% free space) = 0
FS3 Blocks(at least 50 to 75% free space) = 0
FS4 Bytes (at least 75 to 100% free space) = 0
FS4 Blocks(at least 75 to 100% free space)= 0
Full Blocks in segment = 3222
Full Bytes in segment  = 26394624

it said only 46 blocks have a free space and about 3222 blocks are full, this 
cannot be true, since the data is loaded into a mark1 column and there are more 
block splits that resulted in 50-50 block splits.

the tablespace is auto-allocate so I randomly took a extent which is 1MB of 
size so that a L1BMB tracks the freeness status of the blocks in that extent. 
Interestingly the L1BMB freeness status is as follows:
  --------------------------------------------------------
  DBA Ranges :
  --------------------------------------------------------
   0x01c02980  Length: 64     Offset: 0

   0:Metadata   1:Metadata   2:FULL   3:FULL
   4:FULL   5:FULL   6:FULL   7:FULL
   8:FULL   9:FULL   10:FULL   11:FULL
   12:FULL   13:FULL   14:FULL   15:FULL
   16:FULL   17:FULL   18:FULL   19:FULL
   20:FULL   21:FULL   22:FULL   23:FULL
   24:FULL   25:FULL   26:FULL   27:FULL
   28:FULL   29:FULL   30:FULL   31:FULL
   32:FULL   33:FULL   34:FULL   35:FULL
   36:FULL   37:FULL   38:FULL   39:FULL
   40:FULL   41:FULL   42:FULL   43:FULL
   44:FULL   45:FULL   46:FULL   47:FULL
   48:FULL   49:FULL   50:FULL   51:FULL
   52:FULL   53:FULL   54:FULL   55:FULL
   56:FULL   57:FULL   58:FULL   59:FULL
   60:FULL   61:FULL   62:FULL   63:FULL

All the blocks are full? now i checked dumped a index block, from that extent 
to see the index leaf block header whether the space usage mentioned in the 
L1BMB is actually accurate.

End dump data blocks tsn: 4 file#: 7 minblk 10624 maxblk 10624
[oracle@oracle trace]$ alter system dump datafile ^C
[oracle@oracle trace]$ ss
SQL*Plus: Release 19.0.0.0.0 - Production on Wed Nov 27 10:41:30 2019
Version 19.5.0.0.0
Copyright (c) 1982, 2019, Oracle.  All rights reserved.
Connected to:
Oracle Database 19c Enterprise Edition Release 19.0.0.0.0 - Production
Version 19.5.0.0.0
SQL> alter system dump datafile 7 block 10639;

the dump says:
kdxcolev 0
KDXCOLEV Flags = - - -
kdxcolok 0
kdxcoopc 0x80: opcode=0: iot flags=--- is converted=Y
kdxconco 2
kdxcosdc 2
kdxconro 314 ---> number of entries in the leaf block.
kdxcofbo 664=0x298 --> offset for starting free space in the block.
kdxcofeo 4264=0x10a8 --> similarly marker to point the end of free space.
kdxcoavs 3600
kdxlespl 0
kdxlende 0
kdxlenxt 29374428=0x1c037dc
kdxleprv 29370843=0x1c029db
kdxledsz 0
kdxlebksz 8032
row#0[4552] flag: -------, lock: 0, len=12
col 0; len 2; (2):  c1 49
col 1; len 6; (6):  01 c0 2f 67 00 18
row#1[4564] flag: -------, lock: 0, len=12

Obviously there is free space in the block as indicated in the index leaf block 
header dump.
Can someone please tell me whether the L1 BMB blocks are used to track freeness 
status for tables alone and not for indexes?

Thanks,
Vishnu

--
//www.freelists.org/webpage/oracle-l


Other related posts: