Particionado de tablas en Oracle

En una entrada anterior del blog vimos los conceptos básicos del particionado de tablas y como se podian llevar a la práctica utilizando MySql. Incluso hicimos una comparativa de tiempos de respuesta con una tabla de 1 millón de registros con y sin particionado.

Vamos a ver ahora como implementa Oracle el particionado y algunos ejemplos prácticos de creación de tablas particionadas. Como ya vimos, el particionado es una técnica de optimización que pretende mejorar los tiempos de respuesta de las consultas, y que puede ser especialmente útil en un sistema DW donde las tablas de hechos pueden ser muy grandes.

Tipos de Particionado en Oracle

El particionado fue introducido por primera vez en la versión 8 de Oracle, como una nueva característica DW para la gestión de grandes cantidades de información, y para facilitar la tarea de los administradores de bases de datos. Dependiendo de la versión de Oracle en la que estemos, tenemos diferentes tipos de particionado disponibles:

• Oracle 8.0: particionado Range.
   
• Oracle 8i: además del particionado Range se añaden los tipos Hash y Composite.
• Oracle 9iR2/10g: se amplian con el tipo List y se permiten nuevas combinaciones de tipos en el particionado Composite.
• Oracle 11g: se introducen las columnas virtuales para particionar(que no existen fisicamente en la tabla), así como el particionado de Sistema (donde podemos gestionar directamente en que partición de la tabla se insertan los registros) y el particionado por Intervalos.

Particionado de Tablas en Oracle

Basicamente, el particionado se realiza utilizando una clave de particionado (partitioning key), que determina en que partición de las existentes en la tabla van a residir los datos que se insertan. Oracle también permite realizar el particionado de indices y de tablas organizadas por indices. Cada partición ademas puede tener sus propias propiedades de almacenamiento. Las tablas particionadas aparecen en el sistema como una única tabla, realizando el sistema la gestión automatica de lectura y escritura en cada una de las particiones (excepto  para el caso de la partición de Sistema introducida en la versión 11g). La definición de las particiones se indica en la sentencia de creación de las tablas, con la sintaxis oportuna para cada uno de los tipos.

• Particionado Range: la clave de particionado viene determinada por un rango de valores, que determina la partición donde se almacenara un valor.
• Particionado Hash: la clave de particionado es una función hash, aplicada sobre una columna, que tiene como objetivo realizar una distribución equitativa de los registros sobre las diferentes particiones. Es útil para particionar tablas donde no hay unos criterios de particionado claros, pero en la que se quiere mejor el rendimiento.
• Particionado List: la clave de particionado es una lista de valores, que determina cada una de las particiones.
• Particionado Composite: los particionados anteriores eran del tipo simples (single o one-level), pues utilizamos un unico método de  particionado sobre una o mas columnas. Oracle nos permite utilizar metodos de particionado compuestos, utilizando un primer particionado de un tipo determinado, y luego para cada particion, realizar un segundo nivel de particionado utilizando otro metodo. Las combinaciones son las siguientes (se han ido ampliando conforme han ido avanzando las versiones): range-hash, range-list, range-range, list-range, list-list, list-hash y hash-hash (introducido en la versión 11g).
• Particionado Interval: tipo de particionado introducido igualmente en la versión 11g. En lugar de indicar los rangos de valores que van a determinar como se realiza el particionado, el sistema automáticamente creara las particiones cuando se inserte un nuevo registro en la b.d. Las técnicas de este tipo disponible son Interval, Interval List, Interval Range e Interval Hash (por lo que el particionado Interval es complementario a las técnicas de particionado vistas anteriormente).
• Particionado System: se define la tabla particionada indicando las particiones deseadas, pero no se indica una clave de particionamiento. En este tipo de particionado, se delega la gestión del particionado a las aplicaciones que utilicen la base de datos (por ejemplo, en las sentencias sql de inserción deberemos de indicar en que partición insertamos los datos).

Referente al particionado, y como característica interesante, Oracle nos permite definir sentencias SQL del tipo DML haciendo referencia a las particiones. Es lo que llaman nombres de tabla con extension de partición (partition-extended table names). Por ejemplo, podremos hacer un select sobre una tabla particionada indicando en la sintaxis la partición de la queremos que se haga lectura. Por ejemplo:

SELECT * FROM schema.table PARTITION(part_name);

Esto es igualmente válido para las sentencias INSERT, UPDATE, DELETE, LOCK TABLE. Esta sintaxis nos proporciona una forma simple de acceder a las particiones individuales como si fueran tablas, y utilizarlas, por ejemplo, para la creación de vistas (utilizando la vista en lugar de la tabla), lo que nos puede ser util en muchas situaciones.

Vamos a ver un ejemplo de construcción de cada uno de los tipos de particionado.

Particionado Range

Esta forma de particionamiento requiere que los registros estén identificado por un “partition key”  relacionado por un predefinido rango de valores. El valor de las columnas “partition key” determina la partición a la cual pertenecerá el registro.

CREATE TABLE sales
  ( prod_id       NUMBER(6)
  , cust_id       NUMBER
  , time_id       DATE
  , channel_id    CHAR(1)
  , promo_id      NUMBER(6)
  , quantity_sold NUMBER(3)
  , amount_sold   NUMBER(10,2)
  )
 PARTITION BY RANGE (time_id)
 ( PARTITION sales_q1_2006 VALUES LESS THAN (TO_DATE('01-APR-2006','dd-MON-yyyy'))     TABLESPACE tsa
 , PARTITION sales_q2_2006 VALUES LESS THAN (TO_DATE('01-JUL-2006','dd-MON-yyyy'))    TABLESPACE tsb
 , PARTITION sales_q3_2006 VALUES LESS THAN (TO_DATE('01-OCT-2006','dd-MON-yyyy'))    TABLESPACE tsc
 , PARTITION sales_q4_2006 VALUES LESS THAN (TO_DATE('01-JAN-2007','dd-MON-yyyy'))    TABLESPACE tsd
 );

Este tipo de particionamiento esta mejor situado cuando se tiene datos que tienen rango lógicos y que pueden ser distribuidos por este. Ej. Mes del Año o un valor numérico.

Particionado Hash

Los registros de la tabla tienen su localización física determinada aplicando un valor hash a la columna del partition key. La funcion hash devuelve un valor automatico que determina a que partición irá el registro. Es una forma automática de balancear el particionado. Hay varias formas de construir este particionado. En el ejemplo siguiente vemos una definición sin indicar los nombres de las particiones (solo el número de particiones):

CREATE TABLE dept (deptno NUMBER, deptname VARCHAR(32))
     PARTITION BY HASH(deptno) PARTITIONS 16;

Igualmente, se pueden indicar los nombres de cada particion individual o los tablespaces donde se localizaran cada una de ellas:

CREATE TABLE dept (deptno NUMBER, deptname VARCHAR(32))
     STORAGE (INITIAL 10K)
     PARTITION BY HASH(deptno)
       (PARTITION p1 TABLESPACE ts1, PARTITION p2 TABLESPACE ts2,
        PARTITION p3 TABLESPACE ts1, PARTITION p4 TABLESPACE ts3);

Particionado List

Este tipo de particionado fue añadido por Oracle en la versión 9, permitiendo determinar el particionado según una lista de valores definidos sobre el valor de una columna especifica.

CREATE TABLE sales_list (salesman_id NUMBER(5), salesman_name VARCHAR2(30),
sales_state VARCHAR2(20),
sales_amount NUMBER(10),
sales_date DATE)
PARTITION BY LIST(sales_state)
(
PARTITION sales_west VALUES('California', 'Hawaii'),
PARTITION sales_east VALUES ('New York', 'Virginia', 'Florida'),
PARTITION sales_central VALUES('Texas', 'Illinois')
PARTITION sales_other VALUES(DEFAULT)
);

Este particionado tiene algunas limitaciones, como que no soporta múltiples columnas en la clave de particionado (como en los otros tipos), los valores literales deben ser únicos en la lista, permitiendo el uso del valor NULL (aunque no el valor MAXVALUE, que si puede ser utilizado en particiones del tipo Range). El valor DEFAULT sirve para definir la partición donde iran el resto de registros que no cumplen ninguna condición de las diferentes particiones.

Particionado Composite

Este tipo de particionado es compuesto, pues se conjuga el uso de dos particionados a la vez. Veamos un ejemplo utilizando el tipo RANGE y el HASH. En primer lugar, hace un particionado del tipo RANGE utilizando rangos de años. En segundo lugar, para cada partición definida por cada año, hacemos un segundo particionado (subparticion) del tipo aleatorio (HASH) por el valor de otra columna:

  
  CREATE TABLE TAB2 (ord_id     NUMBER(10),
     ord_day    NUMBER(2),
     ord_month  NUMBER(2),
     ord_year   NUMBER(4)
     )
  PARTITION BY RANGE(ord_year)
  SUBPARTITION BY HASH(ord_id)
  SUBPARTITIONS 8
   ( PARTITION q1 VALUES LESS THAN(2001)
     ( SUBPARTITION q1_h1 TABLESPACE TBS1,
       SUBPARTITION q1_h2 TABLESPACE TBS2,
       SUBPARTITION q1_h3 TABLESPACE TBS3,
       SUBPARTITION q1_h4 TABLESPACE TBS4
     ),
     PARTITION q2 VALUES LESS THAN(2002) 
     ( SUBPARTITION q2_h5 TABLESPACE TBS5,
       SUBPARTITION q2_h6 TABLESPACE TBS6,
       SUBPARTITION q2_h7 TABLESPACE TBS7,
       SUBPARTITION q2_h8 TABLESPACE TBS8
     ),
     PARTITION q3 VALUES LESS THAN(2003) 
     ( SUBPARTITION q3_h1 TABLESPACE TBS1,
       SUBPARTITION q3_h2 TABLESPACE TBS2,
       SUBPARTITION q3_h3 TABLESPACE TBS3,
       SUBPARTITION q3_h4 TABLESPACE TBS4
     ),
     PARTITION q4 VALUES LESS THAN(2004)
     ( SUBPARTITION q4_h5 TABLESPACE TBS5,
       SUBPARTITION q4_h6 TABLESPACE TBS6,
       SUBPARTITION q4_h7 TABLESPACE TBS7,
       SUBPARTITION q4_h8 TABLESPACE TBS8
     )
   )

Las combinaciones permitidas son las siguientes (se han ido ampliando conforme han ido avanzando las versiones de Oracle): range-hash, range-list, range-range, list-range, list-list, list-hash y hash-hash (introducido en la versión 11g).

Particionado Composite en Oracle

Particionado Interval

El particionado Interval ha sido introducido en la versión 11g para habilitar un mantenimiento de particiones desasistido. Normalmente, cuando realizamos un particionado sobre una tabla, indicamos una lista de valores o rangos para crear de antemano las particiones.  Posteriormente, ajustamos la definición de las particiones para incluir nuevas para nuevos rangos o valores. Con las particiones Interval, preparamos  para que Oracle cree las particiones de forma automática cuando lo necesite. Básicamente, se define un intervalo y una directiva para decirle a Oracle como se tiene que comportar. Veamos un ejemplo:

 CREATE TABLE T_11G(C1 NUMBER(38,0),
 C2 VARCHAR2(10),
 C3 DATE)
 PARTITION BY RANGE (C3) INTERVAL (NUMTOYMINTERVAL(1,'MONTH'))
 (PARTITION P0902 VALUES LESS THAN (TO_DATE('2009-03-01 00:00:00','YYYY-MM-DD HH24:MI:SS')));

Hemos creado una partición base, y con lo especificado en Interval definimos como gestionar la creación automática de nuevas particiones. La posibilidad de definir un intevalo y que Oracle se encargue de crear las particiones a medida que se vayan necesitando resulta muy interesante para facilitar el mantenimiento y administración de particiones.

Particionado System

Una de las nuevas funcionalidades introducida en la version 11g es el denominado partitioning interno o de sistema. En este particionado Oracle no realiza la gestión del lugar donde se almacenaran los registros, sino que seremos nosotros los que tendremos que indicar en que partición se hacen las inserciones.

create table t (c1 int,
                c2 varchar2(10),
                c3 date)
     partition by system
    (partition p1,
     partition p2,
     partition p3);

Si hicieramos un insert sobre la tabla (por ejemplo, insert into t values (1,’A',sysdate);), daría error, siendo la instrucción a ejecutar correcta la siguiente:

insert into t partition (p3) values (1,’A',sysdate);

Puede ser util este particionado para aplicaciones donde nos interesa ser nosotros lo que gestionamos la forma en la que se realiza el particionado (lógica de aplicación).

Uso de columnas virtuales para particionar

En la versión 11g se pueden definir en las tablas columnas virtuales (no existen físicamente). Ademas estas columnas se pueden utilizar para realizar particionado sobre ellas. La forma de crear una tabla con columnas de este tipo sería la siguiente:

create table t (c1 int,
                c2 varchar2(10),
                c3 date,
                c3_v char(1)
                generated always as
                (to_char(c3,'d')) virtual
                )
 partition by list (c3_v)
  (partition p1 values ('1'),
   partition p2 values ('2'),
   partition p3 values ('3'),
   partition p4 values ('4'),
   partition p5 values ('5'),
   partition p6 values ('6'),
   partition p7 values ('7') );

Os recomiendo la lectura de la entrada del blog OraMDQ donde Pablo Rovedo habla en profundidad sobre las nuevas funcionalidades de particionado de la version 11g de Oracle, incluyendo unos completos ejemplos prácticos.

Gestión del particionado.

La gestión del particionado es totalmente dinámica, de forma que se podrán añadir particiones a una tabla particionada existente, juntar o borrar particiones, convertir una particion en una tabla no particionada, partir una partición en dos (Splitting), hacer un truncate (borra los datos de la partición pero deja la estructura). También podemos mover una partición de un tablespace a otro, renombrarla, etc. Os recomiendo la lectura de blog Bases de Datos y Tecnología donde se explican en detalle algunas de estas operaciones, así como el  blog Database Design que también habla sobre el tema).

El particionado en Oracle tiene muchas mas funcionalidades de las que podeis ampliar información en la propia documentación online del fabricante (Oracle 10g y Oracle 11g)

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Vistas Materializadas

Otra funcionalidad muy interesante de Oracle y que nos puede ser util cuando estemos construyendo un sistema de Business Intelligence son las Vistas Materializadas. Las vistas materializadas son un tipo de vistas especiales, en las que, ademas de guardarse la definición de esta (como es habitual en todos los sistemas de gestión de bases de datos), también se guardan los datos. También se determina en su definición cuando se va a realizar el refresco del contenido de la “vista”. Nos pueden ser muy utiles para la creación de tablas sumarizadas en un DW o para la creación de tablas intermedias. Os recomiendo la lectura de este artículo de dataprix.com donde se habla de este tema.