Oracle DB管理内存（1）

 描述SGA 中的内存组件

• 实施自动内存管理

• 手动配置SGA 参数

• 配置自动PGA 内存管理

• 内存管理：概览

DBA 必须将内存管理视为其工作中至关重要的部分，因为：

• 可用内存空间量有限

• 为某些类型的功能分配更多内存可提高整体性能

• 自动优化的内存分配通常是正确的配置，但特定环境甚至短期情况下可能需要特别注意

由于数据库服务器上的可用内存量有限，因此，对于Oracle DB 实例，必须注意内存的分配情况。如果将过多的内存分配给没有此需求的特定区域使用，则很可能导致其它功能区没有足够的内存，无法以最优方式工作。采用自动确定和维护内存分配的功能，极大地简化了该项任务。但是，要实现系统内存最佳利用，即使是自动优化的内存也需要进行监控，有时可能还需要某种程度的手动配置。

• 复查Oracle DB 内存结构

复查Oracle DB 内存结构

Oracle DB 创建并使用内存结构来满足多种用途。例如，内存可以存储正在运行的程序代码、用户间共享的数据以及每个已连接的用户的专用数据区域。

一个实例有两个关联的基本内存结构：

• 系统全局区(SGA) ：一组共享的内存结构（称为 SGA 组件），其中包含一个 Oracle DB 实例的数据和控制信息。SGA 在所有服务器和后台进程之间共享。SGA 中存储的数据的示例包括高速缓存的数据块和共享SQL 区域。

• 程序全局区(PGA) ：包含服务器进程或后台进程的数据及控制信息的内存区域。PGA 是Oracle DB 在服务器进程或后台进程启动时创建的非共享内存。服务器进程对PGA 的访问是独占的。每个服务器进程和后台进程都具有自己的PGA 。

SGA 是包含实例的数据和控制信息的内存区。SGA 包含以下数据结构：

• 共享池：用于缓存可在用户间共享的各种构造

• 数据库缓冲区高速缓存：用于缓存从数据库中检索到的数据块

• 保留缓冲池：一种经过优化的专用数据库缓冲区高速缓存，用于长时间在内存中保留数据块

• 回收缓冲池：一种经过优化的专用数据库缓冲区高速缓存，用于从内存中快速回收或删除数据块

• nK  缓冲区高速缓存：几种专用数据库缓冲区高速缓存之一，用于存放与默认数据库块大小不同的块大小

• 重做日志缓冲区：用来缓存用于恢复实例的重做信息，直到可以将其写入磁盘中存储的物理重做日志文件

• 大型池：可选区域，用于为某些大型进程（如 Oracle  备份和恢复操作）和I/O  服务器进程分配较大的内存空间

• Java 池：用于存储Java 虚拟机(JVM)  中特定会话的所有 Java 代码和数据.

• 流池：Oracle Streams 使用它来存储捕获和应用所需的信息.

使用Oracle EnterpriseManager 或SQL*Plus 启动实例时，会显示为SGA 分配的内存量。

程序全局区(PGA)  是一个内存区，其中包含每个服务器进程的数据及控制信息。Oracle Server  进程为客户机请求提供服务。每个服务器进程都有在服务器进程启动时创建的自己专用的PGA 。PGA 只能由相应的服务器进程访问，并且只有代表该服务器进程的 Oracle 代码可对其进行读取和写入。PGA 分为两个主要区域：堆栈空间和用户全局区(UGA) 。

使用动态SGA 基础结构，可以在不关闭实例的情况下更改数据库缓冲区高速缓存、共享池、大型池、Java 池和流池的大小。

Oracle DB 使用初始化参数来创建和管理内存结构。管理内存的最简单方法是允许数据库自动管理和优化内存。在大多数平台上，要实现此目的，只需设置目标内存大小初始化参数( MEMORY_TARGET )  和最大内存大小初始化参数( MEMORY_MAX_TARGET)。

• 缓冲区高速缓存

缓冲区高速缓存

通过指定DB_CACHE_SIZE 参数的值，可以配置缓冲区高速缓存。缓冲区高速缓存可存放数据文件中块大小为DB_BLOCK_SIZE 的数据块的副本。缓冲区高速缓存是SGA 的一部分，因此所有用户都可以共享这些块。服务器进程将数据文件中的数据读入缓冲区高速缓存。为了提高性能，服务器进程有时在一个读操作中会读取多个块。然后由DBW n 进程将数据从缓冲区高速缓存写入数据文件。为提高性能，DBW n 在一个写操作中会写入多个块。

在任何给定时间，缓冲区高速缓存都可能会存放一个数据库块的多个副本。虽然该块只存在一个当前副本，但为了满足查询需要，服务器进程可能需要根据过去的映像信息构造读一致性副本。这称为读一致性(CR) 块。

最近最少使用(LRU)  列表可反映缓冲区的使用情况。缓冲区将依据其被引用时间的远近和引用频率进行排序。因此，最经常使用且最常用的缓冲区将列在最近最常使用一端。传入的块先被复制到最近最少使用一端的缓冲区中，然后该缓冲区将被指定到列表中央，作为起点。从这个起点开始，缓冲区根据使用情况在列表中上下移动。

缓冲区高速缓存中的缓冲区可以处于以下四种状态之一：

• 已连接：当前正将该块读入高速缓存或正在写入该块。其它会话正等待访问该块。

• 干净的：该缓冲区目前未连接，如果其当前内容（数据块）将不再被引用，则可以立即执行过期处理。这些内容与磁盘保持同步，或者缓冲区包含块的读一致性快照。

• 空闲/未使用：缓冲区因实例刚启动而处于空白状态。此状态与“干净”状态非常相似，不同之处在于缓冲区未曾使用过。

• 脏：缓冲区不再处于连接状态，但内容（数据块）已更改，因此必须先通过 DBW n 将内容刷新到磁盘，然后才能执行过期处理。

服务器进程使用缓冲区高速缓存中的缓冲区；而DBW n 进程通过将更改的缓冲区写回数据文件，使高速缓存中的缓冲区变为可用状态。

检查点队列中列出将要写出到磁盘的缓冲区。

Oracle DB 支持同一数据库中有多种块大小。标准块大小用于SYSTEM 表空间。标准块大小可以通过设置初始化参数DB_BLOCK_SIZE 来指定。其有效值介于2 KB 到32 KB  之间，默认值为8 KB。非标准块大小的缓冲区的高速缓存大小通过以下参数指定：

• DB_2K_CACHE_SIZE

• DB_4K_CACHE_SIZE

• DB_8K_CACHE_SIZE

• DB_16K_CACHE_SIZE

• DB_32K_CACHE_SIZE

DB_ n K_CACHE_SIZE参数不能用于调整标准块大小的高速缓存的大小。如果DB_BLOCK_SIZE 的值为n K，则设置DB_ n K_CACHE_SIZE是非法的。标准块大小的高速缓存的大小始终由DB_CACHE_SIZE 的值确定。

由于每个缓冲区高速缓存的大小都有限制，因此，通常并非磁盘上的所有数据都能放在高速缓存中。当高速缓存写满时，后续高速缓存未命中会导致Oracle DB 将高速缓存中已有的灰数据写入磁盘，以便为新数据腾出空间。（如果缓冲区中没有灰数据，则不需要写入磁盘即可将新块读入该缓冲区。）以后若对已写入磁盘的任何数据进行访问，则会导致再次出现高速缓存未命中现象。

数据请求导致高速缓存命中的几率会受到高速缓存大小的影响。高速缓存越大，包含所请求数据的几率也就越大。因此，增加高速缓存大小会提高引起高速缓存命中的数据请求的百分比。

• 使用多个缓冲池

数据库管理员(DBA) 可以创建多个缓冲池来提高数据库缓冲区高速缓存的性能。你可以根据对象的访问情况将其分配给某个缓冲池。

缓冲池有三种：

• 保留：此池用于保留内存中可能要重用的对象。将这些对象保留在内存中可减少 I/O操作。通过使池的大小大于分配给该池的各个段的总大小，可以将缓冲区保留在此池中。这意味着缓冲区不必执行过期处理。保留池可通过指定DB_KEEP_CACHE_SIZE参数的值来配置。

• 回收：此池用于内存中重用几率很小的块。回收池的大小要小于分配给该池的各个段的总大小。这意味着读入该池的块经常需要在缓冲区内执行过期处理。回收池可通过指定DB_RECYCLE_CACHE_SIZE参数的值来配置。

• 默认：此池始终存在。它相当于没有保留池和回收池的实例的缓冲区高速缓存，可通过DB_CACHE_SIZE 参数进行配置。

注：保留池或回收池中的内存不是默认缓冲池的子集。

CREATE INDEX cust_idx …

STORAGE (BUFFER _POOL KEEP);

ALTER TABLE oe.customers

STORAGE (BUFFER_POOL RECYCLE);

ALTER INDEX oe.cust_lname_ix

STORAGE (BUFFER _POOL KEEP);

BUFFER_POOL 子句用于定义对象的默认缓冲池。它是STORAGE子句的一部分，对CREATE 和ALTER表、集群和索引语句有效。未明确设置缓冲池的对象中的块将进入默认缓冲池。

语法为：BUFFER_POOL [KEEP| RECYCLE | DEFAULT] 。

使用ALTER语句更改对象的默认缓冲池时，已缓存的块会一直保留在其当前缓冲区中，直到正常缓冲区管理活动将它们清除为止。从磁盘读取的块将被放置在为该段新指定的缓冲池中。

由于多个缓冲池被分配给某一个段，所以有多个段的对象可以将块放置在多个缓冲池中。

例如，按索引组织的表在索引段和溢出段上可以有多个不同的池。

• 共享池

内容：

• 库高速缓存（共享sql区域）：命令文本、已进行语法分析的代码和执行计划

• 数据字典高速缓存：数据字典表中各表、列和权限的定义

• 结果高速缓存：SQL 查询和PL/SQL  函数的结果

• 用户全局区(UGA) ：Oracle 共享服务器的会话信息

可以使用SHARED_POOL_SIZE 初始化参数指定共享池的大小。共享池是用于存储多个会话共享的信息的内存区。它包含不同类型的数据，

库高速缓存：库高速缓存包含共享 SQL 区和PL/SQL  区－经过完全语法分析或编译的PL/SQL  块和SQL 语句的表示法。PL/SQL  块包括：

• 过程和函数

• 程序包

• 触发器

• 匿名PL/SQL  块

数据字典高速缓存：数据字典高速缓存将字典对象的定义存放在内存中。

结果高速缓存：结果高速缓存包括 SQL 查询结果高速缓存和PL/SQL  函数结果高速缓存。此高速缓存用于存储SQL 查询或PL/SQL  函数的结果，以加快它们将来的执行速度。

用户全局区：UGA 包含 Oracle  共享服务器的会话信息。使用共享服务器会话时，如果尚未配置大型池，则UGA 位于共享池中。

• 大型池

• 为以下对象提供大型内存分配：

– 共享服务器和 Oracle XA  接口的会话内存

– I/O  服务器进程

– Oracle DB  备份和还原操作

– 并行查询操作

– 高级排队内存表存储

• 减少潜在的共享池碎片

• 是由AMM 和ASMM 管理的

• 大小是由LARGE_POOL_SIZE参数指定的

大型池

数据库管理员可以配置一个称为大型池的可选内存区，以便为以下对象提供大型内存分配：

• 共享服务器和Oracle XA 接口（在事务处理与多个数据库交互时使用）的会话内存

•I/O 服务器进程

• Recovery Manager (RMAN) I/O  从属进程的缓冲区

• 在语句并行执行中使用的消息缓冲区

• 高级排队内存表存储

通过为上面列项目分配会话内存，减少了共享池中由于频繁分配和取消分配大对象而产生的碎片。将大对象从共享池中分离出来，可增加共享池内存的使用效率，这意味着，它可以将更多内存用于处理新的请求，以及在需要时用于保留现有数据。

大型池可以由AMM  和ASMM 自动管理。还可以用 LARGE_POOL_SIZE参数设置其大小。

• Java 池和流池

• Java 池内存用于将JVM 中特定于会话的所有Java 代码和数据存储在服务器内存中。

• Oracle Streams 专门使用流池内存来：

– 存储已缓冲的队列消息

– 为Oracle Streams 进程提供内存

Java 池和流池

Java 池内存用于将JVM 中特定于会话的所有 Java 代码和数据存储在服务器内存中。Java 池内存的使用方式有多种，具体取决于Oracle DB 运行的模式。

Java 池指导统计信息提供有关用于Java 的库高速缓存内存的信息，并且预测如何更改Java 池的大小就可以影响分析速率。将statistics_level 设置为TYPICAL或更高级别时，则在内部打开Java 池指导。关闭指导时，将重置这些统计信息。

流池专门由Oracle Streams 使用。流池存储已缓冲的队列消息，并且为Oracle Streams 捕获进程和应用进程提供内存。

除非专门配置流池，否则其大小以零开始。使用Oracle Streams 时，池大小会根据需要动态地增长。

• 重做日志缓冲区

• SGA 中的循环缓冲区

• 存放对数据库所做更改的信息

• 包含重做条目，重做条目中具有重做由诸如DML 和DDL 操作所做更改的信息

日志写进程(LGWR)  传送的内容：

– 用户进程提交事务处理时

– 重做日志缓冲区满三分之一时

– DBW n 进程将修改的缓冲区写入磁盘之前

Oracle Server  进程将重做条目从用户的内存空间复制到每个DML 或DDL 语句的重做日志缓冲区。重做条目包含重建或重做DML 和DDL 操作对数据库的更改所必需的信息。它们用于数据库恢复，需要占用缓冲区中的连续空间。

重做日志缓冲区是一个回收缓冲区；服务器进程可以用新条目覆盖重做日志缓冲区中已写入磁盘的条目。LGWR 进程的写速度通常都很快，足以确保缓冲区中始终有存储新条目的空间。LGWR 进程将重做日志缓冲区写入磁盘上的活动联机重做日志文件（或活动组成员）中。LGWR 进程将LGWR 上次写入磁盘以来进入缓冲区的所有重做条目复制到磁盘。

什么导致LGWR 执行写操作？

在以下情况下，LGWR 会从重做日志缓冲区中写出重做数据：

• 用户进程提交事务处理时

• 每隔三秒钟，或者重做日志缓冲区满三分之一时

• DBW n 进程将修改的缓冲区写入磁盘时（如果相应的重做日志数据尚未写入磁盘）

• 自动内存管理：概览

通过自动内存管理，数据库可以根据工作量自动调整SGA 和PGA 的大小。

ALTER SYSTEM SET MEMORY_TARGET=300M;

通过自动内存管理(AMM)，Oracle DB 可以自动管理SGA 内存以及实例PGA 内存的大小。为此，在大多数平台上，只需要设置一个目标内存大小初始化参数( MEMORY_TARGET)  和一个最大内存大小初始化参数( MEMORY_MAX_TARGET)，数据库就会根据处理需求在SGA 与实例 PGA 之间动态交换内存。

通过导航到“Server >Memory Advisors （服务器> 内存指导）”（在“Database Configuration（数据库配置）”区域中），并单击“Enable（启用）”按钮，可启用Oracle Enterprise Manager 中的AMM。

启用自动内存管理后, 数据库将会自动设置内存的最佳分配方式。将不时更改内存分配以适应工作量的变化。 “最大内存大小”指定数据库可以分配的,并且为了使用自动内存管理而必须设置的内存量。

 通过这种内存管理方法，数据库还可以动态调整单个SGA 组件的大小以及单个PGA 的大小。

因为目标内存初始化参数是动态的，因此可以随时更改目标内存大小而不必重新启动数据库。最大内存大小相当于一个上限，以防你无意中将目标内存大小设置得太高。因为某些SGA 组件的大小不容易收缩，或者其大小必须不低于某个下限值，所以数据库还要防止你将目标内存大小设置得太低。

这种间接的内存转移依赖于操作系统(OS) 的共享内存释放机制。将内存释放给 OS 后，其它组件可以通过向OS 请求内存来分配内存。目前，Linux、Solaris 、HPUX、AIX 和Windows 平台上已实施了自动内存管理。