buffer cache基本知識點

 

資料結構及Latch

 

Oracle維護1個雜湊表，由一系列bucket組成，資料塊按照RDBA被對映至相應bucket；同一bucket下的資料塊形成一條連結串列，存放相同RDBA或雜湊衝突的資料塊；
通過雜湊表程式可快速定位一個資料塊的位置，其有cache buffer chain latch保護；

資料塊在buffer中有其生命週期，oracle採用least-recent-used + touch point演算法，故每個資料塊都位於LRU或LRUW連結串列中，為了提高效率每個連結串列各有一個輔助連結串列；
一組LRU & LRUW形成一個工作集，由cache buffer LRU chain latch保護；
資料庫剛啟動或執行flush buffer_cache時，所有記憶體塊都存於LRU-AUX中，初次訪問時放入LRU冷端頭(全表掃描例外)；
塊修改後狀態變為dirty從而移入LRUW，進而放入LRUW-AUX並寫入磁碟；

8i引入增量檢查點，相應的新增了CKPTQ(類似的還有FILEQ/OBJQ)，髒塊按LRBA順序插入CKPTQ，增量檢查點按順序讀取髒塊並將其寫入磁碟；
相應latch為checkpoint queue latch；

1個工作集包含如下queue

常見問題

1

全表掃描與LRU-AUX
全表掃描的塊通常只位於LRU-AUX以便快速重用(除非指定cache選項)，因此重複全表掃描某個表可能無法降低物理讀；可參照　http://www.laoxiong.net/table_scan_and_buffer_cache.html
oracle儘量按80:20的比例分配LRU/LRU-AUX，由此可能會產生詭異現象，譬如上面連結的最後評論所遇到的問題，vage在http://www.mythdata.com/post/8.html 進行了很好的闡釋：
當所有塊都在輔助LRU時，Oracle為了急於保證主、輔LRU，塊數量80%，20%的比例，第一次查詢時，會將大量的塊移到主LRU；
重新整理buffer_cache後，第一次查詢會把大部分塊會被放入LRU以滿足80:20比例(即便全表掃描也是如此)，滿足此條件後後續的全表掃描則放入LRU-AUX；
注：11R2演算法有所改動，即第一次查詢若是全表掃描則buffer塊依然留在LRU-AUX中；

 

2
前臺程式如何搜尋free buffer?
Buffer cache分為多個工作集以round-robin方式儲存資料塊，前臺程式依次訪問每個工作集直至獲取cache buffer LRU chain latch，若LRU-AUX沒有足夠空閒塊則從LRU冷端頭遍歷；
若掃描一定的depth仍沒有足夠空閒塊，則通知DBWR寫髒塊並進行free buffer wait等待；

 

3
塊何時進入CKPTQ和LRUW？
變為髒塊後進入CKPTQ，需用到checkpoint queue latch；
對於後者，有3種可能
a DBWR每3秒喚醒一次，有兩個任務：
1)      檢查CKPTQ長度，若恢復時間可能超過fast_start_mttr_target則沿著CKPTQ寫髒塊
2)      檢查LRUW，有髒塊即寫
b 前臺程式掃描LRU時將遇到的髒塊放入LRUW
c  前臺程式掃描LRU depth時仍未發現可用塊，則喚醒DBWR將髒塊從CKTPQ移到LRUW，期間進行free buffer waits等待

 

4
如何寫髒塊？
有兩種方式：通過CKPTQ或LRUW，髒塊可同時位於CKPTQ和LRUW中；
前者並不改動塊在LRU中的位置，寫完磁碟後從CKPTQ中移除；
後者先將髒塊移入LRUW-AUX進行IO合併，寫到磁碟後將其放入LRU-AUX，可立即被重用，故free buffer waits等待時DBWR會從LRUW寫髒塊；

 

5
如何獲取current buffer？
a 找到RDBA對應的bucket，申請cache buffer chain latch遍歷其hash chain，跳過RDBA不匹配以及CR buffer
b 定位到CUR buffer，
1)      若請求S而buffer正在以X模式被佔用，則加入waiter list釋放cbc latch，並進行buffer busy waits等待
2)      請求X而buffer以S模式被佔用，則新建1個CUR buffer
不論有沒有成功pin住CUR buffer，都要及時釋放cache buffer chain latch
c 若此時塊不在記憶體，則以X模式pin住buffer header並釋放cbc latch，繼而從磁碟讀；若此時其他會話訪問該塊則會進行read by other session等待

 

6
如何判斷buffer塊位於哪個list？
SQL> select LRU_FLAG,count(*) from x$bh group by LRU_FLAG order by 2;
  LRU_FLAG   COUNT(*)
---------- ----------
         2        768
         4      83190
         6     244729
         0     327358
         8     655972
6/4 –LRU-AUX
0/2—LRU-cold
8/9—LRU-hot
LRU_FLAG為6、4，說明BUffer在輔助LRU中。為0、2，說明在主LRU的冷端，為8、9的，說明在主LRU的熱端。

 

參考資料
DSI 405
http://www.mythdata.com/post/8.html

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