教你如何成為Oracle 10g OCP - 第五章 記憶體元件與Oracle程式

5.1 用於與Oracle 資料庫伺服器建立連線

資料庫連線方式： 專用連線(Dedicated)和共享連線(Shared Server , MTS)

專用連線：  使用者在客戶端啟動一個ap,於是在客戶端本地啟動了一個使用者程式。 與Oracle伺服器成功建立連線
以後，就會在資料庫伺服器端生成一個對應的伺服器程式， 該伺服器程式作為使用者程式的代理程式，也叫影子程式，代
替客戶端使用者程式去執行各種命令並將結果返回。 使用者程式是不能直接訪問資料庫的。 這種模式下，使用者程式和伺服器
程式是一一對應的， 使用者程式終止，對應的伺服器程式也隨之終止。

共享連線：  在這種模式下，DBA可以定義伺服器程式的個數。 在啟動資料庫時， Oracle會預先在例項中建立指定個數
的伺服器程式， 這時使用者程式不再與伺服器產生一對一的關係， 而是一對多的關係， 一個使用者程式可以對應多個伺服器
程式， 多個伺服器程式都可以處理同一個使用者發出的不同命令。 比較少用 。

當使用者成功建立連線後， 會在伺服器端生成對應的伺服器程式， 同時建立一個session, 所謂session（會話），就是
一段記憶體空間， 這個空間記錄了使用者採用什麼應用程式連線到資料庫，客戶端機器名稱，以及哪個使用者名稱登入 等資訊。

容易混淆的概念：  connection & session 

連線：  物理概念，是客戶端到伺服器端的通訊通道，有本機，C/S,B/S三種結構。

 

 

5.2 深入shared pool

使用者端發出SQL請求，解析SQL語句，執行SQL語句

解析SQL語句：  檢查資料物件存在性，使用者操作許可權， 產生Oracle內部的執行計劃，指導SQL的執行過程， 解析是一個非常
消耗記憶體的過程，如果每次新的SQL都需要從頭到尾解析一遍的話，效率會非常低 。  

Oracle將SQL語句提煉成兩個部分， 一部分是SQL中的關鍵詞，表名及列名等 ； 另一個部分是SQL語句的動態部分，字面值value部分。
在處理的SQL語句中， 靜態部分可以認為是有限的， 但是動態部分由於字面值的變化而變得無限。 動態部分對解析的影響相對於靜態部分對
解析的影響是微乎其微， 對於相同靜態部分的SQL語句來說， 不同的動態部分所產生的解析結果(執行計劃)基本都是一樣的(除非表裡的資料
分佈極其不均勻)

0racle將使用者發出的SQL語句快取在記憶體中，每次處理新的一條SQL時，都會先在記憶體中檢視是否有相同的SQL語句，如果相同則減少最重要的
解析工作(也就是生成執行計劃)，可以節省大量的CPU資源，反之如果沒有找到，必須從頭到尾進行完整的解析，這部分存放SQL語句的記憶體部分
就叫做共享池(shared pool).

共享池中存放的還有： SQL,PL/SQL程式碼，執行計劃，PL/SQL程式的機器碼，管理shared pool的記憶體結構，控制資訊等 。

繫結變數(bind variable)： 也就是用一個變數來代替SQL中的字面值，那麼Oracle在shared pool中查詢到相同的SQL語句的
機率就很大 。 eg:  select * from t1 from c1=:v1 ; v1是變數，具體執行SQL時，才將字面值傳入。 因為靜態部分是有限
的， 同樣靜態部分的SQL因為繫結變數的使用變成了有限的一條SQL語句， 動態部分也變成有限(1條)，從而很容易快取在記憶體中。  不使用
繫結變數導致SQL因為動態部分(字面值)的變化而變成無限，很難被快取到記憶體中。  只有使用了bind variable 才真正遵循了Oracle
引入shared pool 的根本思路，才能更有效的利用shared pool .

10g以前由於引數shared_pool_size決定共享池大小，10g或以後設定sga_target 來自動決定shared pool的大小。

Shared pool結構：  庫快取(library cache)和資料字典快取(dictionary cache) .

Library Cache:      存放最近執行的SQL語句，儲存過程，函式，解析樹以及執行計劃 等
Dictionary Cache :  存放SQL需要使用的資料字典資訊，包括表，列，許可權等，以資料行形式存在，而不是資料塊，也叫做row cache.
對於資料字典資訊，Oracle傾向於一直存在在shared pool裡面，不會將他們交換出記憶體。可以不用特別關注。

Library Cache是shared pool最重要的部分， 也是進進出出最活躍的部分 。

 

 

5.2.1 shared pool的記憶體結構

物理層面：  shared pool由許多記憶體塊組成，這些記憶體塊通常稱為chunk, 是shared pool中記憶體分配的最小單位，一個chunk中
所有的記憶體都是連續的 。

chunk可用的時候，它既不屬於library cache, 也不屬於dictionary cache,如果該chunk被用於存放SQL相關的資料時， 就
屬於library cache, 同樣如果該chunk被用於存放資料字典資訊時，該chunk屬於dictionary cache .

這些Chunk的分類：  free/recr/freeabl/perm

free:  這種chunk不包含有效物件，可以不受限制的被分配。
recr:  recreatable , 這種型別的chunk中包含的物件可以在需要的時候被臨時移走，並且在需要的時候重新建立，比如對於很多共享
SQL語句的chunk就是recreatable的。
freeabl:  這種chunk包含的物件都是曾經被session使用過的，並且隨後會被完全或部分釋放，這種型別的chunk不能臨時從記憶體移走，
因為他們是在處理過程中間產生的，如果移走的話就無法被重建。
perm :   permanent, 這種型別的chunk包含永久的物件，大型的permanent型別的chunk也可能含有可用空間，這部分可用空間可以
在需要的時候釋放回shared pool裡 。

在shared pool裡，可用的chunk(free型別)會被串起來成為可用連結串列(free list),或者也可以叫做bucket. 

小結：
連續的記憶體(Mem) --&gt 組成chunk --&gt 可用(free)的chunk --&gt 串聯起來 --&gt 成為可用連結串列(free list)，或稱為bucket

當某個程式需要shared pool中的一個chunk時，該程式首先到符合所需空間大小的bucket上去掃描，以找到一個尺寸最合適的chunk,掃描
持續到bucket的最末端， 直到找到完全符合尺寸的chunk為止。 如果找到的尺寸比需要的尺寸要大， 這該chunk會被拆分成兩個chunk,一個
chunk被用來存放資料， 而另外一個則成為free型別的chunk, 並被掛到當前的該bucket上 。

如果該bucket 上不含有任何需要大小的尺寸的chunk, 那麼就從下一個非空的bucket上獲得一個最小的chunk, 如果在剩下的所有bucket
上都找不到合適可用的chunk, 則需要掃描已經使用的 recreatable 型別的chunk連結串列(free list)， 從該連結串列上釋放一部分的chunk,
注意， 只有recreatable型別的 chunk 才是可以被臨時移出記憶體的。

當某個chunk正在被使用時，該chunk不能被移出記憶體， 比如某個SQL正在執行，這個SQL語句所使用的chunk是不能被移出記憶體的，該SQL所使用的
表，索引等物件所佔用的chunk也是不能被移出記憶體的。

當shared pool中無法找到足夠大小的連續記憶體(注: 連續記憶體才能組成chunk),就會報出ora-04031的錯誤資訊，可能是記憶體碎片 。
事實上，在Oracle報出ora-04031之前， 已經釋放了不少recreatable型別的chunk了，會產生不少可用記憶體，但沒有一個chunk能夠以連續
的實體記憶體提供所需的記憶體空間。
也就是說， 當我們在共享池中試圖分配大片的連續記憶體失敗的時候，Oracle首先清除池中當前沒使用的所有物件，使空閒記憶體塊合併。如果仍然沒有足夠
大單個的大塊記憶體滿足請求,就會產生ORA-04031 錯誤。

Shared pool latch :
latch就是輕量級的鎖，底層物件，用來保護對某個記憶體塊的併發訪問。 每個程式向記憶體塊中寫資料之前必須獲得latch,
寫完以後釋放latch, latch的獲取是序列話的， 一次只能一個程式能獲得latch, 獲取和釋放都很快 。

 

從邏輯層面來看，shared pool由 library cache和dictionary cache組成 。

元件關係：  當SQL語句進入library cache時， Oracle會先到dictionary cache中去找與SQL中表有關的資料字典資訊，比如表名，表的列，使用者許可權等資訊，如果dictionary cache中沒有這些資訊，則會將system表空間裡的資料字典資訊調入buffer cache記憶體中，讀取記憶體資料塊裡的資料字典內容， 然後將這些讀取出來的資料字典內容按照行的形式放入dictionary cache裡，從而在dictionary cache中構造出dc_tables，dc_segments,dc_columns 之類的物件。  然後再從dictionary cache的行資料中取出有關的列資訊放入library cache中。 

對於非常大的物件，可以讓Oracle為他們單獨從保留區域裡分配空間，而不是從chunk連結串列中來分配空間，透過shared_pool_reserved_size
設定，一般是shared_pool_size大小的 5%， 保留區域的可用chunk不會掛在bucket上 。

 

5.2.2 Library cache

library cache用於存放使用者發出的SQL語句，解析樹，執行計劃，PL/SQL程式塊，以及他們轉換後能被Oracle執行的程式碼 等。
為了對這些記憶體結構進行管理， library cache還存放了很多控制結構，包括lock,pin,dependency table 等。 library
cache 也存放了很多資料庫物件的資訊，包括表，索引等， 都是從資料字典快取中取得的， 如果使用者對物件資訊進行了修改，比如加了一個欄位，那麼這些修改會返回到dictionary cache中 。

在Library cache中存放的所有資訊單元都叫做物件,分為兩類： 儲存物件和過渡物件。 儲存物件包括表，檢視，索引，包等； 過渡物件即使用者發出的sql語句或pl/sql匿名程式塊 。