Oracle 記憶體管理

 

Oracle有3個主要的記憶體結構：
系統全域性區（System Global Area，SGA）是一個很大的共享記憶體段，幾乎所有Oracle程式都要訪問這個區中的某一點。
程式全域性區（Process Global Area，PGA）是一個程式或執行緒專用的記憶體，其他程式/執行緒不能訪問。
使用者全域性區（User Global Area，UGA）：這個記憶體區與特定的會話相關聯，儲存會話的狀態。如果使用共享伺服器，UGA 就在SGA 中分配；如果使用專用伺服器，UGA就會在PGA（即程式記憶體區）中。
Oracle中有2種辦法管理記憶體。一種是自動管理，一種是手動管理。
自動管理有2個層次，
第一個層次，需要設定2個引數(sga_target和pga_aggregate_target)，以確定SGA和PGA的大小；
第二個層次(11g之後)，只需要設定memory_target這一個引數，Oracle自動確定所有記憶體區大小。
memory_target引數->

PGA
PGA記憶體管理受資料庫初始化引數WORKAREA_SIZE_POLICY的控制，而且可以在會話級修改。在Oracle9i Release 2 及以上版本中，這個初始化引數預設為AUTO，表示自動PGA記憶體管理。

如果引數WORKAREA_SIZE_POLICY是MANUAL，則啟動手動PGA記憶體管理，以下引數對PGA大小的影響最大：
·SORT_AREA_SIZE：在資訊換出到磁碟之前，用於對資訊排序的RAM總量。
·SORT_AREA_RETAINED_SIZE：排序完成後用於儲存已排序資料的記憶體總量。這部分記憶體一般從UGA中分配。
也就是說，如果SORT_AREA_SIZE是512 KB，SORT_AREA_RETAINED_SIZE是256 KB，那麼伺服器程式最初處理查詢時會用512 KB的記憶體對資料排序。等到排序完成時，排序區會“收縮”為256 KB，這256 KB記憶體中放不下的已排序資料會寫出到臨時表空間中。
·HASH_AREA_SIZE：伺服器程式在記憶體中儲存雜湊表所用的記憶體量。雜湊聯結時會使用這些雜湊表結構，通常把一個大集合與另一個集合聯結時就會用到這些結構。兩個集合中較小的一個會雜湊到記憶體中，雜湊區中放不下的部分都會透過聯結鍵儲存在臨時表空間中。

如果WORKAREA_SIZE_POLICY設定為AUTO，PGA_AGGREGATE_TARGET有一個非0值，就會使用自動PGA記憶體管理。

對於OLTP應用，傾向於使用自動PGA 記憶體管理。手動記憶體管理則適用於大型批處理作業（它們在特殊的時段執行，此時它們是資料庫中惟一的活動）。

SGA
可以透過
select pool, name, bytes from v$sgastat order by pool, name;
語句瞭解SGA的詳細狀況。
主要的SGA元件有：
1）固定SGA（fixed SGA）
無法控制固定SGA的大小，不過固定SGA通常都很小。可以把這個區想成是SGA中的“自啟”區，Oracle在內部要使用這個區來找到SGA 的其他區。

2）重做緩衝區（redo buffer）
線上重做日誌在寫至磁碟之前，要在重做緩衝區中臨時快取這些資料。
由於記憶體到記憶體的傳輸比記憶體到磁碟的傳輸快得多，因此使用重做日誌緩衝區可以加快資料庫的操作。

3）塊緩衝區快取（block buffer cache）
Oracle從磁碟讀取資料庫塊之後，將資料庫塊寫至磁碟之前，就會把這些資料庫塊儲存在塊緩衝區快取（block buffer cache）中。這是SGA中一個很重要的區。
SGA中各個段的已快取塊放在3個位置上：
·預設池（default pool）：所有段塊一般都在這個池中快取。
·保持池（keep pool）：按慣例，訪問相當頻繁的段會放在這個候選的緩衝區池中。
·回收池（recycle pool）：按慣例，訪問很隨機的大段可以放在這個候選的緩衝區池中。
實際上，這3個池會以大體相同的方式管理塊；將塊老化或快取的演算法並沒有根本的差異。這樣做的目標是讓DBA能把段聚集到“熱”區（hot）、“溫”區（warm）和“不適合快取”區（do not care to cache）。
理論上講，預設池中的物件應該足夠熱（也就是說，用得足夠多），可以保證一直呆在快取中。快取會把它們一直留在記憶體中，因為它們是非常熱門的塊。可能還有一些段相當熱門，但是並不太熱；這些塊就作為溫塊。為了保持這些溫段的塊得到快取，可以將這些段分配到保持池，力圖讓溫塊在緩衝區快取中停留得更久。將“不適合快取”段分配到回收池，讓回收池相當小，以便塊能快速地進入快取和離開快取（減少管理的開銷）。
預設池、保持池和回收池只快取具有預設大小的塊（（最初建立資料庫時使用的塊大小）。
如果要在資料庫中使用非預設的塊大小，需要配置一個緩衝區池來儲存這些塊。
例如，當前資料庫預設塊大小為8K，如如果執行
create tablespace ts_16k datafile 'c:\ts_16k.dbf' size 2m blocksize 16k;
試圖建立1個16K的塊大小的tablespace，會得到1個"ORA-29339: 表空間塊大小 16384 與配置的塊大小不匹配"的錯誤。說明需要建立1個16K塊大小的塊緩衝區。
可以設定DB_16K_CACHE_SIZE 引數，並重啟資料庫。
也可以縮小另外的某個SGA元件，從而在現有的SGA中騰出空間來建立一個16 KB的快取。
或者，如果SGA_MAX_SIZE 引數大於當前的SGA 大小，可以直接分配一個16 KB的快取。
之後就可以成功建立這個16K塊大小的tablespace。

4）共享池（shared pool）
共享池就是Oracle快取一些“程式”資料的地方，系統引數，資料字典快取，已解析的查詢計劃等也儲存在這裡。
共享池中的記憶體根據LRU（最近最少使用）的原則來管理，類似於塊緩衝區快取。

Oracle 將已解析、已編譯的SQL 連同其他內容儲存在共享池（shared pool）中。
這就要求開發人員在大多數情況下都會使用繫結變數（bind variable）。例如：
select * from emp where empno = :empno;
這個查詢只編譯一次，隨後會把查詢計劃儲存在一個共享池（庫快取）中，以便以後獲取和重用這個查詢計劃。
如果你確實想讓Oracle緩慢地執行，甚至幾近停頓，只要根本不使用繫結變數就可以辦到：
select * from emp where empno = 123;
如果在查詢中使用直接量（常量），那麼每個查詢都將是一個全新的查詢，在資料庫看來以前從未見過，必須對查詢進行解析、限定（命名解析）、安全性檢查、最佳化等。簡單地講，就是你執行的每條不同的語句都要在執行時進行編譯。
與重用已解析的查詢計劃（稱為軟解析，soft parse）相比，解析包含有硬編碼變數的語句（稱為硬解析，hard parse）需要的時間更長，而且要消耗更多的資源。
更重要的因素是庫快取所用的閂定（latching）機制。硬解析一個查詢時，資料庫會更長時間地佔用一種低階序列化裝置，這稱為閂（latch），這些閂能保護Oracle共享記憶體中的資料結構不會同時被兩個程式修改（否則，Oracle 最 後會得到遭到破壞的資料結構），而且如果有人正在修改資料結構，則不允許另外的人再來讀取。對這些資料結構加閂的時間越長、越頻繁，排隊等待閂的程式就越多，等待佇列也越長。你可能開始獨佔珍貴的資源。資料庫中只要有一個應用表現不佳，就會嚴重地影響所有其他應用的效能。如果只一個小應用沒有使用繫結變數，那麼即使其他應用原本設計得很好，能適當地將已解析的SQL 放在共享池中以備重用，但因為這個小應用的存在，過一段時間就會從共享池中刪除已儲存的SQL。這就使得這些設計得當的應用也必須再次硬解析SQL。
不使用繫結變數是導致效能問題的一個主要原因，也是阻礙可擴縮性的一個重要因素。

不使用繫結變數的另外一個影響，就是安全性，容易受到“SQL隱碼攻擊”攻擊。

Oracle 8.1.6 增加了一個新引數CURSOR_SHARING=FORCE。如果你願意，這個特性會實現一個自動繫結器（auto-binder）。如果有一個查詢編寫為SELECT * FROM EMPWHERE EMPNO = 1234，自動繫結器會悄無聲息地把它改寫成SELECT * FROM EMP WHERE EMPNO = :x。這確實能動態地大大減少硬解析數，並減少前面討論的庫閂等待時間——但是它可能有一些副作用。從長遠來看，要儘可能地使用繫結變數，而在需要時才使用常量，這才是正確的做法。

5）大池（large pool）
大池用於大塊記憶體的分配，共享池不會處理這麼大的記憶體塊。
共享池根據LRU來管理記憶體，這對於快取和重用資料很合適。大塊記憶體分配則是得到一塊記憶體後加以使用，然後就到此為止，沒有必要快取這個記憶體。
大池中分配的記憶體在堆上管理，與C語言透過malloc()和free()管理記憶體很相似。一旦“釋放”了一塊記憶體，它就能由其他程式使用。在共享池中，實際上沒有釋放記憶體塊的概念。只是分配記憶體，然後使用，再停止使用而已。過一段時間，如果需要重用那個記憶體，Oracle會讓你的記憶體塊老化。

大池專門用於以下情況：
·共享伺服器連線，用於在SGA 中分配UGA 區。
·語句的並行執行，允許分配程式間的訊息緩衝區，這些緩衝區用於協調並行查詢伺服器。
·備份，在某些情況下用於RMAN磁碟I/O 緩衝區。

6）Java池（java pool）
用於支援在資料庫中執行Java。

7）流池(stream pool)
用於支援流（一個資料庫共享/複製工具）。

對 SGA 整體大小影響最大的引數如下：
·JAVA_POOL_SIZE：控制Java 池的大小。
·SHARED_POOL_SIZE：在某種程度上控制共享池的大小。
·LARGE_POOL_SIZE：控制大池的大小。
·DB_*_CACHE_SIZE：控制各個可用的緩衝區快取的大小。
·LOG_BUFFER：在某種程度上控制重做緩衝區的大小。
·SGA_TARGET：Oracle 10g及以上版本中用於自動SGA記憶體管理。
·SGA_MAX_SIZE：用於控制資料庫啟動並執行時SGA可以達到的最大大小。
可以透過查詢v$sgainfo檢視來檢視SGA各個元件大小，以及是否可以調整（RESIZEABLE）。

如果採用手動SGA記憶體管理，需要設定上述各個引數；
如果採用自動SGA記憶體管理，只需把SGA_TARGET 引數設定為所需的SGA大小，資料庫例項會根據工作負載條件在執行時分配和撤銷（釋放）各個SGA 元件。

關閉資料庫時，資料庫會把各個SGA元件大小透過一些首部帶下劃線引數（__DB_CACHE_SIZE、__JAVA_POOL_SIZE、__LARGE_POOL_SIZE 和__SHARED_POOL_SIZE等）記錄到儲存引數檔案（SPFILE）中，並在啟動時再使用這些值來設定各個區的預設大小。
另外，如果知道上述4個區中某個區的最小值，那麼除了設定SGA_TARGET 外，還可以設定這個引數。例項會使用你的設定作為下界（即這個區可能的最小大小）。

11g之後，Oracle提供了自動記憶體管理，只需要設定memory_target這一個引數，Oracle自動確定所有記憶體區大小。這種情況下，SGA_TARGET和PGA_AGGREGATE_TARGET這2個引數就被用來設定下界。
Oracle會把SGA和PGA的最優設定儲存到spfile的__sga_target和__pga_aggregate_target這2個引數中。

不論是使用自動記憶體管理還是手動記憶體管理，各個池的記憶體以一種稱為顆粒（granule）的單位來分配。
透過查詢V$SGA_DYNAMIC_COMPONENTS，可以檢視各個池所用的顆粒大小。例如：
select component, granule_size from v$sga_dynamic_components;

本篇文章來源於 Linux公社網站()  原文連結：