【TUNE_ORACLE】Oracle資料庫與HugePages（一）HugePages概念和優勢

說明

相關文章連結：

Oracle資料庫與HugePages（一）HugePages概念和優勢： http://blog.itpub.net/69992972/viewspace-2763625/

Oracle資料庫與HugePages（二）HugePages配置和限制： http://blog.itpub.net/69992972/viewspace-2764357/

Oracle資料庫與HugePages（三）HugePages常見問題和解決辦法： http://blog.itpub.net/69992972/viewspace-2764597/

Oracle資料庫與HugePages（四）如何禁用透明大頁： http://blog.itpub.net/69992972/viewspace-2764784/

前言

Oracle資料庫使用系統全域性區(SGA)來管理可以共享的一些資源：比如shared pool中儲存了共享的SQL語句及執行計劃,buffer pool中儲存了資料塊。對這些資源的訪問，其實就是Oracle使用OS的API來訪問記憶體資源的過程。記憶體操作通常意義上都是很快的，這時候Oracle資料庫可以很正常的工作。

但是：

1. 如果SGA內的某一部分被swap到硬碟上,那麼再次訪問它,就需要花非常多的時間。

2. 如果OS本身的記憶體非常的大，那麼管理/訪問到我們需要的記憶體的過程就需要更長時間。

在這些情況下，我們往往會碰到諸如latch/mutex/library cache lock/row cache lock的問題。Linux下的HugePages 可以解決由以上兩種問題引發的效能波動。

下面具體談談HugePages。

 

什麼是HugePages

HugePages（記憶體大頁）是整合到2.6版及更高版本Linux核心中的一項功能。它允許較大的頁面來管理記憶體，以替代較小的4KB頁面大小。

 

HugePages優點

如果生產環境有較大的RAM和SGA，那麼HugePages對於在Linux上提高Oracle資料庫效能至關重要。如果資料庫SGA很大（例如超過8GB），則需要配置HugePages。 但是具體多大就一定需要使用HugePage？這並沒有定論，有些文件曾經提到12G以上就推薦開啟，但強烈建議在測試環境進行了充分的測試之後，再決定是否在生產環境應用HugePage（ 本人是從8G這個最小值開始測試）。SGA的大小很重要，因為HugePages是依靠SGA計算出來的。

HugePages的優點是： 

1. 每個page較大使得page數量減少：預設頁面大小為4K，而HugeTLB最小大小為2M（ 範圍在2M-256M，具體取決於核心版本和硬體架構）。這意味著系統將需要少處理512倍的頁面數量。

2. 減少Page Table遍歷：由於HugePage比常規大小的頁面覆蓋的連續虛擬地址範圍更大，因此使用HugePages的每個TLB條目獲得TLB命中率比常規頁面高。這減少了遍歷頁表以從虛擬地址獲取實體地址的次數。

3. 減少記憶體操作的開銷：在虛擬記憶體系統（任何主流的OS）上，每個記憶體操作實際上是兩個抽象記憶體操作。使用HugePages，由於要處理的頁面數較少，因此可以避免 訪問Page Table中可能出現的瓶頸。

4. 記憶體使用量更少：從Oracle資料庫的角度來看，使用HugePages，與常規大小的頁面相比，Linux核心將使用更少的記憶體來建立頁表來維護SGA地址範圍的虛擬到物理對映。這使更多的記憶體可用於程式專用計算或PGA使用。

5. 不會使用Swap： 我們必須儘可能避免在所有Linux 作業系統上進行swap操作。HugePages是不可交換的（而常規頁面是可交換的）。因此，沒有頁面替換機制的開銷。HugePages通常是固定不變的。

6. 沒有kswapd參與操作：如果要分頁的區域很大（比如50GB記憶體需要1300萬個Page Table項），導致kswapd將變得非常繁忙，並且將佔用大量CPU資源。當使用HugePages時，kswapd可以不參與管理它們。

 

注：

TLB：轉換後備緩衝區（TLB）是CPU中包含頁表部分的緩衝區（或快取）。這是一個固定大小的緩衝區，用於更快地進行虛擬地址轉換。

HugeTLB：這是TLB中的一個條目，它指向HugePage。HugePages是透過HugeTLB條目實現的，即，我們可以說HugePage是由“ HugeTLB頁面條目”處理的。所以 “HugeTLB”一詞也與HugePage相同。

Kswapd：是linux中用於頁面回收的核心執行緒。負責在記憶體不足時回收頁面。