Oracle 11g DRCP连接方式——基本原理

Posted 2020-10-05 性能、可用性、伸缩性、扩展性、安全性、可监控是网站架构最核心

　　学习Oracle是一个复杂、繁琐的过程。在浩如烟海的Oracle官方资料、新特性、MOS资料和各种Internal知识面前，我们总是觉得力不从心、不知所措。但是，这往往也就是我们不断坚持、积累和追寻的乐趣。
　　在Oracle 11g中，提出了突破传统专用/共享连接的第三种连接方式——Database Resident Connection Pooling（DRCP）。本篇我们一起来探讨这项技术。

1、 从Dedicated Server到Shared Server

　　Client Process连接到Server Process的方式，传统上有两种方式：Dedicated Server和Shared Server。在Client连入到Oracle Server的过程中，默认是通过监听器listener监听器进行Oracle实例服务定位。只有再由监听器fork出的子进程向Instance请求出一个Server Process与Client Process远程通信。不同的连接方式，就体现在数据库实例在接受到Server Process请求后，是怎么样提供出Server Process进程，以及该进程如何管理的。
Dedicated Server模式也称为专用连接方式，就是Oracle Instance会专门创建出一个新的Server Process与Client Process进行远程通信。在整个Client Process请求过程中，Server Process只为该Client提供服务。UGA信息也保存在Server Process的PGA空间中。当会话结束，Client连接中断，Server Process就失去“存在意义”被清除掉，分配内存回收。Dedicated方式是我们最常使用的数据库连接方式。在长会话或前端应用使用连接池组件的情况下，Dedicated方式的优势是很明显的。
与Dedicated Server模式对应的是Shared Server。在该模式下，Oracle实例会维持两种Server Process：分发进程（Dispatcher DXXX）和共享进程（SXXX）。
 

SQL> select addr, pid, spid, username, program from v$process where program like ‘%000%‘;
 
ADDR            PID SPID         USERNAME        PROGRAM

-------- ---------- ------------ --------------- --------------------

6D24BA1C         13 648          SYSTEM          ORACLE.EXE (D000)

6D24C00C         14 1736         SYSTEM          ORACLE.EXE (S000)

 

 
当监听器向数据库实例提出Server Process分配请求的时候，在Shared Server模式下，监听器会向分发进程DXXX请求分配Server Process。DXXX会根据当前的空闲Server情况，分配出一个Server Process供使用。当Client使用结束之后，Server Process（SXXX）并不是被释放，而是重新回到D000管制下。系统也会依据参数设置，维持一个稳定的SXXX数量。

SQL> show parameter shared_servers
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
max_shared_servers                   integer    

shared_servers                       integer     1

Shared Server连接模式的出现，是和短会话、高并发的互联网应用发展相关。每次创建和回收Server Process的成本是很高的。如果应用没有中间层连接池，而是高并发的创建Server Process并且快速回收，这对于数据库来说是很高的压力。
 从现在的应用设计开发看，连接池管理已经渗透入主流应用系统框架，shared server方式实际中应用不是很广泛。

2、Database Resident Connection Pooling（DRCP）
 
如果我们站在软件模式的角度看，Shared Server本质上也是想实现一种在数据库层面上的连接池。这点在Oracle 11g上得到了实现，Oracle驻留连接池（DRCP）就是一个允许在多进程（Multi-Process）和多线程（Multi-Threads）之间共享连接的新特性。
Shared server在一定程度上缓解了Server process IDEL和频繁创建销毁Server process的问题。但是，Shared Server没有解决Session数据共享的问题。当存在client需要长时间持有session，同时其他client没有大量会话要求的时候，这种模型是有效的。但是，在每次请求会话的时间很短（短会话）和数据库活动需要多次会话交互的时候，DRCP就是更加理想的连接池模型了。
DRCP新特性主要针对的就是应用程序在访问数据库时，出现高并发连接数问题。DRCP连接池将Server和Session信息进行缓存，为多个访问的应用程序提供连接共享。
 同Shared Server一样，DRCP前端存在一个代理（Connection Broker）,负责应用中间件连接的共享要求，同时负责管理数据库实例上的连接池连接。当应用中间件想Broker提出连接请求的时候，Broker会从连接池中找出空闲连接。当交互结束后，Server Process被释放回连接池供重用。
同shared server不同的方面在于。当共享池中连接池被分配出之后，等价于dedicated server方式。

3、三种连接方式的内存使用情况

三种连接方式下，Oracle实例、Server Process和内存使用方式截然不同。

Dedicated Server方式
 
当Client Server请求连接的时候，全新的Server Process和session信息被创建。当连接中断，Server Process和Session全部被释放。内存分配是一个连接要分配Server Process和Session的空间。UGA信息是保存在PGA里的。
 
Shared Server方式

当接收到Client Server的请求之后，Dispatcher会将请求放置在一个common队列中。可用的Server Process就从队列中获取请求信息。当终止会话之后，对应的会话信息就被释放掉。Session信息是从SGA中分配出。

 DRCP方式

当Client Server请求之后，Connection Broker从连接池中寻找一个空闲Pooled Server提供给Client Server。如果没有空闲的，Connection Broker就会创建出一个新的连接。如果当前连接池已经达到最大数量限制，就将请求放置在等待队列中，等待空闲Server。
当释放Pooled Server回到Connection Pool的时候，相应的数据库资源被释放掉。DRCP的内存要求与存储池大小和会话有关。每个Pooled Server有一个Session信息，且存储在PGA中。
 
下面一个分配实例，来说明情况：
 
场景：一个应用程序，其每个session需要400k的空间。每个Server process对应4M空间。连接池大小为100，共享shared Server大小数据量也是100。如果有5000个连接数。

在Dedicated Server模式下：
Memory Usage=5000*(0.4M+4M)=22GB；

在Shared Server模式下：
 Memory Usage=5000×0.4M+4M×100=2.5GB；注意，其中Session信息的2G是从SGA中分配的。
 
在DRCP模式下：
Memory Usage=100×（4M+0.4M）+5000×35K=615MB。注意：35K为维护会话信息使用的内存大小。
 

4、结论

DRCP模式在传统的shared server基础上，为前端应用提供更加成熟的数据连接池解决方案。从目前的资料看，DRCP对OCI、php等多种驱动提供了支持。注意：对JDBC Thin和JDBC OCI的支持还不存在。