oracle内存结构

Posted 2020-08-31 bolang100

一、内存结构

SGA(System Global Area)：由所有服务进程和后台进程共享；
PGA(Program Global Area)：由每个服务进程、后台进程专有；每个进程都有一个PGA。

二、SGA
包含实例的数据和控制信息，包含如下内存结构：
1）Database buffer cache：缓存了从磁盘上检索的数据块。
2）Redo log buffer：缓存了写到磁盘之前的重做信息。
3）Shared pool：缓存了各用户间可共享的各种结构。
4）Large pool：一个可选的区域，用来缓存大的I/O请求，以支持并行查询、共享服务器模式以及某些备份操作。
5）Java pool：保存java虚拟机中特定会话的数据与java代码。
6）Streams pool：由Oracle streams使用。
7）Keep buffer cache：保存buffer cache中存储的数据，使其尽时间可能长。
8）Recycle buffer cache：保存buffer cache中即将过期的数据。
9）nK block size buffer：为与数据库默认数据块大小不同的数据块提供缓存。用来支持表空间传输。

database buffer cache, shared pool, large pool, streams pool与Java pool根据当前数据库状态，自动调整；
keep buffer cache,recycle buffer cache,nK block size buffer可以在不关闭实例情况下，动态修改。

三、PGA
每个服务进程私有的内存区域，包含如下结构：
1）Private SQL area：包含绑定信息、运行时的内存结构。每个发出sql语句的会话，都有一个private SQL area（私有SQL区）
2）Session memory：为保存会话中的变量以及其他与会话相关的信息，而分配的内存区。


四、SGA COMPONENT
(一)、Buffer Cache
1、DB_CACHE_SIZE
　　　　通过参数DB_CACHE_SIZE可指定DB buffer cache的大小
　　　　ALTER SYSTEM SET DB_CACHE_SIZE=20M scope=both;
　　　　服务进程从数据文件读数据到buffer cache；DBWn从buffer cache写数据到数据文件。
　　　　buffer cache的四种状态：
　　　　　　　　1）pinned：当前块正在读到cache或正写到磁盘，其他会话等待访问该块。
　　　　　　　　2）clean：
　　　　　　　　3）free/unused：buffer内为空，为实例刚启动时的状态。
　　　　　　　　4）dirty：脏数据，数据块被修改，需要被DBWn刷新到磁盘，才能执行过期处理。

同一个数据库中，支持多种大小的数据块缓存。通过DB_nK_CACHE_SIZE参数指定，如
　　　　? DB_2K_CACHE_SIZE
　　　　? DB_4K_CACHE_SIZE
　　　　? DB_8K_CACHE_SIZE
　　　　? DB_16K_CACHE_SIZE
　　　　? DB_32K_CACHE_SIZE
标准块缓存区大小由DB_CACHE_SIZE指定。如标准块为nK，则不能通过DB_nK_CACHE_SIZE来指定标准块缓存区的大小，应由DB_CACHE_SIZE指定。
例，标准块为8K，则数据库可以设置的块缓存大小的参数如下：
　　　　? DB_CACHE_SIZE （指定标准块（这里为8K）的缓存区）
　　　　? DB_2K_CACHE_SIZE （指定块大小为2K的缓存区）
　　　　? DB_4K_CACHE_SIZE （指定块大小为4K的缓存区）
　　　　? DB_16K_CACHE_SIZE （指定块大小为16K的缓存区）
　　　　? DB_32K_CACHE_SIZE （指定块大小为32K的缓存区）

2、多种缓冲池（buffer pool）
　　　　1）Keep：通过db_keep_cache_size参数指定。
　　　　该buffer内的数据可能被重用，以降低I/O操作。该池的大小要大于指定到该池的段的总和。
　　　　　　 读入到keep buffer的块不需要过期操作。
　　　　2）Recycle：通过db_recycle_cache_size参数指定。
　　　　该池中的数据被重用机会较小，该池大小要小于分配到该池的段的总和。读入该池的块需要经常执行过期处理。
　　　　3）Default：相当于一个没有Keep与Recycle池的实例的buffer cache，通过db_cache_size参数指定。

3、为对象明确指定buffer pool
　　　　buffer_pool子句，用来为对象指定默认的buffer pool，是storage子句的一部分。
　　　　　　 对create与alter table、cluster、index语句有效。
　　　　如果现有对象没有明确指定buffer pool，则默认都指定为default buffer pool，大小为DB_CACHE_SIZE参数设置的值。
语法：
　　　　a.CREATE INDEX cust_idx ON tt(id) STORAGE (BUFFER_POOL KEEP);
　　　　b.ALTER TABLE oe.customers STORAGE (BUFFER_POOL RECYCLE);
　　　　c.ALTER INDEX oe.cust_lname_ix STORAGE (BUFFER_POOL KEEP);
(二)、Share Pool
1、SHARE_POOL_SIZE
　  1）Share Pool可通过SHARE_POOL_SIZE参数指定：
　　SQL> alter system set shared_pool_size=20M scope=both;
　  2）Share Pool保存的信息被多个会话共享，类型包括：
 a.Library Cache
Library Cache又包含共享SQL区与PL/SQL区：
a).共享SQL区保存了分析与编译过的SQL语句。
b).PL/SQL区保存了分析与编译过的PL/SQL块（过程和函数、包、触发器与匿名PL/SQL块）。
 b.Data Dictionary Cache
保存了数据字典对象的定义。
 c.UGA(User Global Area)
UGA内包含了共享服务器模式下的会话信息。
共享服务器模式时，如果large pool没有配置，则UGA保存在Share Pool中。

(三)、Large Pool  
1）Large Pool大小通过LARGE_POOL_SIZE参数指定：
SQL> alter system set large_pool_size=20m scope=both;
2）作用:
a.为I/O服务进程分配内存
b.为备份与恢复操作分配内存
c.为Oracle共享服务器模式与多个数据库间的联机事务分配内存。
通 过从large pool中为共享服务器模式分配会话内存，可以减少share pool因频繁为大对象分配和回收内存而产生的碎片。将大的对象从share pool中分离出来，可以提高shared pool的使用效率，使其可以为新的请求提供服务或者根据需要保留现有的数据。

(四)、Java Pool           
1、JAVA_POOL_SIZE
  　　通过JAVA_POOL_SIZE参数指定java pool大小。
         保存了jvm中特定会话的java code和数据。
2、在编译数据库中的java代码和使用数据库中的java资源对象时，都会用到share pool。
       java的类加载程序对每个加载的类会使用大约8K的空间。
      系统跟踪运行过程中，动态加载的java类，也会使用到share pool。

(五)、Redo Log Buffer
1、服务进程从用户空间拷贝每条DML/DDL语句的redo条目到redo log buffer中。
2、redo log buffer是一个可以循环使用的buffer，服务进程拷贝新的redo覆盖掉redo log buffer中已通过LGWR写入磁盘（online redo log）的条目。
3、导致LGWR执行写redo log buffer到online redo log的条件
a.用户执行事务提交commit
b.每3秒钟或redo log buffer内已达到1/3满或包含1MB数据
c.DBWn进程将修改的缓冲区写入磁盘时（如果相应的重做日志数据尚未写入磁盘）

（六）、ASMM(Automatic Shared Memory Management)
1、SGA_TARGET
     1）SGA_TARGET默认值为0，即ASMM被禁用。需要手动设置SGA各中各组件的大小。
     2）当SGA_TARGET为非0时，则启用ASMM，自动调整以下各组件大小：
　　　　DB buffer cache（default pool）
　　　　shared pool
　　　　large pool
　　　　streams pool
　　　　java pool
          但ASSM中， 以下参数仍需要手动指定：
　　　　log buffer
　　　　keep、recycle、以及非标准块缓冲区
　　　　固定SGA以及其他内部分配。
2、启用ASMM需要将STATISTICS_LEVEL设置成TYPICAL或ALL
3、启用ASMM，自动调整SGA内部组件大小后。若手动指定某一组件值，则该值为该组件的最小值。如
手动设置SGA_TARGET=8G,SHARE_POOL_SIZE=1G，则ASMM在自动调整SGA内部组件大小时，保证share pool不会低于1G。
SQL> SELECT component, current_size/1024/1024 size_mb FROM   v$sga_dynamic_components;
4、SGA_MAX_SIZE
SGA_MAX_SIZE指定内存中可以分配给SGA的最大值。
SGA_TARGET是一个动态参数，其最大值为SGA_MAX_SIZE指定的值。

五、PGA

 
（一）Private SQL Area
1、保存了当前会话的绑定信息以及运行时内存结构。这些信息
2、每个执行sql语句的会话，都有一个private sql area。
3、当多个用户执行相同的sql语句，此sql语句保存在一个称为shared sql area。此share sql area被指定给这些用户的private sql area
4、共享服务器模式：private sql area位于SGA的share pool或large pool中
    专用服务器模式：private sql area位于PGA中
（二）Cursor、SQL Areas
（三）Work Area    
PGA的一大部分被分配给Work Area，用来执行如下操作：
　　　　a.基于操作符的排序，group by、order by、rollup和窗口函数。
 　　　　参数为sort_area_size  
　　　　b.hash散列连接，
 　　　　参数为hash_area_size     
　　　　c.位图合并，
 　　　　参数为bitmap_merge_area_size
　　　　d.位图创建，
 　　　　参数为create_bitmap_area_size 
　　　　e.批量装载操作使用的写缓存
（四）Session memory
  保存了会话的变量，如登录信息及其他与会话相关的信息，共享服务器模式下，Session memory是共享的。

（五）自动PGA管理
设置PGA_AGGREGATE_TARGET为非0，则启用PGA自动管理，并忽略所有*_area_size的设置。如sort_area_size,hash_area_size等。
默认为启用PGA的自动管理，Oracle根据SGA的20%来动态调整PGA中专用与Work Area部分的内存大小，最小为10MB。
用于实例中各活动工作区（work area）的PGA总量，为PGA_AGGREGATE_TARGET减去其他组件分配的PGA内存。得到的结果，按照特定需求动态分配给对应的工作区。
1）设置PGA_AGGREGATE_TARGET大小的步骤
a.设置PGA_AGGREGATE_TARGET为SGA的20%，对于DSS系统，此值可能过低。
b.运行典型的负载，通过oracle收集的pga统计信息来调整PGA_AGGREGATE_TARGET的值。
c.根据oracle的pga建议调整PGA_AGGREGATE_TARGET大小。
2）禁用自动pga管理
为向后兼容，设置PGA_AGGREGATE_TARGET为0，即禁用pga的自动管理。可使用关联的*_area_size参数调整对应工作区的最大大小。
bitmap_merge_area_size
create_bitmap_area_size
hash_area_size
sort_area_size  

 

 

当用户进程连接到数据库并创建一个对应的会话时，Oracle服务进程会为这个用户专门设置 一个PGA区，用来存储这个用户会话的相关内容。当这个用户会话终止时，数据库系统会自动释放这个PAG区所占用的内存。这个PGA区对于数据库的性能有 比较大的影响，特别是对于排序操作的性能。所以，在必要的时候合理管理PGA区，能够在很大程度上提高数据库的性能。

一、PGA与SGA的区别。

　　PGA(程序缓存区)与SGA(系统全局区)类似，都是Oracle数据库系统为会话在 服务器内存中分配的区域。不过两者的作用不同，共享程度也不同。SGA系统全局区顾名思义，是对系统内的所有进程都是共享的。当多个用户同时连接到一个例 程时，所有的用户进程、服务进程都可以共享使用这个SGA区。为此这个SGA的主要用途就是为不同用户之间的进程与服务进程提供一个交流的平台。除了这个 作用，另外有一个重要的作用就是各种数据库的操作主要就是在这个SGA区内完成。

　　而PGA程序缓冲区则主要是为了某个用户进程所服务的。这个内存区不是共享的，只有这个用户的服务进程本身才能够访问它自己的PGA区。做个形象的比 喻，SGA就好像是操作系统上的一个共享文件夹，不同用户可以以此为平台进行数据方面的交流。而PGA就好像是操作系统上的一个私有文件夹，只有这个文件 夹的所有者才能够进行访问，其他用户都不能够访问。虽然程序缓存区不像其他用户的进程开放，但是这个内存区仍然肩负着一些重要的使命，如数据排序、权限控 制等等都离不开这个内存区。

二、 为排序设置合理的排序区大小（SORT AREA）。

　　当用户需要对某些数据进行排序时，数据库是如何处理的呢?首先，数据库系统会将需要排序的数据保存到PGA程序缓存区中的一个排序区内。然后再在这个 排序区内对这些数据进行排序。如需要排序的数据有2M，那么排序区内必须至少要有2M的空间来容纳这些数据。然后排序过程中又需要有2M的空间来保存排序 后的数据。由于系统从内存中读取数据比从硬盘中读取数据的速度要快几千倍，为此如果这个数据排序与读取的操作都能够在内存中完成，无疑可以在很大程度上提 高数据库排序与访问的性能。如果这个排序的操作都能够在内存中完成，显然这是很理想的。但是如果PGA区中的排序区容量不够，不能够容纳排序后的数据，那 会如何呢?此时，系统会从硬盘中获取一个空间，用来保存这需要排序的数据。此时排序的效率就会降低许多。为此在数据库管理中，如果发现用户的很多操作都需 要用到排序，那么用户会设置比较大的排序区，可以提高用户访问数据的效率。

　　在Oracle数据库中，这个排序区主要用来存放排序操作产生的临时数据。一般来说，这个排序区的大小占据这PGA程序缓存取的大部分空间，这是影响 PGA区大小的主要因素。在小型应用中，数据库管理员可以直接采用其默认的值。但是在一些大型的应用中，或者需要进行大量记录排序操作的数据库系统中，管 理员可能需要手工调整这个排序区的大小，以提高排序的性能。如果系统管理员需要调整这个排序区大小的话，需要通过初始化参数SORT_AREA_SIZE 来实现。为了提高数据访问与排序的性能，数据库系统利用内存比硬盘要快几千倍的实施，会将准备排序的数据临时存放到这个排序区，并在排序区内完成数据的排 序。管理员需要牢记这个原则，并在适当的情况下调整排序区的大小，以提高数据访问与数据排序的性能。

三、 会话区保存着用户的权限等重要信息(USER SESSON DATA)。

　　在程序缓存区内还包含着一个会话区。虽然绝大部分情况下，管理员不要维护这个会话区，可以让数据库系统进行维护。但是，管理员还是需要了解一下这个会 话区的作用。因为这个会话区直接关系着数据库系统中数据的安全性。数据库系统不仅是存放数据的一个很好的载体，而且在还提供了一个统一管理数据的平台，可 以根据实际需要，为不同的用户设置不同的访问权限。简单的说，在数据库中可以控制用户可以访问哪些数据。从而提高数据的安全性。

　　当用户进程与数据库建立会话时，系统会将这个用户的相关权限查询出来，然后保存在这个会话区内。如此的话，用户进程在访问数据时，系统就会核对会话区 内的用户权限信息，看看其是否具有相关的访问权限。由于系统将这个用户的权限信息存放在内存上，所以其核对用户权限的速度非常的快。因为系统不用再去硬盘 中读取数据，直接从内存中读取。而从内存读取数据的效率要比硬盘上快几千倍。

　　通常情况下，这个会话区内保存了会话所具有的权限、角色、性能统计等信息。这个会话区一般都是由数据库进行自我维护的，系统管理员不用干预。

四、 堆栈区保存变量信息(STACK SPACE)。

　　有时候为了提高SQL语句的重用性，会在语句中使用绑定变量。简单的说，就是SQL语句可以接受用户传入的变量。从而用户只需要输入不同的变量值，就 可以满足不同的查询需求。如现在用户需要查询所有员工的信息。然后其又要查询所有工龄在3年以上的员工等等。此时其实他们采用的是同一个SQL语句，只是 传递给系统的变量不同而已。这可以在很大程度上降低数据库开发的工作量。这个变量在Oracle数据库系统中就叫做绑定变量。利用绑定变量可以加强与用户 的互动性。另外在这个堆栈区内还保存着会话变量、SQL语句运行时的内存结构等重要的信息。

　　通常情况下，这个堆栈区跟上面讲到的会话区一样，都可以让数据库系统进行自我维护，而管理员不用参与到其中。这些分区的大小，也是系统根据实际情况来进行自动分配的。当这个用户会话结束时，系统会自动释放这些区所占用的空间。
五、 游标区 (CURSOR STATE)。

　　无论是SQLServer数据库还是Oracle数据库中，有时候都需要用到游标技术。当运行使用游标的语句时，Oracle数据库系统会在程序缓存 区中间为其分配一块区域。这块区域就叫做游标区。通常情况下，游标用来完成一些比较特殊的功能。而且一般来说，采用游标的语句要比其他语句的执行效率低一 点。为此管理员在使用游标的时候，还是需要慎重。

　　游标区是一个动态的区域。当用户执行游标语句时，系统就会在这个游标区内创建一个区域。当关闭游标时，这个区域就会被释放。这创建与释放，需要占用一 定的系统资源，花费一定的时间。为此在使用游标时，如果频繁的打开和关闭游标，就会降低语句的执行性能。所以笔者建议，在写语句时，如果真的有必要使用游 标技术时，则要注意游标不要频繁的打开和关闭。

　　另外在Oracle数据库中，还可以通过限制游标的数量来提高数据库的性能。如在数据库系统中有一个初始化参数OPEN_CURSORS。管理员可以 根据实际的需要，来设置这个参数，控制用户能够同时打开游标的数目。不过需要注意的是，在确实需要才有游标的情况下，如果硬件资源能够支持的话，那么就需 要放宽这个限制。这可以避免用户进程频繁的打开和关闭游标。因为频繁的打开和关闭游标这对游标的操作是不利的，会影响数据库的性能。

　　从以上的分析中可以看出，程序全局区（PGA）主要包含排序区、会话区、堆栈区和游标区四个部分的内容，他们各司其职，完成用户进程与数据库之间的会 话。通常情况下，系统管理员主要关注的是排序区，在必要时需要手工调整这个排序区的大小。另外需要主要的是，游标区是一个动态的区域，在游标打开时创建， 关闭时释放。故在数据库开发时，不要频繁的打开和关闭游标可以提高游标操作的效率，改善数据库的性能。其他分区的内容管理员只需要了解其用途，日常的维护 交给数据库系统来完成即可。