Oracle内存结构研究-SGA篇

在《Oracle 内存结构研究》一文中提到，PGA是一个服务器 进程的专用的私有内存区，而SGA则是共享内存区。

SGA由多个部分组成：
1，        固定SGA（Fixed SGA）
2，        块缓冲区（Db cache）
3，        重做日志缓冲区（Redo log buffer）
4，        Java 池（Java pool）
5，        大池（Large pool）
6，        共享池（Shared pool）
7，        流池（Stream pool）

有如下参数控制共享池相关组件大小：
1，        JAVA_POOL_SIZE：控制Java池大小。
2，        SHARED_POOL_SIZE：9i中控制共享池中占用最大的部分，10g以上控制共享池大小。
3，        LARGE_POOL_SIZE：控制大池大小。
4，        DB_*K_CACHE_SIZE：控制不同块大小的缓冲区大小。
5，        LOG_BUFFER：控制重做日志缓冲区大小。
6，        SGA_TARGET：10g以上控制自动SGA内存管理的总内存大小。
7，        SGA_MAX_SIZE：控制SGA可以达到的最大大小，改变需重启数据库。

下面将详细介绍各个部分的作用和推荐设置。



二、SGA各组件作用
1，        固定SGA：
顾名思义，是一段不变的内存区，指向SGA中其他部分，Oracle 通过它找到SGA中的其他区，可以简单理解为用于管理的一段内存区。

2，        块缓冲区：
查询时，Oracle会先把从磁盘读取的数据放入内存，以后再查询相关数据时不用再次读取磁盘。插入和更新时，Oracle会现在该区中缓存数据，之后批量写到硬盘中。通过块缓冲区，Oracle可以通过内存缓存提高磁盘的I/O性能。
块缓冲区中有三个区域：
        默认池（Default pool）：所有数据默认都在这里缓存。
        保持池（Keep pool）：用来缓存需要多次重用的数据。
        回收池（Recycle pool）：用来缓存很少重用的数据。
原来只有一个默认池，所有数据都在这里缓存。这样会产生一个问题：大量很少重用的数据会把需重用的数据“挤出”缓冲区，造成磁盘I/O增加，运行速度下降。后来分出了保持池和回收池根据是否经常重用来分别缓存数据。
        这三部分内存区需要手动确定大小，并且之间没有共享。例如：保持池中已经满了，而回收池中还有大量空闲内存，这时回收池的内存不会分配给保持池。
        9i开始，还可以设置db_nk_cache。9i之前数据库只能使用相同的块大小。9i开始同一个数据库可以使用多种块大小 （2KB,4KB,8KB,16KB,32KB），这些块需要在各自的db_nk_cache中缓存。如果为不同的表空间指定了不同的块大小，需要为其设 置各自的缓冲区。

3，        重做日志缓冲区（Redo log buffer）：
数据写到重做日志文件之前在这里缓存，在以下情况中触发：
        每隔3秒
        缓存达到1MB或1/3满时
        用户提交时
        缓冲区的数据写入磁盘前

4，        Java池（Java pool）：
在数据库中运行Java代码时用到这部分内存。例如：编写Java存储 过程在服务器 内运行。需要注意的是，该内存与常见的Java编写的B/S系统并没关系。用JAVA语言代替PL/SQL语言在数据库中写存储 过程才会用到这部分内存。

5，        大池（Large pool）：
下面三种情况使用到大池：
        并行执行：存放进程间的消息缓冲区
        RMAN：某些情况下用于磁盘I/O缓冲区
        共享服务器模式：共享服务器模式下UGA在大池中分配（如果设置了大池）

6，        共享池（Shared pool）
共享池是SGA中最重要的内存段之一。共享池太大和太小都会严重影响服务器性能。
SQL和PL/SQL的解释计划、代码，数据字典数据等等都在这里缓存。
SQL 和PL/SQL代码在执行前会进行“硬解析”来获得执行计划及权限验证等相关辅助操作。“硬解析”很费时间。对于响应时间很短的查询，“硬解析”可以占到 全部时间的2/3。对于响应时间较长的统计等操作，“硬解析”所占用的时间比例会下降很多。执行计划及所需的数据字典数据都缓存在共享池中，让后续相同的 查询可以减少很多时间。
不使用“绑定变量”导致：
        系统需要花费大量的资源去解析查询。
        共享池中的代码从不重用，系统花费很大代价管理这部分内存。
关于共享变量的优缺点讨论已经超过了这篇文章的范畴，简单来讲，响应时间短的查询要使用共享变量，响应时间长的统计不使用共享变量。
        需要注意的是，SHARED_POOL_SIZE参数在9i中控制共享池中占用最大的部分，10g以上控制共享池总大小。

7，        流池（Stream pool）
9iR2以上增加了“流”技术，10g以上在SGA中增加了流池。流是用来共享和复制数据的工具。



三、SGA设置
没有通用的设置，所有设置都要根据系统的负载、业务需求和硬件环境来进行调整。这里只是总结出大体的设定，避免因SGA设置不当引起的问题。

1，自动SGA内存管理
        在Oracle 10g中引入了自动SGA内存管理特性，DBA可以设定SGA_TARGET告诉Oracle可用的SGA内存为多大，由Oracle根据系统负载来动态调整各组件大小，相应的数定会保存在控制文件中，使数据库重启后也记得各组件大小。
需要注意一下几点：
        要使用自动SGA内存管理，STATISTICS_LEVEL参数必须设为TYPICAL或ALL，系统自动收集相应的信息用来动态调整SGA设定。
        可以设定某个组件的值，Oracle使用此值为该组件的最小大小

可动态调整的参数：
DB_CACHE_SIZE，SHARED_POOL_SIZE，LARGE_POOL_SIZE，JAVA_POOL_SIZE。
需手动设置的参数：
LOG_BUFFER,STREAMS_POOL,DB_NK_CACHE_SIZE,DB_KEEP_CACHE_SIZE，DB_RECYCLE_CACHE_SIZE。

2，手动SGA内存管理
1)        32bit和64bit限制
在32位的操作系统中，Oracle最大可用内存为1.75g，也就是说SGA+PGA<=1.75g，超过这一限制的内存将不会被Oracle用到。
32位的Oracle可以装到64位的操作系统上，64位的Oracle不可以装到32位的操作系统上。

2)        查看Oracle版本：
SQL> select * from v$version;
BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE    10.2.0.1.0      Production
TNS for 32-bit Windows : Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 – Production

3)        各组件设置：
JAVA_POOL_SIZE：如果没用到数据库端java的系统，30MB足够。

LOG_BUFFER：默认为MAX(512KB,128KB*CPU个数)。一般系统1MB足够，运行大型事务的系统可以设为2MB，让1/3满写入日志文件时可以继续写入缓冲，再大也没有意义。

SHARED_POOL_SIZE： 过大过小都会严重影响系统性能，1GB内存可以设为100MB，2GB内存可设为150MB，4GB内存可设为300MB。共享池命中过低首先要调整的是 应用程序而不是扩大共享池。使用绑定变量可以减少共享池需求、提高命中率，减少共享池管理负担和LATCH竞争。

LARGE_POOL_SIZE：使用专用服务模式可设为30MB，除非必要，不然不建议使用共享服务器模式。

DB_CACHE_SIZE：除去上述内存外其他可用内存都分配给该区域。

总结
32位Oracle：
1G内存：SHARED_POOL_SIZE=100MB，DB_CACHE_SIZE=0.5GB；
2G内存：SHARED_POOL_SIZE=150MB，DB_CACHE_SIZE=1.25GB；

64位Oracle
4G内存：SHARED_POOL_SIZE=200MB，DB_CACHE_SIZE=2.5GB；
8G内存：SHARED_POOL_SIZE=400MB，DB_CACHE_SIZE=5GB；
12G内存：SHARED_POOL_SIZE=500MB，DB_CACHE_SIZE=8GB

再次强调，以上只是避免因SGA设置不当引起问题的大体设置，需要根据具体的系统负载和业务逻辑结合Stackpack等工具细调。