Oracle内存结构[转]

 oracle内存结构 

  

SGA:针对系统的内存空间System Global Area
PGA:针对进程的 Process Global Area

UGA:针对用户的内存空间User Global Area。跟会话相关。

 

oracle中的基本内在结构包括
   （1）系统全局区(System Global Area, SGA)，此区域由所有的服务进程和后台进程共享。
   （2）进程全局区(Process Global Area, PGA)，此区域是每个服务进程和后台进程私有的，即每个进程都有一个属于自己的PGA。

一，SGA
    主要包含有下数据结构：
       1，数据缓存区(database buffer cache)
       2，重做日志缓冲区(redo log buffer)
       3，共享池(shared pool)
       4，java池(java pool)
       5，大型池(large pool)(可选的)
       6，数据流池(streams pool)
       7，数据字典缓存区(data dictionary cache)
       8，其他杂项信息
       SGA中还包含了数据库及实例的状态信息，供后台进程使用，被称为固定SGA(fixed SGA)。用户数据不会存储在这个区域内。另外还包含需要在Oracle进程间进行交换的信息（例如，锁信息）。
       如果数据库运行在共享服务模式下，SGA中还要包含请求与应答队列，以及PGA中的一些信息。

       一,数据缓存区
        SGA内的数据缓存区(database buffer cache)用于存储从数据文件读出的数据块副本。所有并发地连接到实例上的用户进程都将共享同一个数据缓存区。
        数据缓存区中的缓冲区通过两个列表管理：待定列表(write list)和最近最少使用列表(least recently used(LRU) list)。待写列表中记录的是脏缓冲区，即其中数据已被修改且尚未写入磁盘的缓冲区。最近最少使用列表中记录的是可用缓冲区，锁定缓冲区及还没有被移入待写列表的脏缓冲区。可用缓冲区内的数据无需继续保留，可以用于存储新数据；锁定缓冲区是正在被访问的缓冲区。
         当某个Oracle进程访问一块缓冲区时，就会将其移动LRU列表的最近使用(ost recently used,MRU)端。随着更被访问的缓冲区移动LRU列表的MRU端，较早前被访问过的脏缓冲区就会逐渐向LRU列表的LUR端移动。
      当oracle的用户进程首次查询某块数据时，它将首先在数据缓冲区内进行搜索。如果用户进程在数据缓冲区内找到了所需的数据（称为缓存命中），就可以直接从内存中访问数据；如果不能在缓冲区中找到所需数据，则需要从磁盘中的数据文件里将相应的数据块复制到缓存中才能进行访问。缓存命中时的数据访问速度远远大于缓存失效时的速度。
      用户进程将数据读入数据缓存区之前首先要准备好可用缓冲区，用户进程从LRU列表的LRU端开始对其进行搜索，这个搜索过程将一直持续，直到找到可用缓冲区或达缓存搜索操作的预设限定值为止。
      当用户进程在对LRU列表的搜索过程中遇到脏缓冲区时，它会先将此类缓冲区移入待定列表，之后继续搜索，最后将数据从磁盘写入缓冲区，并将此缓冲区移到LRU列表的MRU端。
      如果oracle用户进程对LRU列表的搜索操作达到了预设的限定值而仍旧没有找到可用缓冲区，那么进程将停止搜索并通DBW0后台进程将部脏缓冲区写入磁盘。
      如果用户进程执行全表扫描时，它会将存储表数据的数据块读入缓冲区，并移到LRU列表的LRU端，而不是MRU端，这是因为全表扫描的数据通常只是暂时需要的，因此这些缓冲区应该被尽快地移出数据缓存区，为其它使用频率更高的数据块腾出空间。
       （1）数据缓存区的容量
       oracle在同一个数据库中支持多种数据块容量，管理员可以通过初始化参数DB_BLOCK_SIZE来设定数据库的标准数据块容量，有效值从2K到32K。另外管理还可以通过使用初始化参数DB_KEEP_CACHE_SIZE与DB_RECYCLE_CACHE_SIZE为KEEP及RECYCLE这两个可选的缓冲池设定容量。这三个参数是相互独立的。
       DB_KEEP_CACHE_SIZE：缓冲池将一直保留存储在其中的方案对象的数据
       DB_RECYCLE_CACHE_SIZE：缓冲池将随时清除存储在其中不再被用户需要的数据
       DEFAULT:缓冲池中存储的是没有指定使用其他缓冲池的方案对象的数据,以及被显示指定使用DEFAULT缓冲池的方案对象有的数据.
       这个三种缓冲池只有标准容量的数据缓存区才具备.非标准容量数据块使用的数据缓冲区中只有DEFAULT缓冲池.
可以通过alter table table_name storage(buffer_pool keep) ;语句，将其数据置于keep中。
      非标准容量的数据块缓冲区由以下参数决定：
      DB_nK_CACHE_SIZE        （n可以为2/4/8/16/32)
      注意：DB_nK_CACHE_SIZE参数不能用于设定标准容量的数据块所使用的数据缓存区的容量，如果DB_BLOCK_SIZE参数的值为nk，则对应的DB_nK_CACHE_SIZE参数进行设定是不合法的操作。标准容量的数据块所使用的数据缓存区的容量必须从DB_CACHE_SIZE参数中取得。
     (2)由于数据缓存区的容量受系统的限制,因此磁盘内的数据不可能全部存入缓存中,当缓存中没有可用空间后,接下来会发生的缓存失效会触发Oracle将缓存内的脏数据写入磁盘,以便为新数据提供缓冲区,当用户再次访问被写入磁盘的数据块时,又将会发生缓存失效.
     二,重做日志缓冲区(redo log buffer)
     重重日志缓冲区是SGA一块被循环使用的缓冲区,用于记录数据库内的数据变化信息.这些信息以重做条目(redo entry)的形式进行存储.Oracle利用重做条目内的信息就可以重做由INSERT,UPDATE,DELETE,CREATE,ALTER及DROP等操作对数据库进行的修改.重做条目可以被用于进行数据库恢复(database recovery)。
      ORACLE数据库的进程将重做条目从用户的内在空间复制到SGA的重日志缓冲区内。后台进程LGWR负责将重做日志缓冲区内的数据写入磁盘中当前被激活的重做日志文件（redo log file）或一组重做日志文件。
      LOG_BUFFER用于庙宇重做日志缓冲区的大小(以字节为单位). 一般来说,此参数值越大则重做日志文件的I/O性越高,在事务执行时间将长或事务数据较的大系统中尤为明显,默认值为512K或128K
     三,共享池(SHARED_POOL)
     SGA的共享池内包含了库缓存(library cache),数据字典缓存区(dictionary cache),并行执行消息缓冲区(buffers for parallel execution messages),以及用于系统控制的各种内在结构.初始参数:SHARED_POOL_SIZE用于设定共享池的容量.
     (1)库缓存(library cache)中包含共享SQL区(shared SQL area),私有SQL区(private SQL area)(当系统运行在共享服务器模式下时),PL/SQL过程和包,以及用于系统控制的各种内在结构,例如锁(LOCK)及库缓存句柄(library cache handle)等.
     (11)共享SQL区(shared SQL area)与私有SQL区(private SQL area)
     oracle为其所执行的每个SQL提供一个共享SQL区及一个私有SQL区.当两个用户执行相同的SQL语句时,ORACLE用令两个用户使用同一个共享SQL区.但是每个用户还拥有SQL语句的私有SQL区.
    共享SQL区中存储了SQL的解析树及执行计划.当一个新的SQL语句被解析后,oracle会从共享池中分配一块内在创建共享SQL,以保存解析结果.如果共享池内没有可用的内存,oracle将使用改进的LRU算法清除共享池内已有的共享SQL,直到有足够的空间容纳新语的共享SQL区.一个SQL区被oracle清除出共享池后,相应的SQL语句再次执行时,需要重新解析并分配新的共享SQL区.
    (12)PL/SQL程序结构及共享池
    oracle处理各种PL/SQL程序结构(过程,函数,包,匿名块及数据库触发器)的方式与处理单独的SQL语句类似.oracle为每个程序结构分配一块公共内在区以保存其解析及编译的结果.同时ORACLE还要为程序结构创建私有内存区,以保存程序结构在其运行的会话中所独有的信息,包括本地变量,全局变量,包变量以及SQL执行缓冲区.当多个用户运行同一个程序结构时,所有用户都使用唯一的一个共享区,同时每个用户拥有一个私有区,存储此程序结构在用户会话内的独有信息.
   (2)数据字典缓存区(dictionary cache)
     数据字典是一系列保存了数据库参考信息（例如数据库结构，数据库用户等）的表和视图。Oracle 需要频繁 地使用经过解析的 SQL 语句访问数据字
典。数据字典信息对 Oracle 能否正常运行至关重要。
     由于 Oracle 对数据字典的访问极为频繁，因此内存中有两个特殊区域用于存储数据字典信息。一个区域是数据字典缓存区（data dictionary cache），因为数据在其中是以数据行的形式存储的（通常缓冲区内保存的是完整的数据块），所以此区域也被称为行缓存（row cache）。另一个区域为库缓存（library cache）。所有 Oracle 数据库进程在访问数据字典信息时都能够共享
这两个缓存区。
      当以下情况出现时，也会将共享 SQL 区清除出共享池:
      ● 当用户使用 ANALYZE 语句更新或删除了方案对象（表，簇，索引等）的统计信息后，如果一个共享 SQL 区内的 SQL 语句引用了被分析过的方案对象，那么此共享 SQL 区将被清除出共享池。当被清除的
SQL 语句再次运行时，此 SQL 语句将被重新解析并保存到新的共享SQL 区内，以反映方案对象最新的统计信息。
      ● 如果 SQL 语句引用的方案对象经过了修改，则相应的共享 SQL 区将被标记为无效（invalidated），且此 SQL 语句下次运行时必须被重新解析。
      ● 当管理员改变了数据库的全局数据库名（global database name）后，共享池内的所有数据都将被清除。
      ● 管理员能够手工清除共享池内的全部信息以便评估系统性能（此种评估针对共享池，而非数据缓存（buffer cache）），而无需关闭实例再重新打开。这项工作是通过 ALTER SYSTEM FLUSH SHARED_POOL 语句完成的。
       四,大型池(large pool)
       数据库管理员可以配置一个称为大型池（large pool）的可选内存区域，供一次性大量的内存分配使用，例如：
        ● 共享服务器（shared server）及 Oracle XA 接口（当一个事务与多个数据库交互时使用的接口）使用的会话内存（session memory）
        ● I/O 服务进程
        ● Oracle 备份与恢复操作
       如果从大型池内为共享服务器，Oracle XA，或并行查询缓冲区（parallel querybuffer）分配会话内存，共享池（shared pool）就能够专注于为共享 SQL 区（shared SQL area）提供内存，从而避免了共享池可用空间减小而带来的系统性能开销。
        五,Java 池
        SGA 内的 Java 池（Java pool）是供各会话内运行的 Java 代码及 JVM 内的数据使用的。Java 池的内存使用方式与 Oracle 服务器的运行模式有关。
        Java 池顾问（Java Pool Advisor）收集的统计数据能够反映库缓存（librarycache）中与 Java 相关的内存使用情况，并预测 Java 池容量改变对解析性能的影响。当 statistics_level 参数被设置为或 TYPICAL 更高时，Oracle 会自动地启动 Java 池顾问。当 Java 池顾问被关闭后，其收集的统计信息将被清除。
        六,数据流池(Streams pool)
        在数据库中，管理员可以在 SGA 内配置一个被称为数据流池（Streams pool）的内存池供 Oracle 数据流（Stream）分配内存。管理员需要使用STREAMS_POOL_SIZE 初始化参数设定数据流池的容量（单位为字节）。如果 Oracle 数据流第一次使用时系统中没有定义数据流池，Oracle 将自动地创建一个。
       如果系统中设置了 SGA_TARGET 参数，那么数据流池的内存来自 SGA 的全局池（global pool of SGA）。如果没有设置 SGA_TARGET 参数，那么系统将从数据缓存区（buffer cache）中转移一部分内存用于创建数据流池。这个内存转移工作只在数据流第一次被使用时发生。此操作中的内存转移量为共享池（shared pool）容量的 10%。
        控制 SGA 的内存使用
        (1)DBA 可以使用 SQL 语句增加 SGA 使用的内存，上限由操作系统为Oracle 提供的内存及 SGA_MAX_SIZE 参数决定
        (2)DBA 可以使用 SQL 语句减少 SGA 使用的内存，下限为 Oracle 内预设的最小值，此值通常等于操作系统的限制值。
        数据缓存区及 SGA 内的各种内存池都能够依据 Oracle 的内部策略在系统运行时动态地增长或缩小。

另外:SGA_LOCK或者是LOCK_SGA用于锁定SGA是否只使用物理内存.

PGA(程序全局区,或者说是进程全局区process global area)
     它是特定于进程的一段内存,一个操作系统进程或纯种专用的内存,不允许系统中的其他进程或线程访问.它不会在Oracle的SGA中分配,而总是由进程或线程在本地分配.
对于UGA(用户全局区)就是你的会话的状态,你的会话总能访问这部分内存,UGA的位置完全取决于你如何连接Oracle,如果你通一个共享服务器连接,UGA肯定存储在每个共享服务器进程都能访问的一个内存结构中,即SGA中,这样,你的会话可以使用任何一个共享服务器,因为任何一个共享服务器都能读写你的会话的数据,一个它是从shared_pool分配内存的,如果SGA分配的large_pool,那UGA会从large_pool分配会话内存.如果你使用一个专用服务器连接,则不再需要所有服务器进程都能看到你的会话信息,那么UGA会在PGA中分配内存.PGA大小或等于所用的UGA内存.
      所以PGA包含进程内存,还可能包含UGA,PGA内存中的其他区通常用于完成内存中的排序,位图合并以及散列.即sort_area_size,sort_area_retained_size,hash_area_size.
      sort_area_size:在信息换出到磁盘之前,用于对信息排序的RAM总量。
      sort_area_retained_size：排序完成后用于保存已排序数据的内存总量。如果sort_area_size是512KB，sort_area_retained_size是256KB，那么服务器进程最初处理查询时会用512KB的内存对数据排序，完成后，排序会“收缩”为256KB，如果256KB内存中放不下已排序数据，会写出临时表空间中。
      HASH_AREA_SIZE：服务器进程在内存中存储散列表所用的内存量。散列联结时会使用这些散列表结构，通常把一个大集合与另一个集合联结时就会用到这些结构，通常把一个大集合与一个集合联结时就会用到这些结构。其中集合较小的一个会散列到内存中，散列区中放不下的部分都会通联结键存储在临时表空间。