Oracle体系结构之内存结构（SGA、PGA）

Oracle体系结构之内存结构（SGA、PGA） 

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  

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