l
前言
对于
oracle
的内存的管理，截止到
9iR2
，都是相当重要的环节，管理不善，将可能给数据库带来严重的性能问题。下面我们将一步一步就内存管理的各个方面进行探讨。
l
概述
oracle
的内存可以按照共享和私有的角度分为系统全局区和进程全局区，也就是
SGA
和
PGA(process global area or private global area)
。对于
SGA
区域内的内存来说，是共享的全局的，在
UNIX
上，必须为
oracle
设置共享内存段（可以是一个或者多个），因为
oracle
在
UNIX
上是多进程；而在
WINDOWS
上
oracle
是单进程（多个线程），所以不用设置共享内存段。
PGA
是属于进程（线程）私有的区域。在
oracle
使用共享服务器模式下（
MTS
）
,PGA
中的一部分，也就是
UGA
会被放入共享内存
large_pool_size
中。
对于
SGA
部分，我们通过
sqlplus
中查询可以看到：
SQL> select * from v$sga;
NAME VALUE
-------------------- ----------
Fixed Size 454032
Variable Size 109051904
Database Buffers 385875968
Redo Buffers 667648
Fixed Size
oracle
的不同平台和不同版本下可能不一样，但对于确定环境是一个固定的值，里面存储了
SGA
各部分组件的信息，
可以看作引导建立SGA的区域
。
Variable Size
包含了
shared_pool_size
、
java_pool_size
、
large_pool_size
等内存设置和用于管理数据缓冲区等内存结构的
hash table
、块头信息
(
比如
x$bh
消耗内存
)
等
Database Buffers
指数据缓冲区，在
8i
中包含
default pool
、
buffer_pool_keep
、
buffer_pool_recycle
三部分内存。在
9i
中包含
db_cache_size
、
db_keep_cache_size
、
db_recycle_cache_size
、
db_nk_cache_size
。这里要注意在
8i
中三部分内存总和为
db_block_buffers*db_block_size
。
Redo Buffers
指日志缓冲区，
log_buffer
。在这里要额外说明一点的是，对于
v$parameter
、
v$sgastat
、
v$sga
查询值可能不一样。
v$parameter
里面的值，是指用户在初始化参数文件里面设置的值，
v$sgastat
是
oracle
实际分配的日志缓冲区大小（因为缓冲区的分配值实际上是离散的，也不是以
block
为最小单位进行分配的），
v$sga
里面查询的值，是在
oracle
分配了日志缓冲区后，为了保护日志缓冲区，设置了一些保护页，通常我们会发现保护页大小大约是
11k(
不同环境可能不一样
)
。参考如下内容
SQL> select substr(name,1,10) name,substr(value,1,10) value
2 from v$parameter where name = 'log_buffer';
NAME VALUE
-------------------- --------------------
log_buffer
524288
SQL> select * from v$sgastat ;
POOL NAME BYTES
----------- -------------------
fixed_sga 454032
buffer_cache 385875968
log_buffer
656384
SQL> select * from v$sga;
NAME VALUE
-------------------- ----------
Fixed Size 454032
Variable Size 109051904
Database Buffers 385875968
Redo Buffers
667648
关于各部分内存的作用，参考
oracle
体系结构，在此不再叙述。
l
SGA
的大小
那么我们现在来考察内存参数的设置。实际上，对于特定的环境，总是存在着不同的最优设置的，没有任何一种普遍适用的最优方案。但为什么在这里我们还要来谈设置这个话题呢，那仅仅是出于一个目的，避免过度的犯错误。事实上，在任何一个生产系统正式投入使用之前，我们不拥有任何系统运行信息让我们去调整，这样就只有两种可能，一是根据文档推荐设置，另外一种就是根据经验设置。相对来说，根据经验的设置比根据文档的设置要可靠一些。尤其是那些
24*7
的系统，我们更要减少错误的发生。那么我们尝试去了解不同的系统不同的应用的具体设置情况，从而提供一个参照信息给大家。
为了得出一个参照设置，我们就必须假定一个参照环境。以下所有设置我们基于这样一个假定，那就是硬件服务器上只考虑存在操作系统和数据库，在这个单一的环境中，我们来考虑内存的设置。
在设置参数之前呢，我们首先要问自己几个问题
一：物理内存多大
二：操作系统估计需要使用多少内存
三：数据库是使用文件系统还是裸设备
四：有多少并发连接
五：应用是
OLTP
类型还是
OLAP
类型
根据这几个问题的答案，我们可以粗略地为系统估计一下内存设置。那我们现在来逐个问题地讨论，首先物理内存多大是最容易回答的一个问题，然后操作系统估计使用多少内存呢？从经验上看，不会太多，通常应该在
200M
以内（不包含大量进程
PCB
）。
接下来我们要探讨一个重要的问题，那就是关于文件系统和裸设备的问题，这往往容易被我们所忽略。操作系统对于文件系统，使用了大量的
buffer
来缓存操作系统块。这样当数据库获取数据块的时候，虽然
SGA
中没有命中，但却实际上可能是从操作系统的文件缓存中获取的。而假如数据库和操作系统支持异步
IO
，则实际上当数据库写进程
DBWR
写磁盘时，操作系统在文件缓存中标记该块为延迟写，等到真正地写入磁盘之后，操作系统才通知
DBWR
写磁盘完成。对于这部分文件缓存，所需要的内存可能比较大，作为保守的估计，我们应该考虑在
0.2
——
0.3
倍内存大小。但是如果我们使用的是裸设备，则不考虑这部分缓存的问题。这样的情况下
SGA
就有调大的机会。
关于数据库有多少并发连接，这实际上关系到
PGA
的大小（
MTS
下还有
large_pool_size
）。事实上这个问题应该说还跟
OLTP
类型或者
OLAP
类型相关。对于
OLTP
类型
oracle
倾向于可使用
MTS,
对于
OLAP
类型使用独立模式，同时
OLAP
还可能涉及到大量的排序操作的查询，这些都影响到我们内存的使用。那么所有的问题综合起来，实际上主要反映在
UGA
的大小上。
UGA
主要包含以下部分内存设置
SQL> show parameters area_size
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ------- -------------
bitmap_merge_area_size integer 1048576
create_bitmap_area_size integer 8388608
hash_area_size integer 131072
sort_area_size integer 65536
SQL>
在这部分内存中我们最关注的通常是
sort_area_size
，这是当查询需要排序的时候，数据库会话将使用这部分内存进行排序，当内存大小不足的时候，使用临时表空间进行磁盘排序。由于磁盘排序效率和内存排序效率相差好几个数量级，所以这个参数的设置很重要。这四个参数都是针对会话进行设置的，是单个会话使用的内存的大小，而不是整个数据库使用的。偶尔会看见有人误解了这个参数以为是整个数据库使用的大小，这是极其严重的错误。假如设置了
MTS
，则
UGA
被分配在
large_pool_size
，也就是说放在了共享内存里面，不同进程（线程）之间可以共享这部分内存。在这个基础上，我们假设数据库存在并发执行
server process
为
100
个，根据上面我们
4
个参数在
oracle8.1.7
下的默认值，我们来计算独立模式下
PGA
的大致大小。由于会话并不会经常使用
create_bitmap_area_size
、
bitmap_merge_area_size
，所以我们通常不对四个参数求和。在考虑到除这四个参数外会话所保存的变量、堆栈等信息，我们估计为
2M
，则
100
个进程最大可能使用
200M
的
PGA
。
现在，根据上面这些假定，我们来看
SGA
实际能达到多少内存。在
1G
的内存的服务器上，我们能分配给
SGA
的内存大约为
400—500M
。若是
2G
的内存，大约可以分到
1G
的内存给
SGA
，
8G
的内存可以分到
5G
的内存给
SGA
。当然我们这里是以默认的排序部分内存
sort_area_size=64k
进行衡量的，假如我们需要调大该参数和
hash_area_size
等参数，然后我们应该根据并发的进程的数量，来衡量考虑这个问题。
事实上，通常我们更习惯通过直观的公式化来表达这样的问题：
OS
使用内存
+SGA+
并发执行进程数
*(sort_area_size+hash_ara_size+2M) < 0.7*
总内存
(
公式是死的，系统是活的，实际应用的调整不必框公式，这不过是一个参考建议
)
在我们的实际应用中，假如采用的是裸设备，我们可适当的增大
SGA(
如果需要的话
)
。由于目前几乎所有的操作系统都使用虚拟缓存，所以实际上如果就算
SGA
设置的比较大也不会导致错误，而是可能出现频繁的内存页的换入与换出
(page in/out)
。在操作系统一级如果观察到这个现象，那么我们就需要调整内存的设置。
l
SGA
内参数设置
Log_buffer
对于日志缓冲区的大小设置，通常我觉得没有过多的建议，因为参考
LGWR
写的触发条件之后，我们会发现通常超过
3M
意义不是很大。作为一个正式系统，可能考虑先设置这部分为
log_buffer=1—3M
大小，然后针对具体情况再调整。
Large_pool_size
对于大缓冲池的设置，假如不使用
MTS
，建议在
20—30M
足够了。这部分主要用来保存并行查询时候的一些信息，还有就是
RMAN
在备份的时候可能会使用到。如果设置了
MTS
，则由于
UGA
部分要移入这里，则需要具体根据
server process
数量和相关会话内存参数的设置来综合考虑这部分大小的设置。
Java_pool_size
假如数据库没有使用
JAVA
，我们通常认为保留
10—20M
大小足够。事实上可以更少，甚至最少只需要
32k
，但具体跟安装数据库的时候的组件相关
(
比如
http server)
。
shared_pool_size
这是迄今为止最具有争议的一部分内存设置。按照很多文档的描述，这部分内容应该几乎和数据缓冲区差不多大小。但实际上情况却不是这样的。首先我们要考究一个问题，那就是这部分内存的作用，它是为了缓存已经被解析过的
SQL
，而使其能被重用，不再解析。这样做的原因是因为，对于一个新的
SQL
（
shared_pool
里面不存在已经解析的可用的相同的
SQL
），数据库将执行硬解析，这是一个很消耗资源的过程。而若已经存在，则进行的仅仅是软分析（在共享池中寻找相同
SQL
），这样消耗的资源大大减少。所以我们期望能多共享一些
SQL
，并且如果该参数设置不够大，经常会出现
ora-04031
错误，表示为了解析新的
SQL
，没有可用的足够大的连续空闲空间，这样自然我们期望该参数能大一些。但是该参数的增大，却也有负面的影响，因为需要维护共享的结构，内存的增大也会使得
SQL
的老化的代价更高，带来大量的管理的开销，所有这些可能会导致
CPU
的严重问题。
在一个充分使用绑定变量的比较大的系统中，
shared_pool_size
的开销通常应该维持在
300M
以内。除非系统使用了大量的存储过程、函数、包，比如
oracle erp
这样的应用，可能会达到
500M
甚至更高。于是我们假定一个
1G
内存的系统，可能考虑设置该参数为
100M
，
2G
的系统考虑设置为
150M,8G
的系统可以考虑设置为
200—300M
。
对于一个没有充分使用或者没有使用绑定变量系统，这可能给我们带来一个严重的问题。所谓没有使用
bind var
的
SQL
，我们称为
Literal SQL
。也就是比如这样的两句
SQL
我们认为是不同的
SQL,
需要进行
2
次硬解析：
select * from EMP where name = ‘TOM’;
select * from EMP where name = ‘JERRY’;
假如把
’TOM’
和
‘JERRY’
换做变量
V
，那就是使用了
bind var
，我们可以认为是同样的
SQL
从而能很好地共享。共享
SQL
本来就是
shared_pool_size
这部分内存存在的本意，
oracle
的目的也在于此，而我们不使用
bind var
就是违背了
oracle
的初衷，这样将给我们的系统带来严重的问题。当然，如果通过在操作系统监控，没有发现严重的
cpu
问题，我们如果发现该共享池命中率不高可以适当的增加
shred_pool_size
。但是通常我们不主张这部分内存超过
800M
（特殊情况下可以更大）。
事实上，可能的话我们甚至要想办法避免软分析，这在不同的程序语言中实现方式有差异。我们也可能通过设置
session_cached_cursors
参数来获得帮助（这将增大
PGA
）。
Data buffer
现在我们来谈数据缓冲区，在确定了
SGA
的大小并分配完了前面部分的内存后，其余的，都分配给这部分内存。通常，在允许的情况下，我们都尝试使得这部分内存更大。这部分内存的作用主要是缓存
DB BLOCK
，减少甚至避免从磁盘上获取数据，在
8i
中是由
db_block_buffers*db_block_size
来决定大小的（包含
default
、
keep
、
recycle
）。如果我们设置了
buffer_pool_keep
和
buffer_pool_recycle
，这两部分内存的大小包含在前面设置中（
db_block_buffers*db_block_size
）。
buffer_pool_keep
是用来取代
8i
版本以前的缓存频繁小表于
LUR
的
MOST USED
端的。通过开辟一段独立的内存用于缓存频繁的小表，在创建表的时候可以指定存储参数，或者也可以动态修改表的存储参数（
alter table t storage(buffer_pool keep);
）。
Buffer_pool_recycle
作为一块单独开辟出来的内存，主要用于很少执行的大表全表扫描的查询，使得这些大表扫描不会影响到
default
里面
LRU
而冲击整个数据库缓冲区的性能。虽然这样有可能降低大表的全表扫描的性能，但是保护了整体性能不间歇性的受到较大的冲击。同样，除了设置参数外还需要在创建表的过程中使用存储参数或者动态修改表的存储参数（
alter table t storage(buffer_pool recycle);
）
l
9i
下参数的变化
oracle
的版本的更新，总是伴随着参数的变化，并且越来越趋向于使得参数的设置更简单，因为复杂的参数设置使得
DBA
们经常焦头烂额。关于内存这部分的变化，我们可以考察下面的参数。事实上在
9i
中数据库本身可以给出一组适合当前运行系统的
SGA
相关部分的参数调整值（参考
V$DB_CACHE_ADVICE
、
V$SHARED_POOL_ADVICE
），关于
PGA
也有相关视图
V$PGA_TARGET_ADVICE
等。
Data buffer
9i
中保留了
8i
中的参数，如设置了新的参数，则忽略旧的参数。
9i
中用
db_cache_size
来取代
db_block_buffers
，用
db_keep_cache_size
取代
buffer_pool_keep,
用
db_recycle_cache_size
取代
buffer_pool_recycle
；这里要注意
9i
中设置的是实际的缓存大小而不再是块的数量。另外
9i
新增加了
db_nk_cache_size
，这是为了支持在同一个数据库中使用不同的块大小而设置的。对于不同的表空间，可以定义不同的数据块的大小，而缓冲区的定义则依靠该参数的支持。其中
n
可以为
2
、
4
、
6
、
8
、
16
等不同的值。在这里顺便提及的一个参数就是
db_block_lru_latches
，该参数在
9i
中已经成为了保留参数，不推荐手工设置。
PGA
在
9i
里面这部分也有了很大的变化。在独立模式下，
9i
已经不再主张使用原来的
UGA
相关的参数设置，而代之以新的参数。假如
workarea_size_policy=AUTO
（缺省），则所有的会话的
UGA
共用一大块内存，该内存在
pga_aggregate_target
设置以内分配。在我们根据前面介绍的方法评估了所有进程可能使用的最大
PGA
内存之后，我们可以通过在初始化参数中设置这个参数，从而不再关心其他
”*_area_size”
参数。
SGA_MAX_SIZE
在
9i
中若设置了
SGA_MAX_SIZE
，则在总和小于等于这个值内，可以动态的调整数据缓冲区和共享池的大小
SQL> show parameters sga_max_size
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ------- -------------
sga_max_size
unknown 193752940
SQL>
SQL> alter system set db_cache_size = 30000000;
System altered.
SQL> alter system set shared_pool_size = 20480000;
System altered.
l
Lock_sga = true
的问题
由于几乎所有的操作系统都支持虚拟内存，所以即使我们使用的内存小于物理内存，也不能避免操作系统将
SGA
换到虚拟内存（
SWAP
）。所以我们可以尝试使得
SGA
锁定在物理内存中不被换到虚拟内存中，这样减少页面的换入和换出，从而提高性能。但在这里遗憾的是，
windows
是无法避免这种情况的。下面我们来参考在不同的几个系统下怎么实现
lock_sga
AIX 5L（AIX 4.3.3以上）
logon aix as root
cd /usr/samples/kernel
./vmtune (信息如下) v_pingshm已经是1
./vmtune -S 1
然后oracle用户修改initSID.ora 中 lock_sga = true
重新启动数据库
HP UNIX
Root身份登陆
Create the file "/etc/privgroup": vi /etc/privgroup
Add line "dba MLOCK" to file
As root, run the command "/etc/setprivgrp -f /etc/privgroup":
$/etc/setprivgrp -f /etc/privgroup
oracle用户修改initSID.ora中lock_sga=true
重新启动数据库
SOLARIS (solaris2.6
以上
)
8i版本以上数据库默认使用隐藏参数 use_ism = true ，自动锁定SGA于内存中,不用设置lock_sga,
如果设置 lock_sga =true 使用非 root 用户启动数据库将返回错误。
WINDOWS
不能设置
lock_sga=true,
可以通过设置
pre_page_sga=true,
使得数据库启动的时候就把所有内存页装载，这样可能起到一定的作用。
l
关于内存参数的调整
关于参数调整，是
oracle
的复杂性的一个具体体现。通常来讲，我们更倾向于让客户做
statspack
报告，然后告诉我们
os
监控的状况，在这些的信息的基础上，再向客户索取具体的详细信息以诊断问题的所在。系统的调整，现在我们通常采用从等待事件入手的方法。因为一个系统感觉到慢，必然是在某个环节上出现等待，那么我们从等待最多的事件入手逐步诊断并解决问题。
对于内存的调整，相对来说简单一些，我们首先可以针对数据缓冲区的大小来看。首先观察命中率
数据缓冲区命中率
SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads';
VALUE
----------
14764
SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads direct';
VALUE
----------
50
SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads direct (lob)';
VALUE
----------
0
SQL> select value from v$sysstat where name ='consistent gets';
VALUE
----------
167763
SQL> select value from v$sysstat where name = 'db block gets';
VALUE
----------
14305
这里命中率的计算应该是
令 x = physical reads direct + physical reads direct (lob)
命中率 =100 - ( physical reads - x) / (consistent gets + db block gets - x)*100
通常如果发现命中率低于
90%,
则应该调整应用可可以考虑是否增大数据缓冲区
共享池的命中率
SQL> select sum(pinhits)/sum(pins)*100 "hit radio" from v$librarycache;
hit radio
----------
99.809291
假如共享池的命中率低于
95%,
就要考虑调整应用（通常是没使用
bind var
）或者增加内存
关于排序部分
SQL> select name,value from v$sysstat where name like '%sort%';
NAME VALUE
---------------------------------------------------------------- ----------
sorts (memory) 67935
sorts (disk) 1
sorts (rows) 7070
SQL>
假如我们发现
sorts (disk)/ (sorts (memory)+ sorts (disk))
的比例过高，则通常意味着
sort_area_size
部分内存较小，可考虑调整相应的参数。
关于log_buffer
SQL> select name,value from v$sysstat
2 where name in('redo entries','redo buffer allocation retries');
NAME VALUE
---------------------------------------------------------------- ----------
redo entries 2325719
redo buffer allocation retries 10
假如
redo buffer allocation retries/ redo entries
的比例超过
1%
我们就可以考虑增大
log_buffer
通常来说，内存的调整的焦点就集中在这几个方面，更多更详细的内容，建议从
statspack
入手来一步一步调整。最后关于内存的调整，再强调这一点，一定要结合操作系统来衡量，任何理论都必须要实践来检验。在操作系统中观察
page in/out
状况，发现问题严重，应该考虑调小
SGA
。
l
32bit
和
64bit
的问题
对于
oracle
来说，存在着
32bit
与
64bit
的问题。这个问题影响到的主要是
SGA
的大小。在
32bit
的数据库下，通常
oracle
只能使用不超过
1.7G
的内存，即使我们拥有
12G
的内存，但是我们却只能使用
1.7G
，这是一个莫大的遗憾。假如我们安装
64bit
的数据库
,
我们就可以使用很大的内存，几乎不可能达到上限。但是
64bit
的数据库必须安装在
64bit
的操作系统上，可惜目前
windows
上只能安装
32bit
的数据库，我们通过下面的方式可以查看数据库是
32bit
还是
64bit
：
SQL> select * from v$version;
BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle8i
Enterprise
Edition Release 8.1.7.0.0 - Production
PL/SQL Release 8.1.7.0.0 - Production
CORE 8.1.7.0.0 Production
TNS for 32-bit Windows: Version 8.1.7.0.0 - Production
NLSRTL Version 3.4.1.0.0 - Production
但是在特定的操作系统下，可能提供了一定的手段，使得我们可以使用超过
1.7G
的内存，达到
2G
以上甚至更多。
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