Oracle内存结构研究-SGA

一、概述
在《Oracle内存结构研究-PGA篇》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。