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2008-10-28 18:10:39
随着数据库管理员在自调整工作方面变得更加成熟，许多 规格可能变为自调整。在 Database 10g 中，我们将看到比以前更多的自调整功能。
例如，Oracle Database 10g 的动态内存分配特性使得创建一个自调整的 Oracle SGA 成为可能。通过演示，在本文中我将说明如何检查 Oracle 9i Database 中的 Oracle 例程，以及根据上和数据库内的处理需求来调整 sort_area_size 或 pga_aggregate_target、large_pool_size、sga_max_size 和 db_cache_size 的内存区域。这里讨论的技巧的基础是使用 Statspack 来随时监控内存区域并显示系统资源利用率的信号图。
我还将讨论如何创建一种智能机制，以根据当前的处理需求来自动地重新配置 Oracle9i Database，并提供了示例代码，这些示例代码将使您能够开始编写自己的能够有效地仿效 Oracle Database 10g 功能的自动化脚本；例如，我将提供一个脚本，它将自动识别小型、常用的程序段，并将它们分配给 KEEP 池，以全部进行缓存。（重要注意事项：这种仿效仅考虑外部的行为，但不反映新版本的内部实施。）因为每个数据库都各不相同，所以为了清楚起见，这些脚本特意进行了省略和简化。因此，您将需要扩展这些示例并编写适合您的环境的自定义的自动化脚本。
具有以下特性的商店将从自动化的自调整中最大程度的获益：
双模式系统 — 在在线事务处理 (OLTP) 和数据仓库处理模式之间转换的系统尤其将从自调整 RAM 区域中获益。
32 位的商店 — 运行 32 位的商店受其 RAM 区域大小（最大约为 1.7GB）的限制。对于这些商店，最有效地使用 RAM 资源尤为重要。
记住拥有一个非常大的 db_cache_size 的趋势正在下降也很重要。虽然对数据的直接访问是利用散列法来完成的，但有时数据库必须检查 RAM 缓存中的所有内存块：
高失效率的系统 — 无论何时当程序产生一个截断表、使用临时表或运行一次大型的数据清除时，Oracle 必须清除 db_cache_size 中的所有内存块，以除去已被使用的内存块。对于拥有大于 10gB 的 db_cache_size 的系统，这种方法可能造成过多的开销。
更新率高的系统 — 当执行一次异步写操作时，数据库写入器 (DBWR) 过程必须清除 db_cache_size 中的所有内存块。拥有一个巨大的 db_cache_size 可能给数据库写入器造成过重的负担。
首先，让我们回顾一下创建自调整数据库背后的准则。
自调整背后的准则
重新配置一个 Oracle 例程的最常用的技巧是使用一个脚本，并通过 dbms_job 或一个外部调度程序（如 UNIX cron）来调用这个脚本。为了说明一个简单的例子，考虑一个白天在 OLTP 模式下运行，而晚上在数据仓库模式下运行的数据库。对于这种类型的数据库，您可以安排一项作业来将例程 SGA 内存重新配置成最适合于在该 Oracle 例程中执行的处理类型的配置。
列表 1 包含一个 UNIX 脚本，该脚本用来重新配置 Oracle，以便进行决策支持处理。注意为了适应数据仓库行为，对 shared_pool、db_cache_size 和 pga_aggregate_target 中的配置作了重要的修改。该脚本被安排在每晚 6:00pm 通过 dbms_job 来调用。
在列表 1 中，我们看到了建立了自调整 Oracle Database 10g 的基础的 alter system 命令。记住 RAM 是一种昂贵的 Oracle 服务器资源，DBA 有责任在服务器上充分地分配 RAM 资源。未得到利用的 RAM 将浪费昂贵的硬件资源。
即使得到了充分的分配，分配过度的 RAM 也是一种浪费。例如，当您只需要 200m 时，分配一个 shared_pool_size=400m 是效率低下的，因为 RAM 可以被 SGA 的另一个区域（如 db_cache_size）使用。
为了说明 RAM 重新配置的概念，考虑下面这个例子，一个分配不足且数据缓冲命中率很低的 16K 数据缓冲区，和一个分配过度且数据缓冲命中率很高的 32K 数据缓冲区（参见图 1）。
图 1：分配过度和分配不足的 RAM 区域
使用 alter system 命令，我们可以在数据缓冲区之间调整 RAM，以将 RAM 重新分配给最需要的地方（参见图 2）。
图 2：RAM 的动态重分配
您可以在很多种 Oracle 脚本（包括动态 SQL、dbms_job 和 shell 脚本）中使用 alter system 命令。列表 2 是调整 RAM 缓存大小的一个简单的 SQL*Plus 脚本；这个脚本向您提示缓存的名称和大小，并发出适当的 alter system 命令来调整 RAM 区域的大小。下面是输出的内容：
SQL> @dyn_sga
Enter cache to decrease:shared_pool_size
Enter cache to increase:db_cache_size
Enter amount to change: 1048576
alter system set shared_pool_size = 49283072;
System altered.
alter system set db_cache_size = 17825792;
System altered.
现在我们看到了在 Oracle Database 10g 中，如何轻易地改变 RAM 区域，下面让我们研究一下调用 RAM 区域自动调整的一些规则。
何时触发动态重配置
无论何时当监控脚本的例程指示有一个负担过重的 RAM 区域时，您必须选择从哪一个区域中“窃取”内存。表 1 显示了阈值条件的一个简单的示例，该阈值条件触发 SGA 的三个主要区域的动态内存修改。当然，每个系统都各不相同，您将要根据您的需求来调整这些阈值。例如，许多商店实施了多个 blocksize，并分离了 db_32k_cache_size （用于索引表空间）、db_keep_cache_size（用于小型、引用频繁的对象）等的 RAM 区域。
记住数据库的需求将根据正在执行的 SQL 不断变化是很重要的；在 9:00am 最优的一个 SGA 可能在 3:00pm 就不是最优了。为了了解处理特性的变化，您可以运行 Statspack 报表来查明 Oracle 改变 RAM 需求的那些时间。您还可以运行 v$db_cache_advice、v$pga_target_advice、v$java_pool_advice 和 v$db_shared_pool_advice 实用程序来查看 RAM 区域大小的变化带来的边际效益。
一种使动态 SGA 重新配置自动化的流行的方法是识别趋势。您可以使用 Statspack 来预测那些处理特性变化的时间，并使用 dbms_job 程序包或动态 SQL 来执行特定的 SGA 修改。让我们详细了解一下基于趋势的方法。
显示系统信号图
基于趋势的重新配置的一种常见的方法是使用 Statspack 历史数据来显示可预测的趋势，并根据信号图用这些趋势来修改数据库。
这种方法与零库存生产很相似，其中零部件正好在需要组装时才出现在工厂车间里。Oracle Database 10g 使 DBA 能够预见处理需求并定期地安排适当的干预操作，从而确保为处理需求的变化即时地提供 SGA 资源。
自调整 Oracle 的内存区域涉及到改变几个 Oracle 参数的值。虽然存在 250 多个 Oracle Database 10g 参数来管理数据库的各方面配置，但只有少数几个参数对自动的 Oracle SGA 调整很重要：
db_cache_size — db_cache_size 确定 Oracle SGA 中的数据库块缓冲的数量，并且代表着 Oracle 内存最重要的一个参数。
db_keep_cache_size — 这个数据缓冲池是 Oracle8i 中 db_block_buffers 的一个子缓冲池，但从 Oracle9i Database 开始成为一个单独的 RAM 区域。
db_nn_cache_size — Oracle Database 10g 有单独的数据缓冲池，您可以使用这些数据缓冲池来分离数据并分离具有不同 I/O 特性的对象。
shared_pool_size — shared_pool_size 定义系统中由所有用户共享的池，包括 SQL 区域和数据字典缓存。
pga_aggregate_target — pga_aggregate_target 定义为系统范围的排序和散列连接保留的 RAM 区域。
您可以看到，甚至不需要对您的 Oracle 数据库状况的最重要的量度进行归零校正。让我们从检查库缓存中的趋势开始，并确定如何自动调整 shared_pool_size。
使用 Oracle Database 10g 顾问实用程序
Oracle Database 10g 拥有完整的顾问实用程序，它们将准确地预测改变任意的 RAM 区域大小将带来的变化。Oracle Database 10g 中的顾问实用程序包括：
共享池建议 — v$shared_pool_advice
PGA 目标建议 — v$pga_target_advice
数据缓存建议 — v$db_cache_advice
池建议 — v$java_pool_advice
这些实用程序是确保自调整变化正确合理的一种极好的方式。以下内容将显示如何调用和解释这些顾问实用程序；当您能够轻松地解释它们的输出时，您就可以编写自动化的脚本来生成建议、解释输出，并自动改变 RAM 区域的大小。
共享池建议实用程序
这一顾问功能在 Oracle9i Database Release 2 中得到了扩展，包含了一个称为 v$shared_pool_advice 的新的建议实用程序，在将来的版本中它可能最终将被扩展至所有的 SGA RAM。
从 Oracle9i Database Release 2 开始，当共享池的大小从当前值的 10% 变为当前值的 200% 时，v$shared_pool_advice 视图将显示 SQL 分析的边际差异。
共享池建议实用程序非常易于配置：安装后，您可以运行一个简单的脚本来查询 v$shared_pool_advice 视图，并查看不同 shared_pool 大小的 SQL 分析的边际变化。以下脚本的输出将告诉您动态增加或减少 shared_pool_size 参数带来的变化。
-- ************************************************
-- Display shared pool advice
-- ************************************************
set lines 100
set pages 999
column c1 heading 'Pool |Size(M)'
column c2 heading 'Size|Factor'
column c3 heading 'Est|LC(M) '
column c4 heading 'Est LC|Mem. Obj.'
column c5 heading 'Est|Time|Saved|(sec)'
column c6 heading 'Est|Parse|Saved|Factor'
column c7 heading 'Est|Object Hits' format 999,999,999
SELECT
shared_pool_size_for_estimate c1,
shared_pool_size_factor c2,
estd_lc_size c3,
estd_lc_memory_objects c4,
estd_lc_time_saved c5,
estd_lc_time_saved_factor c6,
estd_lc_memory_object_hits c7
FROM
v$shared_pool_advice;
Est Est
Time Parse
Pool Size Est Est LC Saved Saved Est
Size(M) Factor LC(M) Mem. Obj. (sec) Factor Object Hits
---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ------------
48 .5 48 20839 1459645 1 135,756,032
64 .6667 63 28140 1459645 1 135,756,101
80 .8333 78 35447 1459645 1 135,756,149
96 1 93 43028 1459645 1 135,756,253
112 1.1667 100 46755 1459646 1 135,756,842
128 1.3333 100 46755 1459646 1 135,756,842
144 1.5 100 46755 1459646 1 135,756,842
160 1.6667 100 46755 1459646 1 135,756,842
176 1.8333 100 46755 1459646 1 135,756,842
192 2 100 46755 1459646 1 135,756,842
下面我们看一下共享池在当前大小的 50% 到当前大小的 200% 的变化范围内的统计数字。这些统计数字可以使您很好地了解 shared_pool_size 的真正大小。如果您使用自动化的 alter system 命令来自动调整 SGA 区域的大小，那么创建这种输出并编写一个程序来解释结果是确保共享池和库缓存始终有足够的 RAM 的一种极好的方式。接下来，让我们看看我们如何能够随时跟踪共享池的使用并显示“信号图”，从而允许我们预测那些需要共享池调整的时间。
我们可以使用 Statspack 来创建一个列表来显示那些库缓存丢失率低于指定水平的时间，如列表 3 中所示。以下输出显示，在每天上午 9:00 到 10:00 之间共享池重复出现 RAM 不足。
Cache Misses Library Cache
Yr. Mo Dy Hr. execs While Executing Miss Ratio
--------------- ------- --------------- -------------
2001-12-11 10 10,338 6,443 .64
2001-12-12 10 182,477 88,136 .43
2001-12-14 10 190,707 101,832 .56
2001-12-16 10 72,803 45,932 .62
在这个例子中，DBA 需要在内存不足的时间段内为 shared_pool_size 安排额外的 RAM。
显示 pga_aggregate_target 的信号图
Oracle Database 10g 中的 PGA 区域非常重要，因为它控制排序操作和 SQL 散列连接的速度。当以下条件的任何一个为真时，您可能需要动态地修改 pga_aggregate_target 参数：
无论何时当 v$sysstat 统计的“用于一次通过的估计 PGA 内存”的值超过 pga_aggregate_target 时，您需要增加 pga_aggregate_target。
无论何时当 v$sysstat 统计的“工作区执行 — 多次通过”的值大于百分之一时，数据库就可以从额外的 RAM 内存中获益。
有可能 PGA 内存分配过度，无论何时当 v$sysstat 行“工作区执行 — 最优”的值始终测量为百分之百时，您可以考虑减少 pga_aggregate_target 的值。
v$pgastat 视图提供了例程级的 PGA 使用率汇总统计和自动的内存管理器。要获得一个快速的概览，一次简单的查询可以为所有 Oracle Database 10g 连接提供一个极好的总体 PGA 使用统计表：
check_pga.sql
-- *************************************************************
-- Display detailed PGA statistics
--
-- *************************************************************
column name format a30
column value format 999,999,999
select
name,
value
from
v$pgastat
;
该查询的输出可能如下所示：
NAME VALUE
------------------------------------------------------ ----------
aggregate PGA auto target 736,052,224
global memory bound 21,200
total expected memory 141,144
total PGA inuse 22,234,736
total PGA allocated 55,327,872
maximum PGA allocated 23,970,624
total PGA used for auto workareas 262,144
maximum PGA used for auto workareas 7,333,032
total PGA used for manual workareas 0
maximum PGA used for manual workareas 0
estimated PGA memory for optimal 141,395
maximum PGA memory for optimal 500,123,520
estimated PGA memory for one-pass 534,144
maximum PGA memory for one-pass 52,123,520
在之前 v$pgastat 的显示中，我们看到了下面这些重要的统计量：
用于自动工作区的全部 PGA — 这个统计量监控运行在自动内存模式下的所有连接的 RAM 使用。记住，不是所有的内部过程都被 Oracle 允许使用自动内存特性。例如， 和 PL/SQL 将分配 RAM 内存，而它不会计入总体的 PGA 统计。因此，您应当从分配的总体 PGA 中减去这个值，以查看连接使用的内存和 Java 及 PL/SQL 使用的 RAM 内存。
用于最优/一次通过的估计 PGA 内存 — 这个统计量估计在最优模式下执行所有的任务连接 RAM 需求需要多少内存。记住，当 Oracle Database 10g 遇到内存不足时，DBA 将调用多次通过操作来试图找到当前释放的 RAM 内存。这个统计量对于监控 Oracle Database 10g 中的 RAM 消费至关重要，大多数 Oracle DBA 将把 pga_aggregate_target 增加到这个值。
在 Oracle Database 10g 中，您可以使用名称为 v$pga_target_advice 的新的顾问实用程序。这个实用程序将显示不同大小的 pga_aggregate_target （范围从当前值的 10% 到 200%）在最优、一次通过和多次通过 PGA 执行中的边际变化。
列表 4 显示了使用这个新的实用程序的一个示例查询，下面是一个输出示例。这里我们看到对于当前的处理，我们已经为 pga_aggregate_target 分配了过多的内存，从这个区域取出内存并将其分配到其它地方是的：
Estimated Estimated
Target(M) Cache Hit % Over-Alloc.
---------- ----------- -----------
113 73 0
225 81 0
450 92 0
675 100 0
900 100 0
1080 100 0
1260 100 0 <= current size
1440 100 0
1620 100 0
1800 100 0
2700 100 0
3600 100 0
5400 100 0
7200 100 0
您可以看到，您可以容易地创建自动化的方法来检测 PGA 内存不足（利用 Statspack）并编写作业来动态改变 pga_aggregate_target，以便为排序和散列连接确保最优的 RAM 使用率。
