Oracle数据库缓冲区忙等待的原因解析

    来源：ChinaITLab   

众多Oracle有关问题中，其中最重要的一个是缓冲区忙等待(buffer busy wait)事件。缓冲区忙等待是I/O-bound Oracle系统中最常见的现象，尤其是在Oracle STATSPACK报告的前五个忙等待的读(顺序/分散)系统中，如前5个定时事件：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　
　　% 总和事件　　　　　　　　　　　　等待　　　　　 时间(s)　　　　消逝时间
　　--------------------------- ------------ ----------- -----------
　　db文件顺序读　　　　　　　　　　 2,598　　　　7,146　　　　　 48.54
　　db文件分散读　　　　　　　　　　25,519　　　　3,246　　　　　 22.04
　　库缓冲区载入死锁　　　　　　　　　　673　　　　1,363　　　　　　9.26
　　CPU时间　　　　　　　　　　　2,154　　　　　934　　　　　　7.83
　　日志文件平行写　　　　　　　　　 19,157　　　　　837　　　　　　5.68

　　

减轻缓冲区忙等待的主要方式是减少系统中的I/O，这可以通过SQL使用更少的块读(block reads，比如添加索引)的方式得以实现。即使对于一个比较大的db_cache_size，我们也可以减少缓冲区忙等待的时间。

为了能够查看整个系统的等待事件，我们可以查阅v$system_event性能视图。这一性能视图提供了等待事件的名称，等待事件与时间的总和，以及每一事件的平均等待时间。

可以通过v$waitstat视图来查询导致等待的缓冲区的类型。这一视图列出了每一缓冲区类型的等待，COUNT是类所有的等待总和，TIME是这一类所有等待的时间总和，如下所示：

　　
　　select * from v$waitstat;
　　
　　　类　　　　　　　　　 COUNT　　　 TIME
　　------------------ ---------- ----------
　　data block　　　　　　1961113　　1870278
　　segment header　　　　　34535　　 159082
　　undo header　　　　　　233632　　　86239
　　undo block　　　　　　　 1886　　　 1706

　　

当一个session访问缓冲区的块时，就有可能产生缓冲忙等待。这一缓冲区忙等待的产生可能由以下的原因造成的：

块可能被其它的session读到缓冲区，所以session必须等待块的读入结束。

session可能有与等待的session查询不协调的缓冲块。

由于缓冲区忙等待是由不同特定的块之间的竞争而造成的，所以只能通过识别哪些块发生冲突和冲突产生的原因，你才有可能做出判断，相应的调整包括识别和消除块竞争的原因。

v$session_wait性能视图，提供了识别等待产生原因的方法。

v$session_wait视图的列代表的缓冲区忙等待事件如下：

P1—与等待相关的数据文件的全部文件数量。

P2—P1中的数据文件的块数量。

P3—描述等待产生原因的代码。

这里是一个这些值的Oracle数据词典查询:

　　
　　select
　　　 p1 "File #".
　　　 p2 "Block #",
　　　 p3 "Reason Code"
　　from
　　　 v$session_wait
　　where
　　　 event = 'buffer busy waits';

　　

如果以上查询的结果显示一个块在忙等待，以下的查询将显示这一块的名称和类型：

　　
　　select 
　　　 owner,
　　　 segment_name,
　　　 segment_type
　　from 
　　　 dba_extents
　　where 
　　　 file_id = &P1
　　and 
　　　&P2 between block_id and block_id + blocks -1;

　　

一旦这一块被识别，v$segment_statistics性能视图促使块水平统计的实时监控。这一过程使得DBA识别与独立列表与索引有关的问题。

我们也可以查询dba_data_files以确定卷入等待的文件的file_name，方法是使用v$session_wait中的P1。

从v$session_wait中查询P3(原因编码)的值可以知道session等待的原因。原因编码的范围从0到300，并可以解码。

在一个SCUR或XCUR缓冲区产生且没有结束的改变。

0 块被读入缓冲区。

100 我们想要NEW(创建)一个块，但这一块当前被另一session读入。

110 我们想将当前块设为共享，但这一块被另一session读入，所以我们必须等待read()结束。

120 我们想获得当前的块，但其他人已经将这一块读入缓冲区，所以我们只能等待他人的读入结束。

130 块被另一session读入，而且没有找到其它协调的块，所以我们必须等待读的结束。缓冲区死锁后这种情况也有可能产生。所以必须读入块的CR。

200 我们想新创建一个block，但其他人在使用，所以我们只好等待他人使用结束。

210 Session想读入SCUR或XCUR中的块，如果块交换或者session处于非连续的TX模式，所以等待可能需要很长的时间。

220 在缓冲区查询一个块的当前版本，但有人以不合法的模式使用这一块，所以我们只能等待。

230 以CR/CRX方式获得一个块，但块中的更改开始并且没有结束。

231 CR/CRX扫描找到当前块，但块中的更改开始并且没有结束。

原因编码

正如我在开始时所说的那样，缓冲区忙等待是I/O bound系统中最常见的现象。数据块等待导致的I/O竞争通常是由当扫描相同的索引时，多个session重复读入相同的块。在这样的情况下，session 1快速扫描缓冲区的块，然后块从磁盘被读入。当session 1等待磁盘读完成过程中，其它块扫描相同的索引，并很快捕捉session 1，并想从磁盘上读入相同的块。由此产生了缓冲区忙等待。

以下规则有助于解决提及的当处于竞争时的情况：

数据块竞争—通过改变PCTFREE或者PCTUSED值来识别和消除程序中的HOT块，以减少数据块的数量。

Freelist块竞争—增加FREELISTS值，当使用Parellel服务器时，一定确保每一事例有自己的FREELIST GROUPs。

Segment header竞争—增加FREELISTS值，并使用FREELIST GROUPs。

Undo header块—增加回滚段(rollback segments)的数量。

好处

缓冲区忙等待的识别和解决是比较复杂和棘手。Oracle提供了v$segment_statistics视图有助于监视缓冲区忙等待。当能够正确地识别和修正缓冲区忙等待的原因时，你所努力的付出一定会得到回报的。