理解共享池

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 1.3 理解共享池  

 

共享池是Oracle 数据库中的一个十分重要的缓冲池。实际上我们在SQL*PLUS中使用show sga命令就可以看到SGA的几个主要组成部分：

SQL> show sga

Total System Global Area 1048576000 bytes

Fixed Size                  1271444 bytes

Variable Size             511707500 bytes

Database Buffers          532676608 bytes

Redo Buffers                2920448 bytes

SQL> 

Oracle 的SGA包含固定数据结构部分（FIXED SIZE），数据块缓冲区（Database  Buffers ）、Redo Log 缓冲区（Redo  Buffers ）和共享池（包含在Variale Size 中）等几大部分。固定数据结构部分包含了数据库的一些固定的数据结构，包括所有其他共享内存结构的地址和指针等。

共享池是SGA中的一个组件，传统的概念上我们认为共享池包含字典缓冲（row cache）和库缓冲（library cache）两个部分。实际上共享池的结构要复杂的多，共享池中还包含数据库的一些十分重要的数据结构，比如资源、锁等。通过下面的SQL我们可以了解到共享池中包含的组件：

SELECT pool, name, bytes FROM v$sgastat where pool='shared pool';

共享池中有很多组件，而且共享池也是很多会话为自己执行SQL分配共享内存的缓冲池，这些在共享池中分配的内存是会话之间使用十分频繁的，也是希望能够一次分配多次使用的。和DB CACHE不同，DB CACHE可以根据BLOCK SIZE很规则的进行均匀分配，会话在共享池中分配空间的时候，所需要的空间差异很大，有的只有几十个字节，而有的需要几百K甚至几M。为了确保访问的性能，共享池的每次内存分配都必须分配连续的内存空间。因此经过一段时间的运行，共享池中或多或少都会出现一些碎片。这些碎片分布在一些连续分配的空间之间。

共享池中分配的内存空间，有些是永久使用，不会释放的，这些内存空间被标识为permanent，这些结构大多数是在实例启动的时候就分配的，也有一些是在系统运行过程中临时分配的，不过这些内存的特点是只分配，在实例关闭前基本上不会释放。最为典型的永久性内存包括进程信息数据、会话信息数据和一些特殊用途的内存段。进程信息和会话信息所使用的内存是根据参数processes和sessions参数在实例启动时一次性分配的，一旦分配就不会变动，也不会动态扩展。因此如果我们想要加大processes参数，必须重启实例才能够起作用。另外一些特殊用途的内存数组也是根据参数在实例启动时进行分配，但是在数据库实例运行过程中，如果这些数组出现不足，是可以动态扩展的。这些动态扩展的内存也是permanent的，一旦分配就不会释放。这些数组包括enqueues(lock)、enqueue resource、transactions、transaction branches等，对于RAC系统，还有gcs resource、ges resource等。

还有一些分配的内存是可释放的，被标志为freeable或者recreateable。Freeable的内存是可以直接释放的，而recreateable的内存只需要unpin后也是可以释放的。因此这两部分内存都是可以重用的内存。

共享池的内存是通过Oracle 通用内存管理（generic Oracle memory manager）来进行管理的，这个管理机制也就是我们常说的KGH heap Manager。在KGH heap Manager机制下，所有的共享池的free内存都被挂在被称为freelists的空闲链表上。这个空闲列表是按照buckets的机制建立的。根据空闲内存片段的大小，挂在不同的bucket上。以Oracle  9i为例，共享池的freelists包含256个buckets，每个buckets上链接了不同大小的空闲内存块。具体情况如下：

l 小于812字节的BUCKET是以4字节为增长步长的：16字节、20字节、24字节，...、812字节

l 超过812字节的BUCKET是以64字节为增长步长的：876字节、940字节，...，4012字节

l 超过4012字节的BUCKET增长是以4096的倍数倍增方式增长的：4108, 8204, 16396, 32780, 65548，...

当某个会话需要从共享池中分配空间的时候，会根据自己分配的大小找到某个BUCKET，然后找到一个空闲的内存，从中分配。分配产生的剩余内存，会被挂到相应的BUCKET上，供其他会话分配使用。而被释放的内存又会被挂到FREELISTS上，为了确保共享池的内存运行一段时间后不会碎片化，被释放的内存会自动进行合并，如果释放的两个内存片段是相邻的，Oracle 会自动合并为一个大内存。

共享池的大小通过参数shared_pool_size来定义。在Oracle 共享内存自动管理或者Oracle 自动内存管理模式下，可以不设置shared_pool_size参数，由数据库自动来根据系统负载分配共享池内存。如果这种情况下，我们设置了shared_pool_size参数，那么这个参数会作为共享池的初始大小和最小大小。无论内存如何自动调整，共享池的大小不能小于这个值。