在Linux 5中为oracle配置hugepage和VLM的方法

在Linux 5中为oracle配置hugepage和VLM的方法

Hugepage/Big page:
系统进程是通过虚拟地址访问内存，但是CPU必须把它转换程物理内存地址才能真正访问内存。为了提高这个转换效率，CPU会缓存最近的虚拟内存地址和物理内存地址的映射关系，并保存在一个由CPU维护的映射表中。为了尽量提高内存的访问速度，需要在映射表中保存尽量多的映射关系。
而在Redhat Linux中，内存都是以页的形式划分的，默认情况下每页是4K，这就意味着如果物理内存很大，则映射表的条目将会非常多，会影响CPU的检索效率。因为内存大小是固定的，为了减少映射表的条目，可采取的办法只有增加页的尺寸。这种增大的内存页尺寸在Linux 2.1中，称为Big page；在AS 3/4/5中，称为Hugepage。 AS 3/4有相应的内核。AS 5默认支持。
如果系统有大量的物理内存（大于8G），则无论32位的操作系统还是64位的，都应该使用Hugepage。
注意：使用Hugepage内存是共享内存，它会一直keep在内存中的，不会被交换出去，也就是说使用hurgepage的内存不能被其他的进程使用，所以，一定要合理设置这个值，避免造成浪费。对于只使用Oracle的服务器来说，把Hugepage_pool设置成SGA大小即可。

VLM(Very Large Memory )：这个是要是针对32位的操作系统，对于64位操作系统，则不需要设置VLM。在启用了vlm的情况下，32位的ORACLE可以把SGA扩展到62G。需要注意的是，VLM只对SGA中buffer cache有效，对shared pool、large pool、java pool等无效。
VLM的原理是把内存虚拟成一个文件，系统进程通过读取这个内存文件达到使用内存的目的。
如果ORACLE想要使用VLM，则必须设置参数use_indirect_data_buffers=true。如果是10g的数据库，还需要把db_cache_size转换成老版本的db_block_buffers，否则会报错。
当SGA使用VLM时，SGA对应的共享内存会分成两个部分：
. 普通的系统共享内存，也就是可以从ipcs -ma看到的部分，这部分主要对应非buffer cache的SGA(large pool/shared pool/java pool/streams pool)等。
. 基于内存文件的共享内存，这部分可以通过ls -al /dev/shm查看。这部分主要对应SGA中的data buffer部分。
注意：使用VLM时，用于非buffer cache部分的内存会保留512M用于管理VLM。如如果分配了2.5G给非buffer cache使用，实际上，只有2G的实际可用内存。
当使用VLM时，以上两个部分共享内存之和等于SGA。（如果不使用VLM，则SGA大小就等于ipcs -ma显示的大小基本一致）

配置Hugepage:
因为使用hugepage部分的共享内存不能被swap，也不能被其他进程使用，如果把hugepage共享内存设置过大，会导致系统hang住。因此要配合linux的ramfs文件系统使用
既要考虑性能，又要不浪费内存，一定要把使用hugepage部分的共享内存设置一个最佳值。下面的一些参考：
1) 如果是32位操作系统，且没有用VLM，则设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例SGA总和。如果有ASM，则每一个ASM实例再增加200M左右
2) 如果是32位操作系统，且使用了VLM，则设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例除data buffer外的SGA总和。如果有ASM，则每一个ASM实例再增加200M左右
3) 如果是64位操作系统，不管是否启用VLM，都设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例SGA总和。如果有ASM，则每一个ASM实例再增加200M左右HUGEPAGE方法：

[ORACLE 11G]
必须关闭AMM(自动内存管理）特性才能使用hugepage
设置如下初始化参数：
ALTER SYSTEM SET sga_max_size=6720M SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET sga_target=0 SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET PGA_AGGREGATE_TARGET=2048M SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET memory_target=0 SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET memory_max_target=0 SCOPE=SPFILE;
其他配置同10G
[ORACLE10G]
在RHEL4/5中，是直接设置hugepage的页数。检查hugepagesize
 grep Hugepagesize /proc/meminfo
Hugepagesize: 4096 kB
检查是否已经有分配HugePages
cat /proc/meminfo|grep HugePages_Total
HugePages_Total=0
配置分配hugepage的数量
nr_hugepages的计算公式:nr_hugepages>=sga(mb)/Hugepagesize(mb)
 echo "vm.nr_hugepages=50" >> /etc/sysctl.conf
 sysctl -p
再次检查hugepage的分配情况
 grep HugePages_Total /proc/meminfo
HugePages_Total: 6
如果这里显示的值为6，小于配置的数量50，则需要重启
 reboot
Broadcast message from root (pts/1) (Mon Jan 25 09:38:04 2010):
The system is going down for reboot NOW!
重启之后，检查hugepage的分配情况
 grep HugePages_Total /proc/meminfo
HugePages_Total: 50
现在确认hugepage已经分配了50个单位（50×4096kb=200mb）

配置oracle用户的memlock
需要 vi /etc/security/limits.conf文件，加入标记为红色的两行
计算公式为：>=HugePages_Total×1024，这里设置了2倍的值，即：2×50×1024=102400
 cat /etc/security/limits.conf|grep lock
# - memlock - max locked-in-memory address space (KB)
# - locks - max number of file locks the user can hold
oracle soft memlock 102400
oracle hard memlock 102400
检查memlock情况
切换到oracle用户身份，使用ulimit -l命令检查memlock情况
 su - oracle
]> ulimit -l
102400
启动数据库
]> sqlplus / as sysdba

检查是否已经使用了hugepage
> grep HugePages_Free /proc/meminfo
HugePages_Free: 30
这里显示剩余的hugepage为30，小于HugePages_Total（50），证明oracle已经使用了hugepage

三、配置VLM
在RHEL3和RHEL4中，可以使用两种内存文件方式配置VLM：
. shmfs/tmpfs：这个内存文件方式会发生换页，与hugepage冲突，不适用于使用hugepage的内存管理方式。其中shmfs只适用于RHEL3，tempfs适用于RHEL3和RHEL4。
. ramfs：这种方式不会发生换页，可以与hugepage搭配使用。
要配置VLM，系统内核必须支持以上三种文件系统之一，可以用以下命令判断：
egrep "shm|tmpfs|ramfs" /proc/filesystems
如果结果有对应的条目输出，则表示支持该类型文件系统，如：
nodev tmpfs
nodev ramfs
表示内存支持tmpfs和ramfs两种内存文件系统。

下面以为一个32位的数据库配置8G大小的buffer cache为例说明如何在RHEL4/5中配置VLM（首先要保证内核支持相应的内存文件系统）
1、配置过程：

ramfs,使用前不需要去创建文件系统,直接通过mount的方式即可挂载上来用,需要的时候可以使用"mount -o remount,maxsize=..."（以kbyte为单位）这种方式来调整大小

1）挂载ramfs内存文件系统
umount /dev/shm
mount -t ramfs ramfs /dev/shm
chown oracle:dba /dev/shm
注意：为了重启后也生效，最好把以上几行写在/etc/rc.local里；如果oracle用户的主组不是dba，如是oinstall，则chown oracle:oinstall /dev/shm

2、修改oracle参数（以分配8G data buffer为例）
*.sga_max_size=0
*.sga_target=0
use_indirect_data_buffers=true
db_block_size=8192
db_block_buffers=1048576
shared_pool_size=2831155200

3、修改oracle的资源限制
在/etc/security/limits.conf中设置memlock=4194303，也就是在该文件中添加如下两行：

oracle soft memlock 4194303

oracle hard memlock 4194303

用ulimit -l验证

4194303

启动数据库：
startup pfile='/opt/oracle/10gapp/dbs/initge01.ora'

当发生如下错误时要适当减少pga和shared_pool_size大小。使其总和<3.5G。（vlm管理要占用512M）
ORA-27103: internal error
Linux Error: 12: Cannot allocate memory

 

使用VLM时：
1) 无论是什么版本，不能用db_cache_size参数，必须转换成对应的db_block_buffers和db_block_size
2) data buffer部分的共享内存来自VLM，但SGA的其他部分，如shared_pool使用的共享内存来自系统的普通共享内存。
3) kernel.shmmax的设置应大于等于除data buffer以外的其他SGA部件之和
4) 不必像设置hugepage_pool那样考虑要位data buffer设置多大的共享内存，操作系统会自动生成一个与设置的data buffer一样大小的内存文件
5) 即使hugepage足够大，data buffer需要的共享内存也不会从hugepage_pool中分配，而是使用VLM内存文件扩展共享内存段
6) 即使hugepage不足，非data buffer部分的SGA需要的共享内存也不会从VLM中分配，而是使用系统其他的空闲内存扩展共享内存段

7)用于非buffer cache部分的内存会保留512M用于管理VLM。如如果分配了2.5G给非buffer cache使用，实际上，只有2G的实际可用内存。当使用VLM时，以上两个部分共享内存之和等于SGA。（如果不使用VLM，则SGA大小就等于ipcs -ma显示的大小基本一致）

最后做一个简单总结：

1、hugepage是为了提高内存的性能；VLM是为了使32位操作系统使用大内存
2、如果服务器上有大量物理内存：
如果是64位的操作系统，只需要设置hugepage即可，且可以使用db_cache_size这一新参数。
如果是32位的操作系统，需要配置hugepage和VLM，并且不能使用db_cache_size这一新参数。其中hugepage_pool设置为非buffer cache的内存总和大小。buffer cache对应的共享内存部分无需设置，OS会自动分配适当大小的内存文件作为共享内存。