前言

對于 oracle 的內存的管理，截止到9iR2，都是相當重要的環節，管理不善，將可能給數據庫帶來嚴重的性能問題。下面我們將一步一步就內存管理的各個方面進行探討。

概述

Oracle 的內存可以按照共享和私有的角度分為系統全局區和進程全局區，也就是SGA和PGA(process global area or private global area)。對于SGA區域內的內存來說，是共享的全局的，在UNIX 上，必須為oracle 設置共享內存段（可以是一個或者多個），因為oracle 在UNIX上是多進程；而在WINDOWS上oracle是單進程（多個線程），所以不用設置共享內存段。PGA是屬于進程（線程）私有的區域。在oracle 使用共享服務器模式下（MTS）,PGA中的一部分，也就是UGA會被放入共享內存large_pool_size 中。

對于SGA部分，我們通過sqlplus 中查詢可以看到：

SQL> select * from v$sga;

NAME VALUE

-------------------- ----------

Fixed Size 454032

Variable Size 109051904

Database Buffers 385875968

Redo Buffers 667648

Fixed Size

Oracle 的不同平臺和不同版本下可能不一樣，但對于確定環境是一個固定的值，里面存儲了SGA 各部分組件的信息，可以看作引導建立SGA的區域。

Variable Size

包含了shared_pool_size、java_pool_size、large_pool_size 等內存設置。

Database Buffers

指數據緩沖區，在8i 中包含db_block_buffer*db_block_size、buffer_pool_keep、buffer_pool_recycle 三部分內存。在9i 中包含db_cache_size、db_keep_cache_size、db_recycle_cache_size、db_nk_cache_size。

Redo Buffers

指日志緩沖區，log_buffer。在這里要額外說明一點的是，對于v$parameter、v$sgastat、v$sga查詢值可能不一樣。v$parameter 里面的值，是指用戶在初始化參數文件里面設置的值，v$sgastat是oracle 實際分配的日志緩沖區大小（因為緩沖區的分配值實際上是離散的，也不是以block 為最小單位進行分配的），v$sga 里面查詢的值，是在oracle 分配了日志緩沖區后，為了保護日志緩沖區，設置了一些保護頁，通常我們會發現保護頁大小大約是11k(不同環境可能不一樣)。參考如下內容

SQL> select substr(name,1,10) name,substr(value,1,10) value

2 from v$parameter where name = 'log_buffer';

NAME VALUE

-------------------- --------------------

log_buffer 524288

SQL> select * from v$sgastat ;

POOL NAME BYTES

----------- -------------------

fixed_sga 454032

buffer_cache 385875968

log_buffer 656384

SQL> select * from v$sga;

NAME VALUE

-------------------- ----------

Fixed Size 454032

Variable Size 109051904

Database Buffers 385875968

Redo Buffers 667648

關于各部分內存的作用，參考Oracle體系結構，在此不再敘述。

SGA的大小

那么我們現在來考察內存參數的設置。實際上，對于特定的環境，總是存在著不同的最優設置的，沒有任何一種普遍適用的最優方案。但為什么在這里我們還要來談設置這個話題呢，那僅僅是出于一個目的，避免過度的犯錯誤。事實上，在任何一個生產系統正式投入使用之前，我們不擁有任何系統運行信息讓我們去調整，這樣就只有兩種可能，一是根據文檔推薦設置，另外一種就是根據經驗設置。相對來說，根據經驗的設置比根據文檔的設置要可靠一些。尤其是那些24*7 的系統，我們更要減少錯誤的發生。那么我們嘗試去了解不同的系統不同的應用的具體設置情況，從而提供一個參照信息給大家。

為了得出一個參照設置，我們就必須假定一個參照環境。以下所有設置我們基于這樣一個假定，那就是硬件服務器上只考慮存在操作系統和數據庫，在這個單一的環境中，我們來考慮內存的設置。

在設置參數之前呢，我們首先要問自己幾個問題

一：物理內存多大

二：操作系統估計需要使用多少內存

三：數據庫是使用文件系統還是裸設備

四：有多少并發連接

五：應用是OLTP 類型還是OLAP 類型

根據這幾個問題的答案，我們可以粗略地為系統估計一下內存設置。那我們現在來逐個問題地討論，首先物理內存多大是最容易回答的一個問題，然后操作系統估計使用多少內存呢？從經驗上看，不會太多，通常應該在200M 以內（不包含大量進程PCB）。

接下來我們要探討一個重要的問題，那就是關于文件系統和裸設備的問題，這往往容易被我們所忽略。操作系統對于文件系統，使用了大量的buffer 來緩存操作系統塊。這樣當數據庫獲取數據塊的時候，雖然SGA 中沒有命中，但卻實際上可能是從操作系統的文件緩存中獲取的。而假如數據庫和操作系統支持異步IO，則實際上當數據庫寫進程DBWR寫磁盤時，操作系統在文件緩存中標記該塊為延遲寫，等到真正地寫入磁盤之后，操作系統才通知DBWR寫磁盤完成。對于這部分文件緩存，所需要的內存可能比較大，作為保守的估計，我們應該考慮在0.2——0.3 倍內存大小。但是如果我們使用的是裸設備，則不考慮這部分緩存的問題。這樣的情況下SGA就有調大的機會。

關于數據庫有多少并發連接，這實際上關系到PGA 的大小（MTS 下還有large_pool_size）。事實上這個問題應該說還跟OLTP 類型或者OLAP 類型相關。對于OLTP類型oracle 傾向于可使用MTS,對于OLAP 類型使用獨立模式，同時OLAP 還可能涉及到大量的排序操作的查詢，這些都影響到我們內存的使用。那么所有的問題綜合起來，實際上主要反映在UGA的大小上。UGA主要包含以下部分內存設置

SQL> show parameters area_size

NAME                        TYPE                VALUE

------------------------------------ ------- -------------

bitmap_merge_area_size      integer            1048576

create_bitmap_area_size     integer            8388608

hash_area_size              integer            131072

sort_area_size              integer            65536

在這部分內存中我們最關注的通常是sort_area_size，這是當查詢需要排序的時候，數據庫會話將使用這部分內存進行排序，當內存大小不足的時候，使用臨時表空間進行磁盤排序。由于磁盤排序效率和內存排序效率相差好幾個數量級，所以這個參數的設置很重要。這四個參數都是針對會話進行設置的，是單個會話使用的內存的大小，而不是整個數據庫使用的。偶爾會看見有人誤解了這個參數以為是整個數據庫使用的大小，這是極其嚴重的錯誤。假如設置了MTS，則UGA被分配在large_pool_size，也就是說放在了共享內存里面，不同進程（線程）之間可以共享這部分內存。在這個基礎上，我們假設數據庫存在并發執行serverprocess 為100 個，根據上面我們4 個參數在oracle8.1.7 下的默認值，我們來計算獨立模式下PGA 的大致大小。由于會話并不會經常使用create_bitmap_area_size 、bitmap_merge_area_size，所以我們通常不對四個參數求和。在考慮到除這四個參數外會話所保存的變量、堆棧等信息，我們估計為2M，則200 個進程最大可能使用200M 的PGA。

現在，根據上面這些假定，我們來看SGA 實際能達到多少內存。在1G 的內存的服務器上，我們能分配給SGA 的內存大約為400—500M。若是2G 的內存，大約可以分到1G的內存給SGA，8G 的內存可以分到5G的內存給SGA。當然我們這里是以默認的排序部分內存sort_area_size=64k進行衡量的，假如我們需要調大該參數和hash_area_size等參數，然后我們應該根據并發的進程的數量，來衡量考慮這個問題。

事實上，通常我們更習慣通過直觀的公式化來表達這樣的問題：

OS使用內存+SGA+并發執行進程數*(sort_area_size+hash_ara_size+2M) < 0.7*總內存

(公式是死的，系統是活的，實際應用的調整不必框公式，這不過是一個參考建議)

在我們的實際應用中，假如采用的是裸設備，我們可適當的增大SGA(如果需要的話)。由于目前幾乎所有的操作系統都使用虛擬緩存，所以實際上如果就算SGA 設置的比較大也不會導致錯誤，而是可能出現頻繁的內存頁的換入與換出(page in/out)。在操作系統一級如果觀察到這個現象，那么我們就需要調整內存的設置。

SGA內參數設置

Log_buffer

對于日志緩沖區的大小設置，通常我覺得沒有過多的建議，因為參考LGWR寫的觸發條件之后，我們會發現通常超過3M意義不是很大。作為一個正式系統，可能考慮先設置這部分為log_buffer=1—3M 大小，然后針對具體情況再調整。

Large_pool_size

對于大緩沖池的設置，假如不使用MTS，建議在20—30M 足夠了。這部分主要用來保存并行查詢時候的一些信息，還有就是RMAN 在備份的時候可能會使用到。如果設置了MTS，則由于UGA部分要移入這里，則需要具體根據server process數量和相關會話內存參數的設置來綜合考慮這部分大小的設置。

Java_pool_size

假如數據庫沒有使用JAVA，我們通常認為保留10—20M大小足夠。事實上可以更少，甚至最少只需要32k，但具體跟安裝數據庫的時候的組件相關(比如http server)。

Shared_pool_size

這是迄今為止最具有爭議的一部分內存設置。按照很多文檔的描述，這部分內容應該幾乎和數據緩沖區差不多大小。但實際上情況卻不是這樣的。首先我們要考究一個問題，那就是這部分內存的作用，它是為了緩存已經被解析過的SQL，而使其能被重用，不再解析。這樣做的原因是因為，對于一個新的SQL（shared_pool 里面不存在已經解析的可用的相同的SQL），數據庫將執行硬解析，這是一個很消耗資源的過程。而若已經存在，則進行的僅僅是軟分析（在共享池中尋找相同SQL），這樣消耗的資源大大減少。所以我們期望能多共享一些SQL，并且如果該參數設置不夠大，經常會出現ora-04031錯誤，表示為了解析新的SQL，沒有可用的足夠大的連續空閑空間，這樣自然我們期望該參數能大一些。但是該參數的增大，卻也有負面的影響，因為需要維護共享的結構，內存的增大也會使得SQL 的老化的代價更高，帶來大量的管理的開銷，所有這些可能會導致CPU 的嚴重問題。

在一個充分使用綁定變量的比較大的系統中，shared_pool_size 的開銷通常應該維持在300M 以內。除非系統使用了大量的存儲過程、函數、包，比如oracle erp 這樣的應用，可能會達到500M甚至更高。于是我們假定一個1G內存的系統，可能考慮設置該參數為100M，2G 的系統考慮設置為150M,8G 的系統可以考慮設置為200—300M。

對于一個沒有充分使用或者沒有使用綁定變量系統，這可能給我們帶來一個嚴重的問題。所謂沒有使用bind var 的SQL，我們稱為Literal SQL。也就是比如這樣的兩句SQL我們認為是不同的SQL,需要進行2 次硬解析：

select * from EMP where name = ‘TOM’;

select * from EMP where name = ‘JERRY’;

假如把’TOM’ 和 ‘JERRY’ 換做變量V，那就是使用了bind var，我們可以認為是同樣的SQL 從而能很好地共享。共享SQL 本來就是shared_pool_size 這部分內存存在的本意，oracle的目的也在于此，而我們不使用bind var 就是違背了oracle 的初衷，這樣將給我們的系統帶來嚴重的問題。當然，如果通過在操作系統監控，沒有發現嚴重的cpu問題，我們如果發現該共享池命中率不高可以適當的增加shred_pool_size。但是通常我們不主張這部分內存超過800M（特殊情況下可以更大）。

事實上，可能的話我們甚至要想辦法避免軟分析，這在不同的程序語言中實現方式有差異。我們也可能通過設置session_cached_cursors 參數來獲得幫助（這將增大PGA）。

Data buffer

現在我們來談數據緩沖區，在確定了SGA 的大小并分配完了前面部分的內存后，其余的，都分配給這部分內存。通常，在允許的情況下，我們都嘗試使得這部分內存更大。這部分內存的作用主要是緩存DB BLOCK，減少甚至避免從磁盤上獲取數據，在8i中通常是由db_block_buffers*db_block_size 來決定大小的。如果我們設置了buffer_pool_keep 和buffer_pool_recycle，則應該加上后面這兩部分內存的大小。

9i下參數的變化

Oracle的版本的更新，總是伴隨著參數的變化，并且越來越趨向于使得參數的設置更簡單，因為復雜的參數設置使得DBA們經常焦頭爛額。關于內存這部分的變化，我們可以考察下面的參數。事實上在9i中數據庫本身可以給出一組適合當前運行系統的SGA相關部分的參數調整值（參考V$DB_CACHE_ADVICE、V$SHARED_POOL_ADVICE），關于PGA也有相關視圖V$PGA_TARGET_ADVICE 等。

Data buffer

9i 中保留了8i中的參數，如設置了新的參數，則忽略舊的參數。9i中用db_cache_size來取代db_block_buffers ， 用db_keep_cache_size 取代buffer_pool_keep, 用db_recycle_cache_size 取代buffer_pool_recycle；這里要注意9i 中設置的是實際的緩存大小而不再是塊的數量。另外9i新增加了db_nk_cache_size，這是為了支持在同一個數據庫中使用不同的塊大小而設置的。對于不同的表空間，可以定義不同的數據塊的大小，而緩沖區的定義則依靠該參數的支持。其中n 可以為2、4、6、8、16 等不同的值。在這里順便提及的一個參數就是db_block_lru_latches，該參數在9i中已經成為了保留參數，不推薦手工設置。

PGA

在9i 里面這部分也有了很大的變化。在獨立模式下，9i已經不再主張使用原來的UGA相關的參數設置，而代之以新的參數。假如workarea_size_policy=AUTO（缺省），則所有的會話的UGA 共用一大塊內存，該內存由pga_aggregate_target 設置。在我們根據前面介紹的方法評估了所有進程可能使用的最大PGA 內存之后，我們可以通過在初始化參數中設置這個參數，從而不再關心其他”*_area_size” 參數。

SGA_MAX_SIZE

在9i中若設置了SGA_MAX_SIZE，則在總和小于等于這個值內，可以動態的調整數據緩沖區和共享池的大小

SQL> show parameters sga_max_size

NAME           TYPE             VALUE

------------------------------------ ------- -------------

sga_max_size  unknown          193752940

SQL> alter system set db_cache_size = 30000000;

System altered.

SQL> alter system set shared_pool_size = 20480000;

System altered.

Lock_SGA = TRUE 的問題

由于幾乎所有的操作系統都支持虛擬內存，所以即使我們使用的內存小于物理內存，也

不能避免操作系統將SGA 換到虛擬內存（SWAP）。所以我們可以嘗試使得SGA 鎖定在物理內存中不被換到虛擬內存中，這樣減少頁面的換入和換出，從而提高性能。但在這里遺憾的是，windows 是無法避免這種情況的。下面我們來參考在不同的幾個系統下怎么實現lock_sga

AIX 5L（AIX 4.3.3 以上）

logon aix as root

cd /usr/samples/kernel

./vmtune (信息如下) v_pingshm已經是1

./vmtune -S 1

然后oracle用戶修改initSID.ora 中 lock_sga = true

重新啟動數據庫

HP UNIX

Root身份登陸

Create the file "/etc/privgroup": vi /etc/privgroup

Add line "dba MLOCK" to file

As root, run the command "/etc/setprivgrp -f /etc/privgroup":

$/etc/setprivgrp -f /etc/privgroup

oracle用戶修改initSID.ora中lock_sga=true

重新啟動數據庫

SOLARIS (solaris2.6以上)

8i版本以上數據庫默認使用隱藏參數 use_ism = true ，自動鎖定SGA于內存中,不用設置lock_sga, 如果設置 lock_sga =true 使用非 root 用戶啟動數據庫將返回錯誤。

WINDOWS

不能設置lock_sga=true,可以通過設置pre_page_sga=true,使得數據庫啟動的時候就把所有內存頁裝載，這樣可能起到一定的作用。

關于內存參數的調整

關于參數調整，是oracle的復雜性的一個具體體現。通常來講，我們更傾向于讓客戶做statspack 報告，然后告訴我們os 監控的狀況，在這些的信息的基礎上，再向客戶索取具體

的詳細信息以診斷問題的所在。系統的調整，現在我們通常采用從等待事件入手的方法。因為一個系統感覺到慢，必然是在某個環節上出現等待，那么我們從等待最多的事件入手逐步診斷并解決問題。

對于內存的調整，相對來說簡單一些，我們首先可以針對數據緩沖區的大小來看。首先觀察命中率。

數據緩沖區命中率

SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads';

VALUE

----------

14764

SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads direct';

VALUE

----------

50

SQL> select value from v$sysstat where name ='physical reads direct (lob)';

VALUE

----------

0

SQL> select value from v$sysstat where name ='consistent gets';

VALUE

----------

167763

SQL> select value from v$sysstat where name = 'db block gets';

VALUE

----------

14305

這里命中率的計算應該是

令 x = physical reads direct + physical reads direct (lob)

命中率 =100 - ( physical reads - x) / (consistent gets + db block gets - x)*100

通常如果發現命中率低于90%,則應該調整應用可可以考慮是否增大數據緩沖區共享池的命中率

SQL> select sum(pinhits-reloads)/sum(pins)*100 "hit radio" from v$librarycache;

hit radio

----------

99.809291

假如共享池的命中率低于95%,就要考慮調整應用（通常是沒使用bind var ）或者增加內存。

關于排序部分

SQL> select name,value from v$sysstat where name like '%sort%';

NAME                 VALUE

---------------------------------------------------------------- -------

sorts (memory)       67935

sorts (disk)         1

sorts (rows)         7070

假如我們發現sorts (disk)/ (sorts (memory)+ sorts (disk))的比例過高，則通常意味著sort_area_size 部分內存較小，可考慮調整相應的參數。

關于log_buffer

SQL> select name,value from v$sysstat

2 where name in('redo entries','redo buffer allocation retries');

NAME                           VALUE

-----------------------        -------------------------------------

redo entries                   2325719

redo buffer allocation retries 10

假如redo buffer allocation retries/ redo entries 的比例超過1%我們就可以考慮增大log_buffer

通常來說，內存的調整的焦點就集中在這幾個方面，更多更詳細的內容，建議從statspack入手來一步一步調整。最后關于內存的調整，再強調這一點，一定要結合操作系統來衡量，任何理論都必須要實踐來檢驗。在操作系統中觀察page in/out 狀況，發現問題嚴重，應該考慮調小SGA。

32bit 和64bit 的問題

對于oracle 來說，存在著32bit與64bit的問題。這個問題影響到的主要是SGA的大小。在32bit的數據庫下，通常oracle只能使用不超過1.7G的內存，即使我們擁有12G的內存，但是我們卻只能使用1.7G，這是一個莫大的遺憾。假如我們安裝64bit的數據庫,我們就可以使用很大的內存，我們幾乎不可能達到上限。但是64bit 的數據庫必須安裝在64bit 的操作系統上，可惜目前windows 上只能安裝32bit的數據庫，我們通過下面的方式可以查看數據庫是32bit 還是64bit：

SQL> select * from v$version;

BANNER

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Oracle8i Enterprise Edition Release 8.1.7.0.0 - Production

PL/SQL Release 8.1.7.0.0 - Production

CORE 8.1.7.0.0 Production

TNS for 32-bit Windows: Version 8.1.7.0.0 - Production

NLSRTL Version 3.4.1.0.0 - Production

但是在特定的操作系統下，可能提供了一定的手段，使得我們可以使用超過1.7G 的內存，達到2G 以上甚至更多。在這里我們針對不同的平臺下的具體實現方式做一個總結。