Oracle 内存结构概览
oracle 体系结构：
Oracle 内存结构：
- System Global Area （SGA，体系全局区）
- Share Pool （共享池）
- Database Buffer Cache （数据库缓冲区缓存）
- Redo Log Buffer （重做日志缓冲区）
- Large Pool （大池）
- Java Pool（Java池）
- Streams Pool（流池）
- Fixed SGA（固定SGA区域）
- Program Global Area (PGA，步伐全局区域)
- User Global Area（UGA，用户全局区域）
- Cursor Area（游标区）
- User Session Data Storage_Area （用户会话数据存储区）
- SQL Work Areas（SQL工作区）
- 1). Sort Area（排序区）
- 2). Hash Area（哈希区）
- 3). Create Bitmap Area（位图索引创建区）
- 4). Bitmap Merge Area （位图索引融合区）
- Stack Space（堆栈空间）
oracle参数配置概览
重要参数（体系运行前配置）:
带MAX的参数不能在线修改，需要重启后才生效，以是一定要提前规划好
- 内存管理参数:
MEMORY_MAX_TARGET（11g）: 定义了Oracle数据库实例答应使用的最大内存量，包括SGA和PGA。动态调整可用内存，无需重启实例。
MEMORY_TARGET（11g）: 指定命据库实例使用的内存目标，包括SGA和PGA。与MEMORY_MAX_TARGET联合使用，实现动态内存管理。
- SGA参数: SGA_TARGET（10g）: 自动管理SGA的总内存大小，包括共享池、数据缓存等。通过自动调整子组件大小，顺应变化的工作负载需求。
- PGA参数:PGA_AGGREGATE_TARGET（9i）: 指定PGA的目标大小，由体系动态调整，根据工作负载需求自动分配内存给各个会话的PGA。
- 数据缓存参数:DB_CACHE_SIZE（10g）: 指定命据库缓存的大小，用于缓存数据块，影响数据的读取性能。
- 共享池参数:SHARED_POOL_SIZE（10g）: 定义共享池的大小，用于缓存SQL语句、PL/SQL块和执行计划。影响SQL执行性能。
- 毗连和进程参数:
PROCESSES（10g）: 控制并发用户毗连的最大数量。
OPEN_CURSORS（10g）: 设置一个会话可以打开的最大游标数。
SESSION_CACHED_CURSORS（10g）: 缓存在会话中的游标数，淘汰游标重新剖析的开销。
次要参数（可在体系运行后再优化调整）:
- 大池参数: LARGE_POOL_SIZE: 用于备份和并行操纵的大型I/O的合并。适用于特定工作负载需求。
- Java虚拟机参数: JAVA_POOL_SIZE: 指定Java虚拟机使用的内存大小。影响Java相关操纵的性能。
- 数据流参数: STREAMS_POOL_SIZE: 为Oracle Streams提供的内存池，用于处理数据流操纵。
- 保存缓存参数: DB_KEEP_CACHE_SIZE: 为频繁访问的对象提供的保存缓存，进步这些对象的性能。
- 循环缓存参数:DB_RECYCLE_CACHE_SIZE: 为一次性或不经常访问的对象提供的循环缓存。
- 日志缓冲区参数: LOG_BUFFER: 控制数据库日志缓冲区的大小，顺应不同的日志写入需求。
- 结果缓存参数: RESULT_CACHE_SIZE: 指定结果集缓存的大小，用于缓存SQL查询结果，进步重复查询性能。
- 自动PGA管理: PGA_AGGREGATE_LIMIT（11g R2以后）：指定PGA的硬限制，防止PGA使用过多内存。
- 自动诊断和调整:
ADDM（Automatic Database Diagnostic Monitor）：自动数据库诊断监控，提供关于性能问题和发起的报告。
AWR（Automatic Workload Repository）：自动工作负载存储库，用于存储性能统计信息。
- SQL执行计划管理:
OPTIMIZER_CAPTURE_SQL_PLAN_BASELINES：启用或禁用自动捕获SQL执行计划基线的功能。
OPTIMIZER_USE_SQL_PLAN_BASELINES：启用或禁用使用SQL执行计划基线的功能。
- 自动调整:ADAPTIVE_PLAN_MANAGEMENT：启用或禁用自顺应计划管理，答应数据库自动调整执行计划。
- 分区表和分区索引:
PARTITION_TABLE：用于启用或禁用分区表。
PARTITION_INDEX：用于启用或禁用分区索引。
- 数据压缩: COMPATIBLE：指定命据库版本，决定命据库是否支持特定的功能，比方表级数据压缩。
- 毗连管理:SHARED_SERVERS：指定共享服务器的数量，用于毗连管理。
- 并行执行:
PARALLEL_DEGREE_POLICY：用于设置并行度策略，可以是 MANUAL（手动）或 AUTO（自动）。
PARALLEL_MIN_SERVERS 和 PARALLEL_MAX_SERVERS：用于设置最小和最大并行服务器的数量。
- 数据库缓存: DB_nK_CACHE_SIZE：根据不同块大小设置数据库缓存大小。
- RAC (Real Application Clusters) 参数:
CLUSTER_DATABASE_INSTANCES：指定在RAC环境中的数据库实例数量。
CLUSTER_DATABASE：用于启用或禁用RAC功能。
Oracle数据库服务器参数如何调整
以 IBM3850 服务器为例，在安装好oracle软件且数据库建好之后，投入使用之前需要调整好相关参数
OLTP内存分配
- 工作区（Work Area，排序、Hash Join、位图毗连）：6G
在OLTP（联机事务处理）环境下，数据库工作区用于临时存放排序、哈希毗连、位图毗连等操纵产生的中间数据。这里的6GB是指为这些操纵预留的内存空间，确保在处理复杂查询时有足够的内存供运算使用，淘汰对磁盘I/O的需求，从而进步体系性能。
- Oracle服务器进程：一个毗连 5M~10M，processes参数 * 10M，2000 * 10M=20G
在Oracle数据库中，每个客户端毗连都会对应一个服务器进程。这里假定每个服务器进程需要5MB至10MB的内存。假如数据库参数processes设置为可以同时担当2000个并发毗连，那么全部服务器进程所需的总内存大约在10M * 2000 = 20GB左右。这部分内存是为了支持并发用户的活动，包括处理SQL查询、事务管理等操纵。
- OS体系自用：6G
这里的6GB内存是留给操纵体系自己使用的，包括内核内存、缓存、以及其他体系组件的内存需求。这部分内存确保操纵体系稳定运行，并可以处理各种体系级别的使命。
- SGA = 64 - 6G - 20G - 6G = 32G
SGA（体系全局区）是Oracle数据库中用于存储共享数据结构的一个内存区域，包括数据缓冲区、重做日志缓冲区、共享池、大池等。根据给定的内存分配，64GB总内存减去工作区的6GB、服务器进程所需的20GB以及体系自用的6GB之后，剩余的32GB内存会被分配给SGA，以确保数据库的高效运作。
操纵体系核心参数配置
- cp /etc/sysctl.conf /etc/sysctl.conf.bak # 将当前的sysctl配置文件做一个备份，以防万一需要回滚
- MemTotal=`grep MemTotal /proc/meminfo | awk '{print $2}'` # 从/proc/meminfo中提取系统总的内存大小（以KB为单位）
- PAGE_SIZE=`getconf PAGE_SIZE` # 获取操作系统中一页内存的大小（以字节为单位）
- shmmax=`expr $MemTotal \* 1024` # 根据总内存大小计算 shmmax 参数的最大值，此处将其设为总内存的四倍（转换为KB后再乘以1024转为字节）
- shmall=`expr $shmmax / $PAGE_SIZE` # 计算 shmall 参数的值，表示系统范围内共享内存段的总页数上限，这里的计算方法是将 shmmax 值除以一页的大小得出
- cat >> /etc/sysctl.conf << EOF # 向sysctl配置文件追加以下配置项
- fs.file-max = 6815744 # 设置系统允许的最大文件句柄数
- kernel.sem = 10000 10240000 10000 1024 # 设置信号量参数，分别代表SEMMSL（一个信号集中的信号量最大数）、SEMMNS（系统信号量总数）、SEMOPM（一次操作中的信号量操作数）、SEMMNI（系统信号集总数）
- kernel.shmmni = 4096 # 设置系统范围内共享内存段标识符的最大数目
- kernel.shmall = $shmall # 设置共享内存段页数上限，参考前面计算的结果
- kernel.shmmax = $shmmax # 设置共享内存段的最大大小，参考前面计算的结果
- net.ipv4.ip_local_port_range = 9000 65500 # 设置本地TCP/UDP端口范围
- net.core.rmem_default = 16777216 # 设置接收缓冲区的默认大小
- net.core.rmem_max = 16777216 # 设置接收缓冲区的最大大小
- net.core.wmem_max = 16777216 # 设置发送缓冲区的最大大小
- net.core.wmem_default = 16777216 # 设置发送缓冲区的默认大小
- fs.aio-max-nr = 6194304 # 设置异步I/O请求数量上限
- vm.dirty_ratio=20 # 设置脏页比例阈值，当系统中脏页占总内存的比例超过这个值时，开始写入磁盘
- vm.dirty_background_ratio=3 # 设置后台脏页刷新比率，后台线程开始刷新脏页前，系统中脏页占总内存的比例
- vm.dirty_writeback_centisecs=100 # 设置脏页写回时间间隔（以百分秒计）
- vm.dirty_expire_centisecs=500 # 设置脏页过期时间间隔（以百分秒计）
- vm.swappiness=10 # 控制系统换出内存到硬盘的速度，值越低，尽量避免换出，值越高，倾向于换出
- vm.min_free_kbytes=524288 # 设置系统试图保留的最小空闲内存（以KB为单位）
- net.core.netdev_max_backlog = 30000 # 设置网络设备接收数据包的最大队列长度
- net.core.netdev_budget = 600 # 设置每次软中断处理的数据包数量
- net.ipv4.conf.all.rp_filter = 2 # 开启IPv4反向路径过滤（RFC 3704），防止IP欺骗攻击
- net.ipv4.conf.default.rp_filter = 2 # 对新建的网络接口开启默认的反向路径过滤
- # vm.nr_hugepages =16384 # 若物理内存太小（<64G），则不需要开启大页，可以直接注释掉该行
- # 注意：此处暂时先注释掉，后面启动大页会解释，需要根据实际需求和内存使用情况决定是否启用和设置正确的 HugePages 数量
- EOF
- # 配置生效
- sysctl -p # 执行sysctl命令使得配置文件中所做的更改立即生效
- #kernel.shmall：系统任意时刻可以分配的所有共享内存段的总和的最大值(以页为单位)，其值应不小于shmmax/page_size，推荐设置为物理内存大小除以分页大小。
- #kernel.shmmax：单个内存段最大，设置为内存大小
- SGA_TARGET 设置为0时，将禁用自动调优
- 自动调优参数设置为当前大小
- SGA的大小作为一个整体不受影响
PGA（Program Global Area）
PGA是Oracle数据库中每个服务器进程独有的内存区域，用于存储会话数据、排序区、临时变量以及其他与特定会话相关的数据结构。
PGA_AGGREGATE_TARGET
- 在OLTP体系中，典型PGA内存设置应该是总内存（物理内存）的较小部分（比方20%），剩下80%分配给SGA 。OLTP：PGA_AGGREGATE_TARGET = (total_mem * 80%) * 20%
- 在DSS体系中，由于会运行一些很大的查询，典型的PGA内存最多分配70%的内存。DSS：PGA_AGGREGATE_TARGET = (total_mem * 80%) * 50%
- 设置 PGA 自动分配
- alter system set workarea_size_policy = auto scope = both;
- alter system set pga_aggregate_target = 2048M scope = both;
- show parameter pga
- show parameter area
- show parameter work
- select * from v$pgastat;
- # 看 over allocation count（排序时，PGA不够用时需要换页，这个值就是换页次数）：如果=0 就正常 PGA够用；若 >0 则PGA不够用需要调整
- 在Oracle数据库中，设置参数 PROCESSES 和 SESSIONS 好坏常重要的，以确保体系能够处理足够的并发毗连。这只是一个基本的出发点，实际的设置应该根据你的具体应用、体系硬件和负载环境来调整。发起在设置参数之前先举行性能测试，确保体系能够处理预期的并发毗连数。
典型的设置是：
10g: sessions = processes + 10% * processes + 5
11g+: sessions = processes + 15 % * processes + 22
- 检察内存使用环境
- select p.spid from v$session s,v$process p where p.addr=s.paddr and s.sid in (select sid from v$mystat where rownum=1);
- select pga_used_mem,pga_alloc_mem,pga_freeable_mem from v$process where spid = &spid;
- create pfile='/tmp/pfileORCL_20240307.ora' from SPFILE; --备份配置文件
- alter system set processes = 200 scope = spfile;
- OPEN_CURSORS
- 指定了保存（打开）用户语句的专用区域的大小。假如获得“ORA-01000:maximun open cursors exceeded” 错误，则可能需要增大该参数，但是要确保关闭不在需要的游标。
- 假如 OPEN_CURSORS 设置得过高，则有时也会造成问题：ORA-4031错误（共享池）
- SESSION_CACHED_CURSORS
- 不要将参数 SESSION_CACHED_CURSORS 设置的和 OPEN_CURSORS 一样高，否则就可能产生 ORA-4031 或 ORA-7445 错误（软软剖析）
不消重新启动而修改初始参数文件
- spfile<SID>.ora （大部分不需要重启）
- spfile.ora （用的少）
- init<SID>.ora （一定要重启）
- v$parameter 视图
ISSES_MODIFIABLE 表名拥有 ALTER SESSION 特权的用户是否可以修改这个参数
ISSYS_MODIFIABLE 表名拥有 ALTER SYSTEM 特权的用户是否可以修改这个参数
启动大页（vm.nr_hugepages）
什么是大页？
在操纵体系层面，默认环境下内存页大小通常为4KB。大页是一种内存管理机制，将尺度内存页尺寸增大，比方从4KB改为2MB。使用大页可以淘汰TLB（Translation Lookaside Buffer）未掷中的环境，从而降低页互换频率和I/O开销，进步体系的性能，特别是在大规模内存管理和Oracle数据库等场景下。
什么时候需要启动大页？
当服务器物理内存>=64GB，启用大页可以带来显著的性能提拔。
如何启动大页？
- 关闭Oracle Database中的AMM（Automatic Memory Management）
假如尚未手动管理内存，请确保禁用自动内存管理功能。
- 计算hugepages的大小
根据SGA_MAX_SIZE的值来决定hugepages的数量。hugepages的总量应略大于SGA的需求量，同时也要注意制止过大导致内存浪费。比方，假如SGA_MAX_SIZE为32G，而每个大页是2MB，那么至少需要16384个大页（32GB / 2MB）。
- 设置hugepages
编辑内核参数文件/etc/sysctl.conf，到场以下行：
- vi /etc/sysctl.conf
- vm.nr_hugepages = 16384 #<计算得出的大页数量>
- 设置用户进程内存锁定限制
在/etc/security/limits.conf文件中为Oracle数据库用户设置内存锁定限制，确保其能够锁定足够大的内存以支持大页。
- [root@mydb ~]# vi /etc/security/limits.conf
- oracle soft memlock 2056000
- oracle hard memlock 2056000
- 重启数据库
重启Oracle数据库以便新的内存设置生效。
- 检察大页使用环境
使用如下命令及时监控大页的使用环境：
- [root@mydb ~]# watch -n1 'cat /proc/meminfo | grep -i HugePages'
- 设置pre_page_sga参数
需要在数据库实例启动前预分配并初始化SGA，以利用大页优化性能：
- alter system set pre_page_sga = true scope = spfile;
参考链接：
- Oracle 23c 官方文档
- 【Oracle】内存结构详解（万字长文，发起收藏，蚕食为佳）
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