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Oracle Redo的並行機制運行中要用到的代碼

編輯:Oracle數據庫基礎

我們今天主要介紹的是Redo log 恢復與高級特性的重要相關數據,我們大家都知道一個Oracle redo條目包含了相應操作導致的數據庫變化的所有的信息,所有redo條目最終都要被寫入redo文件中去。

Redo log buffer是為了避免Redo文件IO導致性能瓶頸而在sga中分配出的一塊內存。

一個redo條目首先在用戶內存(PGA)中產生,然後由oracle服務進程拷貝到log buffer中,當滿足一定條件時,再由LGWR進程寫入Oracle redo文件。

由於log buffer是一塊“共享”內存,為了避免沖突,它是受到redo allocation latch保護的,每個服務進程需要先獲取到該latch才能分配redo buffer。因此在高並發且數據修改頻繁的oltp系統中,我們通常可以觀察到redo allocation latch的等待。Redo寫入redo buffer的整個過程如下:

在PGA中生產Redo Enrey -> 服務進程獲取Redo Copy latch(存在多個---CPU_COUNT*2) -> 服務進程獲取redo allocation latch(僅1個) -> 分配log buffer -> 釋放redo allocation latch -> 將Redo Entry寫入Log Buffer -> 釋放Redo Copy latch;

  1. shared strand 

為了減少redo allocation latch等待,在Oracle 9.2中,引入了log buffer的並行機制。其基本原理就是,將log buffer劃分為多個小的buffer,這些小的buffer被成為strand(為了和之後出現的private strand區別,它們被稱之為shared strand)。

每一個strand受到一個單獨redo allocation latch的保護。多個shared strand的出現,使原來序列化的redo buffer分配變成了並行的過程,從而減少了Oracle redo allocation latch等待。

shared strand的初始數據量是由參數log_parallelism控制的;在10g中,該參數成為隱含參數,並新增參數_log_parallelism_max控制shared strand的最大數量;_log_parallelism_dynamic則控制是否允許shared strand數量在_log_parallelism和_log_parallelism_max之間動態變化。

  1. HELLODBA.COM>select nam.ksppinm, val.KSPPSTVL, nam.ksppdesc   
  2. 2 from sys.x$ksppi nam,   
  3. 3 sys.x$ksPPSv val   
  4. 4 where nam.indx = val.indx   
  5. 5 --AND nam.ksppinm LIKE '_%'   
  6. 6 AND upper(nam.ksppinm) LIKE '%LOG_PARALLE%';   
  7.  
  8. KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC   
  9. -------------------------- ---------- ------------------------------------------   
  10. _log_parallelism 1 Number of log buffer strands   
  11. _log_parallelism_max 2 Maximum number of log buffer strands   
  12. _log_parallelism_dynamic TRUE Enable dynamic strands  

每一個shared strand的大小 = log_buffer/(shared strand數量)。strand信息可以由表x$kcrfstrand查到(包含shared strand和後面介紹的private strand,10g以後存在)。 

  1. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa != '00';   
  2. INDX STRAND_SIZE_KCRFA   
  3. ---------- -----------------   
  4. 0 3514368   
  5. 1 3514368   
  6. HELLODBA.COM>show parameter log_buffer   
  7. NAME TYPE VALUE   
  8. ------------------------------------ ----------- ------------------------------   
  9. log_buffer integer 7028736   

關於shared strand的數量設置,16個cpu之內最大默認為2,當系統中存在Oracle redo allocation latch等待時,每增加16個cpu可以考慮增加1個strand,最大不應該超過8。並且_log_parallelism_max不允許大於cpu_count。

注意:在11g中,參數_log_parallelism被取消,shared strand數量由_log_parallelism_max、_log_parallelism_dynamic和cpu_count控制。

  1. Private strand 

為了進一步降低redo buffer沖突,在10g中引入了新的strand機制——Private strand。Private strand不是從log buffer中劃分的,而是在shared pool中分配的一塊內存空間。 

  1. HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%';  
  2. POOL NAME BYTES  
  3. ------------ -------------------------- ----------  
  4. shared pool private strands 2684928  
  5. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';  
  6. INDX STRAND_SIZE_KCRFA  
  7. ---------- -----------------  
  8. 2 66560  
  9. 3 66560  
  10. 4 66560  
  11. 5 66560  
  12. 6 66560  
  13. 7 66560  
  14. 8 66560  
  15. ...  

Private strand的引入為Oracle的Oracle Redo/Undo機制帶來很大的變化。每一個Private strand受到一個單獨的redo allocation latch保護,每個Private strand作為“私有的”strand只會服務於一個活動事務。

獲取到了Private strand的用戶事務不是在PGA中而是在Private strand生成Redo,當flush private strand或者commit時,Private strand被批量寫入log文件中。如果新事務申請不到Private strand的redo allocation latch,則會繼續遵循舊的redo buffer機制,申請寫入shared strand中。事務是否使用Private strand,可以由x$ktcxb的字段ktcxbflg的新增的第13位鑒定:

  1. HELLODBA.COM>select decode(bitand(ktcxbflg, 4096),0,1,0) used_private_strand, count(*)  
  2. 2 from x$ktcxb  
  3. 3 where bitand(ksspaflg, 1) != 0  
  4. 4 and bitand(ktcxbflg, 2) != 0  
  5. 5 group by bitand(ktcxbflg, 4096);  
  6. USED_PRIVATE_STRAND COUNT(*)  
  7. ------------------- ----------  
  8. 1 10  
  9. 0 1  

對於使用Private strand的事務,無需先申請Oracle Redo Copy Latch,也無需申請Shared Strand的redo allocation latch,而是flush或commit是批量寫入磁盤,因此減少了Redo Copy Latch和redo allocation latch申請/釋放次數、也減少了這些latch的等待,從而降低了CPU的負荷。過程如下:

事務開始 -> 申請Private strand的redo allocation latch (申請失敗則申請Shared Strand的redo allocation latch) -> 在Private strand中生產Redo Enrey -> Flush/Commit -> 申請Redo Copy Latch -> 服務進程將Redo Entry批量寫入Log File -> 釋放Redo Copy Latch -> 釋放Private strand的redo allocation latch

注意:對於未能獲取到Private strand的Oracle redo allocation latch的事務,在事務結束前,即使已經有其它事務釋放了Private strand,也不會再申請Private strand了

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