ORACLE讀寫磁盤經過的緩存
Cache和Buffer是兩個不同的概念，簡單的說，Cache是加速“讀”，而buffer是緩沖“寫”，前者解決讀的問題，保存從磁盤上讀出的數據，後者是解決寫的問題，保存即將要寫入到磁盤上的數據。在很多情況下，這兩個名詞並沒有嚴格區分，常常把讀寫混合類型稱為buffer cache，本文後續的論述中，統一稱為cache。
Oracle中的log buffer是解決redo寫入的問題，而data buffer cache則解決data block的讀寫問題。對於Oracle來說，如果IO沒有在SGA中命中，都會發生物理IO，Oracle並不關心底層存儲的類型，可能是一套存儲系統，可能是本地磁盤，可能是RAID 10，也可能是RAID 5，可能是文件系統，也可能是裸設備，或是ASM。總之，Oracle把底層的存儲系統稱為存儲子系統。
在存儲系統中，cache幾乎無處不在(在後面的論述中，我們統稱為cache)，文件系統有cache，存儲有cache，RAID控制器上有cache，磁盤上也有cache。為了提高性能，Oracle的一個寫操作，很有可能寫在存儲的cache上就返回了，如果這時存儲系統發生問題，Oracle如何來保證數據一致性的問題。
首先先說明一下oracle體系結構裡面會出現緩存的地方：
1、oracle緩存（包括PGA/SGA）；
2、OS緩存（其實這個一直都有點歧義，我個人感覺應該是說文件系統的緩存，所以說如果是裸設備的話就會沒有OS緩存這個說法）；
3、存儲緩存；
4、硬盤緩存；（如果使用的是存儲，硬盤緩存通常都是關掉的。存儲的電池，一般只保護存儲CACHE，不對硬盤緩存提供保護。如果沒使用存儲，我們之前的做法，是禁掉硬盤緩存。）
5、cpu一二級緩存。
Oracle的Buffer Cache和操作系統的Cache Buffer誰更有效率。其實無論誰，都很有效率，但為什麼通常建議繞過OS 文件系統的CACHE呢，這是因為數據庫的Buffer Cache是針對數據庫設計的，OS 文件系統層CACHE是通用型的，所以在有些情況下，OS層CACHE不如Oracle Buffer Cache表現更好。
一般讀流程：
CPU------一二級緩存（如有）-----SGA-----OS（如有）------存儲coache-----硬盤coache------存儲物理
一般寫寫流程：
CPU-----SGA-----存儲coache-----存儲物理
相關CACHE L1、L2 CACHE的，在Oracle中不必關心，因為無法觀察。如果對這一塊感興趣，推薦一本書《深入理解計算機系統》，有比較詳細的CPU 一、二級CACHE原理。還有就是，硬盤CACHE大部分是關閉的，如果沒關，建議關閉，否則有可能丟失數據。
Oracle數據庫最重要的特性是：Write ahead logging，在data block在寫入前，必須保證首先寫入redo log，在事務commit時，同時必須保證redo log被寫入。Oracle為了保證數據的一致性，對於redo log采用了direct IO，Direct IO會跳過了OS上文件系統的cache這一層。但是，OS管不了存儲這一層，雖然跳過了文件系統的cache，但是依然可能寫在存儲的cache上。
一般的存儲都有cache，為了提高性能，寫操作在cache上完成就返回給OS了，我們稱這種寫操作為writeback，為了保證掉電時cache中的內容不會丟失，存儲都有電池保護，這些電池可以供存儲在掉電後工作一定時間，保證cache中的數據被刷入磁盤，不會丟失。不同於UPS，電池能夠支撐的時間很短，一般都在30分鐘以內，只要保證cache中的數據被寫入就可以了。存儲可以關閉寫cache，這時所有的寫操作必須寫入到磁盤才返回，我們稱這種寫操作為writethrouogh，當存儲發現某些部件不正常時，存儲會自動關閉寫cache，這時寫性能會下降。
RAID卡上也有cache，目前一般是256MB或者更大，同樣是通過電池來保護的，不同於存儲的是，這個電池並不保證數據可以被寫入到磁盤上，而是為cache供電以保護數據不丟失，一般可以支撐幾天的時間。還有些RAID卡上有flashcache，掉電後可以將cache中的內容寫入到flash cache中，保證數據不丟失。如果你的數據庫沒有存儲，而是放在普通PC機的本地硬盤之上的，一定要確認主機中的RAID卡是否有電池，很多硬件提供商默認是不配置電池的。當然，RAID卡上的cache同樣可以選擇關閉。
磁盤上的cache，一般是16MB-64MB，很多存儲廠商都明確表示，存儲中磁盤的cache是禁用的，這也是可以理解的，為了保證數據可靠性，而存儲本身又提供了非常大的cache，相比較而言，磁盤上的cache就不再那麼重要。SCSI指令中有一個FUA(Force Unit Access)的參數，設置這個參數時，寫操作必須在磁盤上完成才可以返回，相當於禁用了磁盤的寫cache。雖然沒有查證到資料，但是我個人認為一旦磁盤被接入到RAID控制器中，寫cache就會被禁用，這也是為了數據可靠性的考慮，我相信存儲廠商應該會考慮這個問題。
至此，我們可以看到Oracle的一個物理IO是經歷了一系列的cache之後，最終被寫入到磁盤上。cache雖然可以提高性能，但是也要考慮掉電保護的問題。關於數據的一致性，是由Oracle數據庫，操作系統和存儲子系統共同來保證的。
