Oracle内核技术揭密

内容简介

本书第1章主要说明一个方法论问题，总揽了Oracle调优、排故的一般方法。在之后的章节中将会使用这章所介绍的方法来解决问题，并且会进一步分析调优排故的技巧。从第2章到第8章，分门别类地对Oracle各个体系结构和原理进行了逐层深入的介绍，这些章节的内容主要分为两部分：知识体系及原理介绍和相关典型案例分析。这些内容和第1章是相互呼应的。文中结合性能调整、诊断案例实践，将Oracle知识全面、系统、深入地展现给读者，旨在帮助读者建立一套自己的调优、排故模型。第9章作为深入的一章，将会讲述在无源码情况下深入研究Oracle的方法，这在国内外还较少见。这一章内容只是一个尝试，如果读者有兴趣，将来可以考虑再出一本书专门讲述这方面内容的图书。

目录

目　　录Contents
前　言
第1章　存储结构 1
1.1　区：表空间中的基本单位 1
1.1.1　统一区大小表空间和区的使用规则 2
1.1.2　系统管理区大小 4
1.1.3　碎片：少到可以忽略的问题 7
1.2　段中块的使用 7
1.2.1　块中空间的使用 8
1.2.2　典型问题：堆表是有序的吗 9
1.2.3　ASSM与L3、L2、L1块的意义 10
1.2.4　值得注意的案例：ASSM真的能提高插入并发量吗 12
1.2.5　段头与Extent Map 21
1.2.6　索引范围扫描的操作流程 24
第2章　调优排故方法论 27
2.1　调优排故的一般步骤 28
2.1.1　常见DUMP和Trace文件介绍 28
2.1.2　等待事件 29
2.1.3　各种资料视图介绍 37
2.1.4　等待事件的注意事项 42
2.2　AWR概览 44
2.2.1　AWR报告的注意事项 44
2.2.2　AWR类视图 46
第3章　Buffer Cache内部原理与I/O 51
3.1　HASH链表 51
3.1.1　HASH链表与逻辑读 52
3.1.2　Cache Buffers Chain Latch与Buffer Pin锁 54
3.1.3　Cache Buffers Chain Latch的竞争 61
3.2　检查点队列链表 77
3.2.1　检查点队列 77
3.2.2　检查点队列与实例恢复 82
3.2.3　DBWR如何写脏块 89
3.2.4　如何提高DBWR的写效率 97
3.3　LRU队列 100
3.3.1　主LRU、辅助LRU链表 100
3.3.2　脏链表LRUW 115
3.3.3　Free Buffer Waits 132
3.3.4　谁“扣动”了DBWR的“扳机” 134
3.3.5　日志切换与写脏块 141
3.4　I/O总结 146
3.4.1　逻辑读资料分析 146
3.4.2　减少逻辑读—行的读取 148
3.4.3　物理I/O 161
3.4.4　存储物理I/O能力评估 162
第4章　共享池揭密 166
4.1　共享池内存结构 167
4.1.1　堆、区、Chunk与子堆 167
4.1.2　Chunk类型（x$ksmsp视图） 170
4.1.3　freeabl、recr与LRU链表 171
4.1.4　Free List链表 173
4.1.5　保留池 177
4.1.6　SQL的内存结构：父游标、子游标 178
4.1.7　SQL的内存结构：父游标句柄 181
4.1.8　SQL的Chunk：父游标堆0和DS 183
4.1.9　SQL的Chunk：子游标句柄 186
4.1.10　SQL的Chunk：子游标堆0与堆6 187
4.1.11　SQL所占共享池内存 189
4.1.12　LRU链表：我的共享池大了还是小了 191
4.1.13　ORA-4031的吊诡：错误的报错信息 195
4.1.14　解决ORA-4031之道：如何正确释放内存 201
4.1.15　Session Cached Cursor与内存占用 205
4.2　语句解析和执行 209
4.2.1　SQL执行流程 209
4.2.2　内存锁原理 211
4.2.3　Library Cache Lock/Pin 218
4.2.4　Library Cache Lock/Pin与硬解析 219
4.2.5　Library Cache Lock/Pin与软解析、软软解析 226
4.2.6　NULL模式Library Cache Lock与依赖链 229
4.2.7　存储过程与Library Cache Lock/Pin 229
4.2.8　断开依赖链 235
4.2.9　低级内存锁：Latch 237
4.2.10　Shared Pool Latch 239
4.3　Mutex 242
4.3.1　Mutex基本形式 242
4.3.2　Mutex获取过程：原子指令测试并交换 245
4.3.3　Mutex获取过程：竞争与Gets资料的更新 249
4.3.4　Mutex获取过程：共享Mutex与独占Mutex 250
4.3.5　独占Mutex的获取和释放过程 252
4.3.6　Mutex获取过程：Sleeps与CPU 254
4.4　Mutex与解析 261
4.4.1　Mutex类型 262
4.4.2　HASH Bucket与HASH链 262
4.4.3　Handle（句柄）与Library Cache Lock 262
4.4.4　HASH Table型Mutex 263
4.4.5　执行计划与Cursor Pin 264
4.5　通过Mutex判断解析问题 265
4.5.1 　硬解析时的竞争 265
4.5.2　软解析和软软解析 266

摘要与插图

第1章
存 储 结 构
存储结构，其实就是表空间、数据文件中的空间组织和使用形式，也许有人会认为存储结构不过是基础知识，相对简单，其实这里面隐藏了很多Oracle的秘密，如果不注意挖掘，将无法把Oracle提供的性能特性发挥出来，为我们所用。本章将会抽丝剥茧地为大家全面介绍表空间、数据文件的知识点，除此以外，在本章的，还会提供一个精彩的实际案例，帮助大家进一步理解相关知识点，但希望大家不要急着直接学习案例，这样没有太大意义。那么，下面就让我们来扮演一次福尔摩斯，亲手揭开存储结构的谜团吧！
1.1　区：表空间中的基本单位
区，Extent，逻辑上连续的空间。它是表空间中空间分配的基本单位。如果在某表空间中创建一个表，哪怕只插入一行，这个表至少也会占一个区。
具体来讲，在Oracle 10g中，如果创建一个新表，初始至少为这个表分配一个区。而在Oracle 11.2.0.3以上版本中，创建新表时默认一个区都不会分配，也就是说，这个表此时不占存储空间。只有在向表中插入第一行数据时，才会默认为表分配第一个区。
无论是Oracle 10g还是Oracle 11GR2，如果表原有区中的空间用完了，Oracle就会默认为表一次分配一个区的空间。
可以通过DBA_EXTENTS数据字典视图查看表所属区。假设有一个表Table1，想要查询它所在的区，可通过如下方式：
select extent_id, file_id, block_id, blocks from dba_extents where
segment_name='TABLE1' order by extent_id;
上面语句中，每个列的意义都很简单，这里不再介绍，如有问题，可以查看Oracle联机文档Oracle Database Reference中的视图介绍。
说了这么多，大家会不会有一个疑问：既然区这么重要，是空间分配的基本单位，那么，区的大小是如何定义的呢？
Oracle专门设定了两种类型的表空间：统一区大小表空间和系统管理区大小表空间。区的大小就是由这两种表空间决定的。下面，先从统一区大小讲起。
1.1.1　统一区大小表空间和区的使用规则
统一区大小的表空间理解起来很简单，顾名思义，就是创建表空间时，设定区大小为一个统一的值。如下命令创建一个区大小为1MB的表空间：
create tablespace tbs_ts1 datafile '/u01/Disk1/tbs_ts1_01.dbf' size 50m uniform size 1m;
tbs_ts1表空间包含一个50MB的数据文件，区大小为1MB。在此表空间中创建一个测试表：table1，观察一下区大小。
SQL> create table table1(id int,name varchar2(20)) tablespace tbs_ts1;
Table created.
SQL> insert into table1values(1,'VAGE');
1 row created.
SQL> commit;
Commit complete.
SQL> select extent_id, file_id, block_id, blocks from dba_extents where
segment_name='TABLE1' order by extent_id;
EXTENT_ID FILE_ID BLOCK_ID BLOCKS
--------------------- --------------------------
0 4 128 128
可以看到，table1表目前只包含一个区，它从4号文件的第128号块开始，大小为128个块。笔者这里的块大小为8KB，128个块，正好就是1MB。
从上面的结果可以看到，表table1从4号文件的128号块开始占用空间。从128～257号块是table1的第一个区，那么，0～127号块又是干什么用的呢？
事实上，每个文件的前128个块，都是文件头，被Oracle留用了。在Oracle 10g中是0至8号块被Oracle留用。而从Oracle 11GR2开始，一下就留用128个块，真是大手笔，不是吗？
这一部分文件头又分两部分，其中0号、1号块是真正的文件头，2～127号块是位图块。而在Oracle10g中，2～8号块则是位图块。
这个位图块又是干什么用的呢？