印刻数据库

外观

Oracle 内存结构 ​

系统全局区（SGA） ​

SGA 组成部分 ​

数据库缓冲区高速缓存（Database Buffer Cache） ​

  • 功能：存储从数据文件中读取的数据块的副本
  • 作用：减少物理I/O，提高数据访问速度
  • 管理：由LRU（最近最少使用）算法管理
  • 大小：由 DB_CACHE_SIZE 参数控制
  • 缓冲区类型：默认缓冲区、KEEP缓冲区、RECYCLE缓冲区

共享池（Shared Pool） ​

  • 功能：存储SQL语句、PL/SQL程序、数据字典信息等
  • 组成：
    • 库缓存（Library Cache）：存储SQL和PL/SQL语句的解析结果
    • 数据字典缓存（Dictionary Cache）：存储数据字典信息
    • 结果缓存（Result Cache）：存储SQL查询结果
  • 大小：由 SHARED_POOL_SIZE 参数控制
  • 重要性：共享池大小直接影响SQL执行效率

重做日志缓冲区（Redo Log Buffer） ​

  • 功能：存储数据库变更的重做记录
  • 作用：提高重做日志写入性能
  • 大小：由 LOG_BUFFER 参数控制
  • 写入：由LGWR进程定期写入重做日志文件

大型池（Large Pool） ​

  • 功能：为大型操作提供内存空间
  • 用途：
    • RMAN备份和恢复操作
    • 共享服务器模式下的会话内存
    • Oracle XA事务
  • 大小：由 LARGE_POOL_SIZE 参数控制

Java池（Java Pool） ​

  • 功能：为Java虚拟机（JVM）提供内存空间
  • 用途：存储Java代码和数据
  • 大小：由 JAVA_POOL_SIZE 参数控制

流池（Streams Pool） ​

  • 功能：为Oracle Streams提供内存空间
  • 用途：存储流处理相关的数据
  • 大小：由 STREAMS_POOL_SIZE 参数控制

网格内联数据库缓存（In-Memory Column Store） ​

  • 功能：以列式格式存储表数据，提高分析查询性能
  • 用途：加速数据仓库和分析型应用
  • 大小：由 INMEMORY_SIZE 参数控制
  • 适用版本：Oracle Database 12c及以上版本

SGA 管理 ​

自动内存管理（AMM） ​

  • 功能：Oracle自动管理SGA和PGA的大小
  • 参数：由 MEMORY_TARGET 和 MEMORY_MAX_TARGET 参数控制
  • 优势：简化内存管理，自动适应工作负载变化
  • 适用版本：Oracle Database 11g及以上版本

自动共享内存管理（ASMM） ​

  • 功能：Oracle自动管理SGA内部各组件的大小
  • 参数：由 SGA_TARGET 和 SGA_MAX_SIZE 参数控制
  • 优势：自动调整SGA各组件大小，适应工作负载变化
  • 适用版本：Oracle Database 10g及以上版本

手动内存管理 ​

  • 功能：数据库管理员手动配置SGA各组件的大小
  • 参数：手动设置 DB_CACHE_SIZE、SHARED_POOL_SIZE 等参数
  • 优势：管理员可以根据具体情况精细调整内存分配
  • 劣势：需要更多的管理经验和监控

SGA 参数配置 ​

关键参数 ​

参数描述默认值建议值
SGA_TARGETSGA自动管理的目标大小0根据服务器内存大小设置，通常为服务器内存的40-60%
SGA_MAX_SIZESGA的最大大小0大于等于SGA_TARGET，通常为服务器内存的60-80%
DB_CACHE_SIZE数据库缓冲区高速缓存大小自动计算通常为SGA的30-50%
SHARED_POOL_SIZE共享池大小自动计算通常为SGA的20-30%
LOG_BUFFER重做日志缓冲区大小自动计算通常为16-128MB
LARGE_POOL_SIZE大型池大小自动计算根据需要设置，通常为64-256MB
JAVA_POOL_SIZEJava池大小自动计算根据需要设置，通常为64-256MB
STREAMS_POOL_SIZE流池大小自动计算根据需要设置，通常为64-256MB
INMEMORY_SIZE内存列存储大小0根据需要设置

参数调整原则 ​

  • 根据服务器内存：考虑服务器的总内存大小
  • 根据工作负载：OLTP系统和OLAP系统的内存需求不同
  • 监控调整：根据实际监控结果调整参数
  • 循序渐进：参数调整应循序渐进，避免大幅变更

程序全局区（PGA） ​

PGA 组成部分 ​

排序区（Sort Area） ​

  • 功能：存储排序操作的中间结果
  • 大小：由 PGA_AGGREGATE_TARGET 和工作区大小策略控制
  • 管理：自动管理或手动管理

哈希区（Hash Area） ​

  • 功能：存储哈希连接等操作的中间结果
  • 大小：由 PGA_AGGREGATE_TARGET 和工作区大小策略控制
  • 管理：自动管理或手动管理

会话内存（Session Memory） ​

  • 功能：存储会话的私有数据和控制信息
  • 内容：会话变量、游标状态、绑定变量值等
  • 大小：通常较小，每个会话几KB到几十KB

堆内存（Heap Memory） ​

  • 功能：存储进程运行时的临时数据
  • 内容：SQL执行计划、PL/SQL变量等
  • 大小：根据进程活动动态变化

PGA 管理 ​

自动PGA管理 ​

  • 功能：Oracle自动管理PGA的大小
  • 参数：由 PGA_AGGREGATE_TARGET 参数控制
  • 优势：简化PGA管理，自动适应工作负载变化
  • 适用版本：Oracle Database 9i及以上版本

手动PGA管理 ​

  • 功能：数据库管理员手动配置PGA相关参数
  • 参数：手动设置 SORT_AREA_SIZE、HASH_AREA_SIZE 等参数
  • 优势：管理员可以根据具体情况精细调整PGA分配
  • 劣势：需要更多的管理经验和监控

PGA 参数配置 ​

关键参数 ​

参数描述默认值建议值
PGA_AGGREGATE_TARGETPGA聚合目标大小自动计算根据服务器内存大小设置，通常为服务器内存的10-30%
PGA_AGGREGATE_LIMITPGA聚合限制大小自动计算大于等于PGA_AGGREGATE_TARGET
WORKAREA_SIZE_POLICY工作区大小策略AUTOAUTO（自动）或MANUAL（手动）
SORT_AREA_SIZE排序区大小65536仅在手动模式下使用
HASH_AREA_SIZE哈希区大小131072仅在手动模式下使用

参数调整原则 ​

  • 根据服务器内存：考虑服务器的总内存大小
  • 根据工作负载：OLTP系统和OLAP系统的PGA需求不同
  • 监控调整：根据实际监控结果调整参数
  • 循序渐进：参数调整应循序渐进，避免大幅变更

内存结构与数据库性能 ​

内存对性能的影响 ​

  • SGA大小：影响数据缓存能力和共享资源利用率
  • PGA大小：影响排序、哈希等操作的性能
  • 内存分配：合理的内存分配可以减少物理I/O，提高响应速度
  • 内存不足：会导致频繁的I/O操作，严重影响性能

不同工作负载的内存需求 ​

OLTP系统 ​

  • 特点：事务短，并发高，数据访问随机
  • SGA需求：较大的数据库缓冲区高速缓存
  • PGA需求：较小的PGA，因为事务短，排序操作少
  • 内存配置：SGA占总内存的比例较高，PGA占比较低

OLAP系统 ​

  • 特点：查询复杂，事务长，数据访问顺序
  • SGA需求：较大的共享池和数据库缓冲区高速缓存
  • PGA需求：较大的PGA，因为有大量排序和哈希操作
  • 内存配置：PGA占总内存的比例较高，SGA占比较低

混合系统 ​

  • 特点：同时包含OLTP和OLAP工作负载
  • 内存配置：平衡SGA和PGA的分配，根据实际工作负载调整

内存监控 ​

内存监控视图 ​

SGA监控视图 ​

  • V$SGA：显示SGA的总体大小和各组件大小
  • V$SGAINFO：显示SGA更详细的信息
  • V$SGASTAT：显示SGA各组件的详细统计信息
  • V$SGA_DYNAMIC_COMPONENTS：显示SGA动态组件的大小变化
  • V$SGA_DYNAMIC_FREE_MEMORY：显示SGA中的空闲内存

PGA监控视图 ​

  • V$PGASTAT：显示PGA的统计信息
  • V$PROCESS_MEMORY：显示每个进程的内存使用情况
  • V$SQL_WORKAREA：显示SQL工作区的使用情况
  • V$SQL_WORKAREA_ACTIVE：显示当前活动的SQL工作区

内存使用监控视图 ​

  • V$MEMORY_TARGET_ADVICE：提供内存目标大小的建议
  • V$SGA_TARGET_ADVICE：提供SGA目标大小的建议
  • V$PGA_TARGET_ADVICE：提供PGA目标大小的建议

内存监控工具 ​

Oracle Enterprise Manager ​

  • 功能：图形化界面监控内存使用情况
  • 优势：直观，易于使用，提供趋势分析
  • 组件：内存仪表板，内存使用趋势图

AWR报告 ​

  • 功能：自动工作负载仓库报告，包含内存使用统计信息
  • 优势：详细的内存使用统计，历史趋势分析
  • 内容：SGA和PGA使用情况，内存相关等待事件

ASH报告 ​

  • 功能：活动会话历史报告，包含内存相关等待事件
  • 优势：实时监控内存相关性能问题
  • 内容：内存相关等待事件，会话内存使用情况

内存监控指标 ​

SGA监控指标 ​

  • 缓冲区缓存命中率：理想值>95%
  • 共享池命中率：理想值>95%
  • 库缓存命中率：理想值>95%
  • 数据字典缓存命中率：理想值>95%

PGA监控指标 ​

  • PGA使用率：理想值<70%
  • 工作区溢出率：理想值<1%
  • 排序区使用率：理想值<90%

内存等待事件 ​

  • buffer busy waits：缓冲区忙等待
  • free buffer waits：空闲缓冲区等待
  • latch: shared pool：共享池闩锁等待
  • latch: cache buffers chains：缓存缓冲区链闩锁等待

内存优化 ​

SGA优化 ​

数据库缓冲区高速缓存优化 ​

  • 调整大小：根据缓冲区缓存命中率调整 DB_CACHE_SIZE
  • 使用多个缓冲区池：为不同类型的数据使用不同的缓冲区池
  • 优化SQL语句：减少全表扫描，提高缓冲区缓存利用率
  • 使用分区表：提高数据访问效率

共享池优化 ​

  • 调整大小：根据共享池命中率调整 SHARED_POOL_SIZE
  • 使用绑定变量：减少硬解析，提高共享池利用率
  • 优化SQL语句：减少SQL语句的复杂性，提高共享率
  • 使用共享池保留区：为大型PL/SQL对象预留空间

重做日志缓冲区优化 ​

  • 调整大小：根据重做日志缓冲区等待事件调整 LOG_BUFFER
  • 优化LGWR：确保LGWR进程有足够的资源
  • 减少重做生成：使用NOLOGGING选项，优化批量操作

PGA优化 ​

工作区大小优化 ​

  • 调整PGA_AGGREGATE_TARGET：根据工作负载调整PGA大小
  • 使用自动PGA管理：让Oracle自动管理PGA大小
  • 优化SQL语句：减少排序和哈希操作，优化连接顺序

会话内存优化 ​

  • 减少并发会话数：根据服务器资源调整最大会话数
  • 优化应用程序：减少会话级别的资源消耗
  • 使用连接池：减少会话创建和销毁的开销

内存分配优化 ​

总内存分配 ​

  • 根据服务器内存：合理分配服务器内存，避免内存过度分配
  • 考虑操作系统需求：为操作系统预留足够的内存
  • 考虑其他应用：如果服务器上还有其他应用，为它们预留足够的内存

内存参数调优 ​

  • 使用自动内存管理：对于经验不足的管理员，建议使用AMM
  • 监控和调整：定期监控内存使用情况，根据需要调整参数
  • 使用内存 advisors：利用Oracle提供的内存建议工具

内存管理的版本差异 ​

Oracle 9i ​

  • 内存管理：引入PGA自动管理
  • 参数：PGA_AGGREGATE_TARGET 参数

Oracle 10g ​

  • 内存管理：引入自动共享内存管理（ASMM）
  • 参数：SGA_TARGET 和 SGA_MAX_SIZE 参数

Oracle 11g ​

  • 内存管理：引入自动内存管理（AMM）
  • 参数：MEMORY_TARGET 和 MEMORY_MAX_TARGET 参数

Oracle 12c ​

  • 内存管理：增强自动内存管理功能
  • 新特性：引入内存列存储（In-Memory Column Store）
  • 参数：INMEMORY_SIZE 参数

Oracle 18c/19c ​

  • 内存管理：进一步增强内存管理功能
  • 新特性：自动内存管理的改进，内存列存储的增强
  • 参数：新增和改进了一些内存相关参数

内存结构最佳实践 ​

内存配置最佳实践 ​

  • 使用自动内存管理：对于大多数环境，建议使用AMM或ASMM
  • 合理设置内存大小：根据服务器内存大小和工作负载设置合理的内存目标
  • 为操作系统预留内存：通常为服务器总内存的20-30%
  • 监控内存使用：定期监控内存使用情况，根据需要调整

不同环境的内存配置建议 ​

开发环境 ​

  • 内存配置：内存配置可以相对较小
  • 自动内存管理：建议使用AMM
  • 参数设置：MEMORY_TARGET 设置为服务器内存的50-60%

测试环境 ​

  • 内存配置：内存配置应接近生产环境
  • 自动内存管理：建议使用AMM或ASMM
  • 参数设置：根据测试需求调整内存参数

生产环境 ​

  • 内存配置：内存配置应充足
  • 内存管理：根据管理员经验选择AMM、ASMM或手动管理
  • 参数设置：根据工作负载类型和服务器内存大小调整
  • 监控：建立完善的内存监控机制

内存故障处理 ​

内存不足 ​

  • 症状：频繁的I/O操作，性能下降，ORA-4030错误
  • 处理：增加内存大小，优化SQL语句，减少并发会话数

内存泄漏 ​

  • 症状：内存使用持续增长，最终导致内存不足
  • 处理：识别导致内存泄漏的进程或SQL语句，优化代码

内存过度分配 ​

  • 症状：服务器内存使用接近100%，操作系统性能下降
  • 处理：减少数据库内存分配，为操作系统预留足够内存

内存结构与其他组件的关系 ​

内存结构与物理结构的关系 ​

  • 数据文件：内存结构中的数据库缓冲区高速缓存存储数据文件中数据块的副本
  • 重做日志文件：内存结构中的重做日志缓冲区存储要写入重做日志文件的数据
  • 控制文件：内存结构中存储控制文件的副本，用于实例恢复

内存结构与进程结构的关系 ​

  • 后台进程：后台进程访问SGA，执行各种数据库操作
  • 服务器进程：服务器进程访问SGA和PGA，处理用户请求
  • 用户进程：用户进程通过服务器进程访问数据库，有自己的PGA

内存结构与逻辑结构的关系 ​

  • 表空间：内存结构中的数据库缓冲区高速缓存存储表空间中数据的数据块
  • 段：内存结构中的数据库缓冲区高速缓存存储段中数据的数据块
  • 数据字典：内存结构中的数据字典缓存存储数据字典信息

未来发展趋势 ​

内存数据库技术 ​

  • 内存数据库：完全基于内存的数据库技术
  • 混合存储：结合内存和磁盘存储的优势
  • 列式存储：内存中使用列式存储，提高分析查询性能

智能内存管理 ​

  • 自适应内存管理：根据工作负载自动调整内存分配
  • 机器学习：使用机器学习算法预测内存需求
  • 自优化：内存参数自动优化

内存技术的硬件发展 ​

  • 大容量内存：服务器内存容量不断增加
  • 非易失性内存：NVMe、3D XPoint等非易失性内存技术的应用
  • 内存带宽：内存带宽不断提高

云环境中的内存管理 ​

  • 弹性内存：根据需求动态调整内存分配
  • 内存优化：针对云环境的内存优化技术
  • 内存监控：云环境中的内存监控和管理工具

常见问题（FAQ） ​

Q1: Oracle数据库的内存结构主要包括哪些部分？ ​

A1: Oracle数据库的内存结构主要包括两大部分：

  • 系统全局区（SGA）：所有数据库进程共享的内存区域，包括数据库缓冲区高速缓存、共享池、重做日志缓冲区、大型池、Java池、流池等
  • 程序全局区（PGA）：每个服务器进程或用户进程私有的内存区域，包括排序区、哈希区、会话内存、堆内存等

Q2: 自动内存管理（AMM）和自动共享内存管理（ASMM）有什么区别？ ​

A2: 自动内存管理（AMM）和自动共享内存管理（ASMM）的区别：

  • AMM：Oracle自动管理SGA和PGA的大小，由 MEMORY_TARGET 参数控制，适用于Oracle 11g及以上版本
  • ASMM：Oracle自动管理SGA内部各组件的大小，由 SGA_TARGET 参数控制，PGA需要单独管理，适用于Oracle 10g及以上版本

Q3: 如何监控Oracle数据库的内存使用情况？ ​

A3: 监控Oracle数据库内存使用情况的方法：

  • 使用动态性能视图：V$SGA、V$PGASTAT、V$MEMORY_TARGET_ADVICE 等
  • 使用Oracle Enterprise Manager：图形化界面监控内存使用情况
  • 生成AWR报告：分析内存使用统计信息和性能趋势
  • 使用ASH报告：分析当前活动会话的内存使用情况

Q4: 如何优化Oracle数据库的内存配置？ ​

A4: 优化Oracle数据库内存配置的方法：

  • 根据工作负载类型：OLTP系统需要较大的SGA，OLAP系统需要较大的PGA
  • 使用自动内存管理：对于大多数环境，建议使用AMM或ASMM
  • 监控内存使用：根据内存使用情况和性能指标调整内存参数
  • 优化SQL语句：减少内存密集型操作，提高内存利用率
  • 合理设置内存参数：根据服务器内存大小和工作负载设置合理的内存参数

Q5: 什么是Oracle的内存列存储（In-Memory Column Store）？ ​

A5: Oracle的内存列存储（In-Memory Column Store）是Oracle 12c引入的一项新特性：

  • 功能：以列式格式存储表数据，提高分析查询性能
  • 存储：存储在SGA的一个特殊区域中
  • 启用：通过 INMEMORY_SIZE 参数启用
  • 使用：通过 INMEMORY 子句为表或分区启用内存列存储
  • 优势：大幅提高分析查询性能，适用于数据仓库和分析型应用

Q6: 如何处理Oracle的ORA-4030错误？ ​

A6: ORA-4030错误表示PGA内存不足，处理方法：

  • 增加PGA_AGGREGATE_TARGET：增加PGA的总大小
  • 优化SQL语句：减少排序和哈希操作，优化连接顺序
  • 减少并发会话数：根据服务器资源调整最大会话数
  • 使用绑定变量：减少硬解析，降低PGA使用
  • 检查内存泄漏：识别导致内存泄漏的进程或SQL语句

Q7: 如何处理Oracle的ORA-4031错误？ ​

A7: ORA-4031错误表示SGA内存不足，处理方法：

  • 增加SGA大小：增加 SGA_TARGET 或 MEMORY_TARGET 参数
  • 优化共享池使用：使用绑定变量，减少硬解析
  • 检查共享池内存泄漏：识别导致共享池内存泄漏的对象
  • 使用共享池保留区：为大型PL/SQL对象预留空间
  • 优化SQL语句：减少SQL语句的复杂性，提高共享率

Q8: 不同版本的Oracle数据库在内存管理方面有哪些主要变化？ ​

A8: 不同版本Oracle数据库在内存管理方面的主要变化：

  • Oracle 9i：引入PGA自动管理
  • Oracle 10g：引入自动共享内存管理（ASMM）
  • Oracle 11g：引入自动内存管理（AMM）
  • Oracle 12c：引入内存列存储（In-Memory Column Store）
  • Oracle 18c/19c：增强自动内存管理功能，改进内存列存储

Q9: 如何为Oracle数据库选择合适的内存配置？ ​

A9: 为Oracle数据库选择合适内存配置的方法：

  • 考虑服务器内存：根据服务器总内存大小确定数据库内存分配
  • 考虑工作负载类型：OLTP系统和OLAP系统的内存需求不同
  • 考虑版本特性：不同版本的Oracle数据库有不同的内存管理特性
  • 使用内存 advisors：利用Oracle提供的内存建议工具
  • 监控和调整：定期监控内存使用情况，根据需要调整内存配置

Q10: 内存结构对Oracle数据库性能的影响有哪些？ ​

A10: 内存结构对Oracle数据库性能的影响：

  • SGA大小：影响数据缓存能力和共享资源利用率
  • PGA大小：影响排序、哈希等操作的性能
  • 内存分配：合理的内存分配可以减少物理I/O，提高响应速度
  • 内存不足：会导致频繁的I/O操作，严重影响性能
  • 内存过度分配：会导致操作系统性能下降，间接影响数据库性能
  • 内存管理方式：合适的内存管理方式可以提高内存利用率，优化性能