oracle缓冲区

邱传豪

于 2024-12-11 10:35:07 发布

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分类专栏： oracle 文章标签： oracle 数据库

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1 oracle缓冲区介绍

Oracle数据库的缓冲区是内存中的一部分，用于提高数据读取和写入的效率。Oracle通过一系列内部机制以及后台进程（如DBWn、LGWR等）来自动管理缓冲区的内容，确保高效利用内存资源的同时保持良好的性能。对于数据库管理员来说，了解这些机制有助于更有效地监控和调优数据库性能。它主要包含以下几个关键部分：

Oracle数据库的缓冲区是内存中的一部分，用于缓存数据和SQL语句等资源，以提高访问速度和系统性能。以下是Oracle数据库中主要缓冲区的简介：

1. 1 数据缓冲区缓存 (Database Buffer Cache)

功能：缓存从磁盘读取的数据块，使得后续对相同数据的访问可以直接从内存中获取，减少磁盘I/O。
管理机制：使用LRU（Least Recently Used）算法来决定哪些数据块应该保留在缓存中，哪些应该被移除。
作用：显著提升频繁访问数据的读写效率。

1.2. 共享池 (Shared Pool)

功能：存储SQL语句、PL/SQL代码及其执行计划，以及数据字典信息。
优化查询：通过缓存SQL语句和执行计划，避免每次查询都需要重新解析，提高了查询效率。
管理机制：根据使用频率自动淘汰不常用的内容，以释放空间给新的SQL或PL/SQL语句。

1.3 重做日志缓冲区 (Redo Log Buffer)

功能：暂存所有对数据库所做的更改记录（称为重做条目），确保即使在系统崩溃后也能恢复未完成的事务。
管理机制：LGWR进程定期将这些更改记录写入到磁盘上的重做日志文件中，保证数据的一致性和完整性。

1.4 大型池 (Large Pool)

功能：为特定操作分配大块内存，如RMAN备份和恢复操作、共享服务器模式下的会话。
特点：与数据缓冲区缓存不同，大型池主要用于分配连续的大块内存区域。

1.5 Java池 (Java Pool)

功能：支持数据库内嵌的Java虚拟机，提供内存给Java应用程序使用。
适用场景：对于那些使用Java编写存储过程或其他Java应用程序的环境非常重要。

1.6 流量控制池 (Streams Pool)

功能：专门用于支持Oracle Streams特性，该特性允许跨多个数据库复制数据。
特点：包含队列表和其他相关对象，确保流式传输数据的高效处理。

1.7 缓冲区的作用

缓冲区的主要作用在于减少磁盘I/O操作，加快数据访问速度，并且通过缓存SQL语句和执行计划来优化查询性能。此外，它们还帮助维护数据的一致性和完整性，特别是在并发环境中。

2.判断是否应手动刷新缓

在Oracle数据库中，刷新缓存（如数据缓冲区缓存、共享池等）通常是最后的选择，因为这些操作可能会对性能产生负面影响。然而，在某些特定情况下，刷新缓存可能是必要的。以下是判断何时以及应该刷新哪些缓存的一些指导原则：

2.1 刷新数据缓冲区缓存

(ALTER SYSTEM FLUSH BUFFER_CACHE）
1）大规模数据加载后：
如果刚刚执行了大量数据插入或更新操作，刷新缓存可以确保新的数据结构能被有效利用。
2）维护任务完成后：
在执行索引重建或其他维护任务之后，刷新缓存可以帮助清除陈旧的数据块，使新创建的索引或表能够立即生效。
3）异常高物理读取率：
如果监控工具显示物理读取次数异常增加，这可能表明缓存中的数据不再有效或已经过时。
内存泄漏或碎片化：
虽然这种情况较为罕见，但如果怀疑存在内存泄漏或内存碎片化问题，刷新缓存可能有助于解决问题。
注意：通常不建议频繁使用此命令，因为它会清空整个数据缓冲区缓存，可能导致大量的磁盘I/O和性能下降。

2.2 刷新共享池

(ALTER SYSTEM FLUSH SHARED_POOL;)
1）SQL解析频率过高：
如果发现SQL语句的软解析或硬解析频率异常高，可能是由于共享池中有过多的一次性查询或老化信息。刷新共享池可以帮助清理这些问题。
2）内存泄漏或碎片化：
当共享池中可能存在内存泄漏或内存碎片化时，刷新可以释放内存资源并优化性能。
应用代码变更后：
在应用程序或数据库对象（如存储过程）发生重大变更后，刷新共享池可以确保所有用户都能访问最新的版本。
3）计划维护期间：
在预定的维护窗口内，当系统负载较低时，可以考虑刷新共享池以避免对正常业务的影响。

2.3 检查点

ALTER SYSTEM CHECKPOINT

1）计划内的维护任务

备份前：在进行热备份（即数据库在线时的备份）之前，执行检查点可以确保所有脏数据块都被写入磁盘。这样可以保证备份文件的一致性，并减少恢复时所需的重做日志量。
表空间离线或下线前：当需要将某个表空间设置为离线状态时，先执行检查点以确保该表空间中的所有更改都已写入磁盘。

2）性能优化

减少恢复时间：通过定期触发检查点，可以减少实例故障后的恢复时间。因为每次重启时只需要重做自上次检查点以来的日志条目，而不是整个重做日志文件。长时间未发生日志切换：如果系统长时间没有发生日志切换（例如，重做日志文件非常大），可以考虑手动触发检查点来同步内存和磁盘内容，确保数据一致性。
异常高物理写入率：如果监控工具显示异常高的物理写入率，可能是由于某些后台进程频繁地将脏块写回磁盘。手动触发检查点可以帮助更均匀地分布这些写操作，减轻I/O压

2.4一般注意事项

评估必要性：在执行任何手动刷新操作之前，务必评估其必要性和潜在影响。
非高峰时段：尽量选择在业务低峰期或计划内的维护窗口期间进行此类操作。
测试环境：先在非生产环境中测试这些命令的效果，确保不会对实际业务产生不利影响。
监控与审计：实施严格的监控和审计策略，记录谁、何时以及为何执行了这些命令，以便出现问题时能够快速追溯原因并采取补救措施。

3.手动刷新缓存的方法

1 检查点

命令：ALTER SYSTEM CHECKPOINT

这个命令会触发一个检查点，强制将所有脏块写回到磁盘上。虽然这不是“刷新”缓冲区，但它可以帮助确保内存与磁盘同步，并减少恢复时间。

2 刷新数据库缓存：

命令： ALTER SYSTEM FLUSH BUFFER_CACHE;
功能：强制将数据缓冲区缓存中的所有数据块（包括干净和脏的数据块）写回到磁盘，并清空缓冲区缓存，这会导致所有的缓存数据被清除，

性能影响：
高I/O负载：此命令会强制将所有缓存的数据块写回磁盘，并清空缓冲区缓存，导致后续的读取操作必须重新从磁盘加载数据，这会显著增加磁盘I/O，可能严重降低数据库性能。
用户体验：由于性能下降，用户的查询响应时间可能会大幅延长，影响用户体验。如果在高负载或业务高峰期执行该命令，可能导致关键业务应用响应缓慢甚至暂时不可用，进而影响业务运营。

检查点和刷新缓冲区缓存的区别：

内容处理：CHECKPOINT 只是将脏块写回磁盘而不清除缓存；而 FLUSH BUFFER_CACHE 会清除整个缓冲区缓存，无论数据是否已修改；性能影响：CHECKPOINT 主要是为了加快恢复过程，通常对性能的影响较小；FLUSH BUFFER_CACHE 会导致更多的磁盘I/O，可能会显著降低性能，尤其是在高负载环境下。

3. 刷新共享池

ALTER SYSTEM FLUSH SHARED_POOL;
功能：清除共享池中的内容，包括SQL语句、PL/SQL代码及其执行计划。清除数据字典缓存中的信息。有助于解决由于共享池中的老化或不正确信息导致的问题，如内存泄漏或特定的性能瓶颈。
适用于当怀疑共享池中有问题或者需要清理陈旧的SQL解析信息时。

影响：CPU使用率增加：清除共享池后，所有的SQL语句和PL/SQL代码都需要重新解析，这会大大增加CPU的负担，特别是在有大量复杂查询的情况下。类似于FLUSH BUFFER_CACHE，在业务高峰期执行此命令同样会影响系统的响应速度，从而影响用户体验和业务连续性。

刷新共享池和刷新数据库缓存区别：

目标不同：FLUSH BUFFER_CACHE 主要影响的是数据块的缓存，而 FLUSH SHARED_POOL 则主要影响的是SQL和PL/SQL代码以及数据字典缓存。
性能影响：两者都会对性能产生不同程度的影响。FLUSH BUFFER_CACHE 会导致更多的磁盘I/O，而 FLUSH SHARED_POOL 则会增加CPU开销，因为所有的SQL语句都需要重新解析。