Buffer Cache 原理

在将数据块读入到SGA中,他们的缓冲区被放置在悬挂散列存储桶的链表中(散列链),这种内存结构由大量 子cache buffers chains锁存器(也称为散列锁存器或CBC锁存器)保护。


Buffer Cache概述
Buffer Cache是SGA的一部分,Oracle利用Buffer Cache来管理data block,Buffer Cache的最终目的就是尽可能的减少磁盘I/O。Buffer Cache中主要有3大结构用来管理Buffer Cache。


Hash Bucket与Hash Chain List
Oracle将buffer cache中所有的buffer通过一个内部的Hash算法运算之后,将这些buffer放到不同的 Hash Bucket中。每一个Hash Bucket中都有一个
Hash Chain List,通过这个list,将这个Bucket中的block串联起来。




下面举个简单的例子来介绍一下Hash 算法,Oracle的Hash 算法肯定没这么简单,具体算法只有Oracle公司知道。
•      一个简单的mod函数 ,我们去mod 4
Ø  1 mod 4 = 1
Ø  2 mod 4 = 2
Ø  3 mod 4 = 3
Ø  4 mod 4 = 0
Ø  5 mod 4 = 1
Ø  6 mod 4 = 2
Ø  7 mod 4 = 3
Ø  8 mod 4 = 0
……………省略…………………..
那么这里就相当于创建了4个Hash Bucket
如果有如下block:
blcok :DBA(1,1)  ------> (1+1) mod 4 =2  
block :DBA(1,2)  ------> (1+2) mod 4 =3
block :DBA(1,3)  ------> (1+3) mod 4 =0
block :DBA(1,4)  ------> (1+4) mod 4 =1
block :DBA(1,5)  ------> (1+5) mod 5 =2
………........省略…………………....
 
比如我要访问block(1,5),那么我对它进行Hash运算,然后到Hash Bucket为2的这个Bucket里面去寻找,Hash Bucket 为2的这个Bucket 现在有2个block,
这2个block是挂在Hash Chain List上面的




希望在散列链上添加,删除,搜索,检索,读取,或修改块的进程首先获得cache buffers chains latch,从而保护链上的缓冲区。


这样做可以保证独占的访问,并防止其他进程接下来读取或改变同一个链。为了完整性因此牺牲了并发性。


从图中我们可以看到,一个latch:cache buffers chains(x$bh.hladdr) 可以保护多个Hash Bucket,也就是说,如果我要访问某个block,我首先要获得这个latch,

一个Hash Bucket对应一个Hash Chain List,


而这个Hash Chain List挂载了一个或者多个Buffer Header。


Hash Bucket的数量受隐含参数_db_block_hash_buckets的影响,


Latch:cache buffers chains的数量受隐含参数_db_block_hash_latches的影响


Hash Bucket的数量受隐含参数_db_block_hash_buckets的影响,
Latch:cache buffers chains的数量受隐含参数_db_block_hash_latches的影响




SQL> SELECT x.ksppinm NAME, y.ksppstvl VALUE, x.ksppdesc describ
  FROM x$ksppi x, x$ksppcv y
 WHERE x.inst_id = USERENV('Instance')
   AND y.inst_id = USERENV('Instance')
   AND x.indx = y.indx
   AND x.ksppinm LIKE '%_db_block_hash%'  2    3    4    5    6  ;


NAME       VALUE DESCRIB
------------------------------ ---------- ------------------------------
_db_block_hash_buckets       16384 Number of database block hash  buckets


_db_block_hash_latches       1024 Number of database block hash  Latches


可以用下面查询计算cache buffers chains latch的数量:
SQL> select count(*) from v$latch_children a,v$latchname b where a.latch#=b.latch# and b.name='cache buffers chains';


  COUNT(*)
----------
      1024


根据我们的查询,那么一个cache buffers chains latch 平均下来要管理
Select 16384/1024 from dual 16个块,那么现在我们随意的找一个latch,来验证一下前面提到的结构图。


SQL> select * from (select hladdr,count(*) from x$bh  group by hladdr) where rownum<=5;


HLADDR   COUNT(*)
-------- ----------
2D32792C  3
2D3279A8  4
2D327A24  4
2D327AA0  6
2D327D1C  3
我们查询latch address 为2D327AA0 所保护的data block


SQL> select hladdr,obj,dbarfil,dbablk, nxt_hash,prv_hash from x$bh where hladdr='2D327AA0' order by obj;


HLADDR OBJ    DBARFIL  DBABLK NXT_HASH PRV_HASH
-------- ---------- ---------- ---------- -------- --------
2D327AA0  2     1    72670 2D327CFC 2D327CFC
2D327AA0       5841     1   11705 2D327D14 2D327D14
2D327AA0       6470     2    5969 2D327CEC 2D327CEC
2D327AA0      75313     2   58025 2D327CBC 2D327CBC
2D327AA0      75313     2   58258 2D327CDC 2D327CDC
2D327AA0      75347     2   66701 2D327CB4 2D327CB4


已选择6行。


请观察DBA(1,72670),它的NXT_HASH与PRV_HASH相同,也就是说DBA(1,72670)挂载在只包含有1个data block的 Hash Chain上。




当一个用户进程想要访问Block(1,72670):
l  对该Block运用Hash算法,得到Hash值。


l  获得cache buffers chains latch


l  到相应的Hash Bucket中搜寻相应Buffer Header


l  如果找到相应的Buffer Header,然后判断该Buffer的状态,看是否需要构造CR Block,或者Buffer处于pin的状态,最后读取。


l  如果找不到,就从磁盘读入到Buffer Cache中。


在Oracle9i以前,如果其它用户进程已经获得了这个latch,那么新的进程就必须等待,直到该用户进程搜索完毕(搜索完毕之后就会释放该latch)。从Oracle9i开始 cache 
buffers chains latch可以只读共享,也就是说用户进程A以只读(select)的方式访问Block(84,615093),这个时候获得了该latch,同时用户进程B也以只读的方式访问Block
(765,1259399),那么这个时候由于是只读的访问,用户进程B也可以获得该latch。但是,如果用户进程B要以独占的方式访问Block(765,1259399),那么用户进程B就会等待用户进
程A释放该latch,这个时候Oracle就会对用户进程B标记一个latch:cache buffers chains的等待事件。


我们遇到了latch:cache buffers chains该怎么办?


l  不够优化的SQL。大量逻辑读的SQL语句就有可能产生非常严重的latch:cache buffers chains等待,因为每次要访问一个block,就需要获得该latch,由于有大量的逻辑读,那
么就增加了latch:cache buffers chains争用的机率


2.Hash Bucket太少,需要更改_db_block_hash_buckets隐含参数。其实在Oracle9i之后,我们基本上不会遇到这个问题了,除非遇到Bug。所以这个是不推荐的,记住,在对


Oracle的隐含参数做修改之前一定要咨询Oracle Support。

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原文地址:https://www.cnblogs.com/zhaoyangjian724/p/3797854.html