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32位Linux设置超大Oracle SGA的分析

原创 Linux操作系统 作者:zwc1083 时间:2009-07-18 21:14:09 0 删除 编辑

有不少用户认为在32位Linux,只能设置约1.7GB的Oracle SGA。也有不少用户在不同的Linux发行版中使用相同的配置过程,获得了不同的SGA最大值,便认为某些Linux发行版存在问题。这些想法都比较片面。实际上 32位Linux上Oracle SGA 的容量取决于三个指标,即:Linux kernel 版本、Oracle Database 版本、Linux 内核参数shmmax。这里跟据一些网上文章做了些查正,做一些分析吧。

一、内核版本的影响

在32位Linux平台,至少都有两套内核供用户使用。一个是smp核心,一个是hugemem核心。两个核心的区别在于直接映射的内核数据代码地址空间的区别:

SMP 核心:

在x86架构下,虚拟地址空间的大小为4G。在这4G空间中,用户空间占3G (0×00000000到0xbfffffff),核心空间占1G(0xc0000000到0xffffffff)。这样的分配策略称为3G/1G分配。

具体的分配方式如下:

1. 0GB-1GB User space - Used for text/code and brk/sbrk allocations (malloc uses brk for small chunks)

2. 1GB-3GB User space - Used for shared libraries, shared memory, and stack; shared memory and malloc use mmap (malloc uses mmap for large chunks)

3. 3GB-4GB Kernel Space - Used for the kernel itself

这种分配方式对于拥有1G物理内存以下的系统是没有任何问题的,即使超过1G物理内存,3G/1G分配策略也没有什么问题,因为内核可以在高端内存区域 (物理地址1G以上的内存)中存放一些内核数据结构(比如页缓冲等)。

然而,随着物理内存的增多,3G/1G分配策略的问题也逐渐会暴露出来。这是因为一些关键的内核数据结构 (比如用于管理物理内存的mem_map[]) 是存放在1G核心空间之内的。对于32G内存的系统,mem_map[]会占用近 0.5G的低端内存(物理地址896M以下的内存),这样留给核心其他部分的内存就不到所有内存的1.5%;而对于64G内存的系统,mem_map[] 本身就会耗尽所有的低端内存,造成系统无法启动。但是把mem_map[]放到高端内存的做法也不太实际,因为mem_map[]和内存管理,体系结构相关底层实现,文件系统以及驱动等几乎所有的核心的关键部分均有联系,这时候就需要使用hugemem核心了。

hugemem 核心:

与SMP的3G/1G策略不同,hugemem 使用4G/4G分配方式。可以使核心空间由1G增加到4G,而用户空间也由3G增加到4G。

相比3G/1G分配策略,对于4G物理内存系统,使用4G/4G分配可以增加低端内存达3倍以上,而对于32G物理内存系统,则会有更多的提升,达到原来的6倍。 理论上,4G/4G策略可以支持物理内存达200G的x86系统(如果硬件没有限制的话),即使对于这样的系统,4G/4G策略也能保证留有1G可用的低端内存。

不论能否理解上面的解释,只须要记住 smp 和 hugemem 两个核心,一个是 3G/1G策略,一个是4G/4G策略即可。

二、Oracle Database 版本:

Oracle SGA 是挂载在内存用户空间中,不同版本的 Oracle Database ,挂载SGA起始地址是不同的:

Oracle 10g Release 1:挂载SGA的起始地址为0×50000000(1.25GB)

Oracle 10g Release 2:挂载SGA的起始地址为0×20000000(0.5GB)

(其它版本未查正,有兴趣可以自已看看Oracle手册)

从这个结果可以看出,理论上若使用3G/1G的smp核心,Oracle 10g Release 1 的SGA可设置到 3GB - 1.25 = 1.75GB 。正是因此,也有人认为Oracle SGA 只能设置到 1.75GB。而升级至 R2 版本,则可以设置到 3GB - 0.5GB = 2.5GB 。相同的,使用 4G/4G 的hugemem 核心能够获得多大的SGA 就很清楚了。

三、kernel shmmax 参数:

shmmax定义单个共享内存段的最大值,它的取值范围区间是[0,4294967295], 单位为byte,4294967295 bytes即4294967296 bytes(4GB)减去1。一般来说,它应该足够大以容下整个SGA,避免SGA使用多个共享内存段造成Oracle性能下降。

那么,将shmmax设置为最大值4294967295,使用 hugmemem 核心,Oracle 10g R2 版本,则理论上的SGA最大值为 3.5GB。

尽管用户进程可用的虚拟地址空间为4GB以及shmmax的最大值为4294967295,仍然可以通过使用内存文件系统(in-memory filesystem,比如tmpfs、ramfs以及hugetlbfs)打开Oracle的Very Large Memory (VLM)特性来扩展SGA超过4GB,比如6GB。但是这种方法有个不方便的地方是,用户不能够再使用Oracle 10g中的Automatic Shared Memory Management了。

总结一下:

SMP核心和hugemem核心的影响:

SMP核心:1GB+3GB,SGA最大值为1.75GB(3GB-1.25GB)

Hugemem核心:4GB+4GB , SGA最大值为2.75GB(4GB-1.25GB)

Oracle 不同版本的影响:

Oracle 10g Release 1:挂载SGA的起始地址为0×50000000(1.25GB)

Oracle 10g Release 2:挂载SGA的起始地址为0×20000000(0.5GB)

那么:

Hugemem 核心 + Oracle 10g Release 2 ,SGA最大值为3.5GB(4GB-0.5GB)

BTW:由于64位系统对应16EB寻址范围,而不是32位系统的4GB,所以想要获得更大SGA,性能更好的效果,应该优先使用 64 位系统,而不是通过32系统配合内存文件系统来配置了。

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