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耗尽物理内存观查swap

原创 网络安全 作者:warehouse 时间:2012-01-07 23:34:59 0 删除 编辑

在讲性能优化的时侯,我常常模拟一些cpu,io比较高以及如何监控和诊断的一些案例,有一次一位学员问是否可以模拟一下物理内存耗尽出现swap的情况,这个要比模拟cpu和io高的情况稍微复杂一点。下面是详细的过程:

[@more@]

直接在主机上能否把内存耗尽我想也可以,无非就是尽可能启动多的进程,而且让起来的进程
尽可能消耗多的内存,对主机没有对oracle熟悉,所以下面还是通过oracle来消耗内存观查swap的情况,
oracle消耗的内存无非就是sga和pga,sga消耗的内存是固定的,但是由于在windows和linux都不支持
参数lock_sga,所以在模拟的时侯可能也会带来一些不确定性。
--主机的物理内存和交换空间配置如下:
[root@node2 ~]# uname -a
Linux node2 2.6.9-42.EL #1 Wed Jul 12 23:16:43 EDT 2006 i686 i686 i386 GNU/Linux
[root@node2 ~]#
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 225 238 0 15 135
-/+ buffers/cache: 75 388
Swap: 1961 0 1961
[root@node2 ~]# su - oracle
[oracle@node2 ~]$ sqlplus / as sysdba

SQL*Plus: Release 10.2.0.1.0 - Production on Fri Jan 6 21:45:06 2012

Copyright (c) 1982, 2005, Oracle. All rights reserved.

Connected to an idle instance.

SQL> startup
ORACLE instance started.

Total System Global Area 167772160 bytes
Fixed Size 1218316 bytes
Variable Size 62916852 bytes
Database Buffers 100663296 bytes
Redo Buffers 2973696 bytes
Database mounted.
Database opened.
SQL> show parameter sga

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
lock_sga boolean FALSE
pre_page_sga boolean FALSE
sga_max_size big integer 160M
sga_target big integer 160M
SQL> exit
Disconnected from Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Production
With the Partitioning, OLAP and Data Mining options
[oracle@node2 ~]$ exit
logout
--===============================
oracle启动之后再次观查一下主机剩余的物理内存有63m,其实真真可用的内存是361m,原因大家
可以找一些linux有关内存的资料看看。在这里只要我们能够把361m左右的物理内存消耗掉正常应该可以观查到swap
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 400 63 0 16 282
-/+ buffers/cache: 102 361
Swap: 1961 0 1961
[root@node2 ~]#
--===============================
SQL> select * from v$version;

BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE 10.2.0.1.0 Production
TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 - Production

SQL> show parameter pga

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
pga_aggregate_target big integer 40M


SQL> alter system set pga_aggregate_target=4g;

系统已更改。


SQL> show parameter work

NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
fileio_network_adapters string
workarea_size_policy string AUTO
--=================================
--下面我们主要是通过进程对pga的使用,准确的说是对uga里工作区的使用来消耗内存。
下面2个隐含参数在字段KSPPDESC里已经描述清楚了(一个进程允许使用的pga的最大值,以及
工作区的最大值)
SQL> select ksppinm, ksppstvl, ksppdesc
2 from x$ksppi x, x$ksppcv y
3 where x.indx = y.indx and ksppinm in ('_pga_max_size','_smm_max_size');

KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC
-------------------- -------------------- --------------------------------------------------
_pga_max_size 209715200 Maximum size of the PGA memory for one process
_smm_max_size 8192 maximum work area size in auto mode (serial)

SQL>
这里注意_pga_max_size的单位是字节,而_smm_max_size的单位是k
--=================================
SQL> alter system set "_smm_max_size" = 512000 scope=spfile;

系统已更改。
--这里512000的单位是k,也就是500m
SQL> shutdown immediate
数据库已经关闭。
已经卸载数据库。
ORACLE 例程已经关闭。
SQL> startup
ORACLE 例程已经启动。

Total System Global Area 167772160 bytes
Fixed Size 1218316 bytes
Variable Size 62916852 bytes
Database Buffers 100663296 bytes
Redo Buffers 2973696 bytes
数据库装载完毕。
数据库已经打开。
SQL> col KSPPSTVL format a20
SQL> col ksppdesc format a50
SQL> col ksppinm format a20
SQL> select ksppinm, ksppstvl, ksppdesc
2 from x$ksppi x, x$ksppcv y
3 where x.indx = y.indx and ksppinm in ('_pga_max_size','_smm_max_size');

KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC
-------------------- -------------------- --------------------------------------------------
_pga_max_size 209715200 Maximum size of the PGA memory for one process
_smm_max_size 512000 maximum work area size in auto mode (serial)

SQL>
--==========================
--为了执行方便,在plsql developer里执行下面sql:
select a.* from dba_objects a,dba_objects b where rownum<5000000 order by 1;
执行之前查询一下当前session是144,在执行sql的过程中通过其他session监控该sql对工作区的使用情况:
SQL> select operation_type,policy,sid,work_area_size,expected_size,actual_mem_used,max_mem_used,number_passes,tablespace
2 from v$sql_workarea_active where sid=144;

OPERATION_TYPE POLICY SID WORK_AREA_SIZE EXPECTED_SIZE ACTUAL_MEM_USED MAX_MEM_USED NUMBER_PASSES TABLESPACE
-------------------- ------------ ---------- -------------- ------------- --------------- ------------ ------------- ------------------------------
SORT (v2) AUTO 144 524288000 524288000 523884544 523884544 0
HASH-JOIN AUTO 144 1256448 1255424 475136 1055744 0
HASH-JOIN AUTO 144 2161664 2160640 1048576 1048576 0
很显然都是内存排序,因为TABLESPACE和NUMBER_PASSES字段都为null,而且WORK_AREA_SIZE
的值是524288000
SQL> select 524288000/1024/1024 from dual;

524288000/1024/1024
-------------------
500

SQL>
上面计算的结果正好是500m,也就是我们最开始设置的_smm_max_size的值512000
--=============================
在排序sql执行期间,我们监控内存的使用情况,这里主要通过free和vmstat来监控:
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 107 356 0 0 59
-/+ buffers/cache: 47 416
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 107 356 0 0 59
-/+ buffers/cache: 47 416
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 59
-/+ buffers/cache: 402 62
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 51
-/+ buffers/cache: 411 52
Swap: 1961 163 1797
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 49
-/+ buffers/cache: 413 50
Swap: 1961 166 1794
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 42
-/+ buffers/cache: 420 43
Swap: 1961 174 1786
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 31
-/+ buffers/cache: 431 32
Swap: 1961 177 1783
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 24
-/+ buffers/cache: 437 26
Swap: 1961 178 1782
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 22
-/+ buffers/cache: 439 24
Swap: 1961 180 1780
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 20
-/+ buffers/cache: 441 22
Swap: 1961 182 1778
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 447 17
Swap: 1961 195 1765
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 197 1763
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 461 2 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 205 1755
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 215 1745
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 216 1744
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 222 1738
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 295 1665
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 29
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 295 1665
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 30
-/+ buffers/cache: 432 31
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 29
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 434 29
Swap: 1961 298 1662
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 447 16
Swap: 1961 343 1617
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 348 1612
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 351 1609
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 352 1608
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 353 1607
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 354 1606
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 19
-/+ buffers/cache: 442 21
Swap: 1961 422 1538
[root@node2 ~]#
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 12
-/+ buffers/cache: 449 14
Swap: 1961 495 1465
--=================================
上面是排序sql没有结束之前free的监控结果,我们清楚的可以观察到free列的值一直在减少
,swap对应的used的值一直在增加。下面free的监控结果是排序sql执行完的情况,很显然
free列的值差不多又回到了执行排序sql之前的状态。
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]#
观查vmstat里memory和swap的情况,主要观查si和so以及swapd和free的值:
[root@node2 ~]# vmstat 2 1000
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 144216 364896 492 61232 13 74 151 167 1026 192 2 10 84 3
0 0 144216 364896 492 61232 0 0 0 0 1015 167 2 3 96 0
0 0 144216 364896 492 61232 0 0 0 24 1016 177 2 2 97 0
0 0 144216 364896 500 61232 0 0 0 42 1033 189 1 5 93 1
1 0 144192 339872 500 61256 42 0 42 0 1027 118 5 60 34 1
2 0 144192 302112 500 61256 0 0 0 24 1016 88 6 95 0 0
2 0 144192 263456 508 61256 0 0 0 30 1017 88 6 94 0 0
1 0 144192 227808 508 61256 0 0 0 10 1017 84 6 94 0 0
2 0 144192 193952 508 61256 0 0 0 24 1016 80 5 95 0 0
2 0 144192 154976 516 61256 0 0 0 40 1019 95 5 95 0 0
2 0 144192 75040 516 61256 0 0 0 0 1015 82 5 95 0 0
--这之前是未执行排序sql前vmstat的结果
2 1 144484 852 324 60516 2 96 2 120 1021 121 5 85 0 9
1 1 168832 852 348 51780 8 10502 76 10544 1172 260 7 89 0 5
2 1 180732 1336 160 40420 8 1682 16 1682 1078 223 5 68 0 27
1 1 183244 1448 120 24628 4 1980 12 2004 1053 194 6 83 0 12
3 0 192272 1792 80 15576 0 10098 12 10154 1152 194 7 93 0 0
2 3 210056 1788 108 15676 202 8814 612 8814 1125 211 6 94 0 0
2 1 228660 744 120 16084 170 9464 448 9488 1089 235 6 90 0 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
3 0 246512 1864 124 15908 0 8920 0 8976 1083 178 8 92 0 0
2 0 263340 1372 124 15892 10 8420 100 8420 1068 173 6 92 0 2
0 2 280620 1896 156 17264 1070 8646 1820 8670 1129 274 7 75 0 18
0 3 293224 1384 156 19184 5756 6626 6666 6656 1258 447 2 18 0 81
0 2 300208 2520 168 23120 2016 4880 4270 4880 1156 363 2 22 0 77
0 6 300308 2340 192 25828 540 224 2212 248 1141 282 2 12 0 87
0 8 303056 1640 244 29300 500 1468 2400 1478 1098 293 1 10 0 89
0 7 304648 1448 300 29944 536 888 2450 914 1119 358 2 17 0 82
0 4 305656 2004 300 28108 2212 722 3590 746 1152 443 2 13 0 84
0 3 305900 1256 276 30740 1898 88 4654 120 1158 362 3 18 0 80
0 2 306916 2484 200 27036 2404 896 4078 920 1186 409 3 20 0 78
1 2 309220 808 132 22324 5324 1354 5892 1378 1254 456 3 20 0 78
1 2 321492 1520 96 19104 9692 6226 9838 6238 1397 648 4 39 0 58
0 5 324312 1448 120 20224 1368 1478 2422 1502 1132 343 3 20 0 78
0 5 325872 960 132 22204 1620 1252 2754 1252 1156 380 2 13 0 85
1 2 327224 1432 156 24452 738 392 3844 416 1150 324 2 16 0 82
0 2 330200 2036 156 15804 8770 2276 9244 2284 1356 595 2 27 0 70
1 3 341092 936 116 15988 7462 5508 7918 5532 1324 632 2 34 0 64
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 3 349992 916 64 14660 8156 4530 8354 4530 1335 633 2 29 0 69
0 2 353268 872 132 15212 2984 1486 3864 1510 1200 464 3 23 0 74
0 2 359304 1384 152 15320 3414 3042 3484 3098 1165 507 3 30 0 68
1 2 362444 808 132 14592 3876 1966 4210 1966 1181 503 2 22 0 76
0 2 367668 1672 128 14716 3860 2566 4064 2616 1189 501 2 21 0 77
0 3 371732 996 112 14588 3782 2028 3846 2034 1232 505 3 22 0 75
0 1 375048 1988 92 13980 2914 1724 2968 1748 1180 443 4 29 0 67
0 3 378368 1476 92 13844 3306 1670 3356 1694 1152 429 3 25 0 72
0 3 381388 788 88 13980 3438 1522 3612 1534 1161 452 2 21 0 78
0 2 386900 1748 84 13956 4014 2836 4112 2860 1197 513 2 22 0 76
0 4 390536 1376 104 14952 4572 1848 5334 1872 1229 488 2 25 0 74
2 3 392036 724 112 18252 2660 1248 4082 1256 1181 443 2 19 0 79
0 2 395584 872 108 15956 5202 1824 5304 1848 1240 512 2 23 0 76
1 2 398028 1428 100 14364 4786 1242 4786 1266 1224 497 2 24 0 74
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1 1 554360 1568 188 22868 1568 192 1986 216 1191 416 3 18 0 79
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2 6 556368 976 276 21260 686 178 2154 234 1124 296 2 13 0 85
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
2 5 556272 908 204 21368 228 56 3280 56 1143 300 2 13 0 85
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1 11 556392 1888 88 12020 428 172 1672 172 1125 291 4 23 0 74
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0 15 556488 2080 100 11792 356 204 1538 210 1132 190 1 12 0 87
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 14 556440 1416 124 12340 328 58 1480 60 1106 251 2 13 0 85
0 16 556472 1376 104 12312 488 116 1794 116 1128 271 2 15 0 84
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2 12 556392 1120 64 12392 454 136 1632 136 1126 252 2 13 0 85
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0 12 564260 1056 160 18640 166 1264 1384 1264 1183 86 0 3 0 97
0 6 567536 2188 164 19664 266 3266 790 3266 1239 87 1 2 0 98
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 8 567488 2004 176 20392 300 0 646 0 1251 69 0 1 0 99
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procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 3 563236 1516 180 26264 844 124 2414 126 1143 321 3 12 0 86
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0 1 177788 369528 492 67836 84 0 5768 46 1161 336 2 12 0 87
0 1 177044 366520 508 69824 722 0 1346 24 1121 363 2 13 0 85
0 1 176196 362488 516 72396 914 0 1776 28 1134 371 2 13 0 86
0 2 174964 358520 604 75192 1008 0 1848 20 1142 380 3 14 0 84
0 1 173336 354680 684 78336 794 0 1592 28 1144 390 3 16 0 82
0 1 172072 353016 696 79812 714 0 812 58 1135 418 2 22 0 77
1 1 170516 343544 720 88912 928 0 3418 2 1145 381 3 17 0 81
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
2 1 167652 337468 728 93964 1954 0 2058 554 1160 410 4 19 0 78
0 1 166044 332868 744 98020 1060 0 1358 716 1124 360 4 20 0 76
2 0 164768 330632 748 100428 566 0 822 24 1131 347 3 26 0 71
1 2 163572 328712 760 102096 714 0 824 70 1117 380 3 26 0 71
0 1 162748 326728 764 103904 502 0 716 84 1103 365 2 28 0 69
0 0 161752 327240 764 106016 458 0 976 2 1075 263 2 22 35 41
--这以后是排序sql执行结束后vmstat监控的结果,很明显在sql执行期间系统发生了严重的swap
0 0 161752 327248 772 106016 0 0 0 34 1024 218 2 4 94 1
0 0 161752 327256 772 106016 0 0 0 24 1022 214 1 3 96 1
0 0 161752 327256 780 106016 0 0 0 8 1016 168 1 3 95 0
0 0 161752 327256 780 106016 0 0 0 24 1024 212 2 4 94 0
0 0 161752 327260 780 106016 0 0 0 24 1024 210 2 5 94 0
1 0 161752 327260 788 106016 0 0 0 10 1017 172 1 3 96 0

[root@node2 ~]#
--==================================================
我们知道物理内存耗尽以后,系统会变的非常慢。在之前测试的整个过程中,我遇到了一个问题,那就是当出现交换时,
oracle实例会crash,错误是:ORA-00470: LGWR process terminated with error
,搜了一下原因是/etc/sysctl.conf里
kernel.shmmax 设置的不够大,由于是在虚拟机下的linux折腾oracle,我当时在安装oracle时
并没有严格安装文档设置sysctl.conf里面的相关参数,所以出现允许进程使用的内存的值不够大
导致oracle的后台进程LGWR被os kill实例crash...设置kernel.shmmax=物理内存的2倍oracle实例不再crash...
测试期间我也通过网上一个哥们的办法在linux下锁定了sga,不过锁定sga对观查swap没有影响,
这里不介绍了。

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