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关于Freelists和Freelist Groups[转]

原创 Linux操作系统 作者:frog-qs 时间:2011-08-02 16:31:08 0 删除 编辑
1。如果表空间不指定segment_space_management auto,仍然会使用freelists和freelist groups来管理free block。

2。默认的freelists和freelist groups均为1。dump segment header block可以发现有一个freelists,称为mater free list,每个segment至少有一个master free list。如:
seg lst:: flg: used   lhd: 0x01c0000b ltl: 0x01c0000b
flg(flag)表示该freelist是否被使用
lhd(list header)表示位于该list中的第一个可用block的dba
ltl(list tail)表示位于该list中的最后一个可用block的dba,这个block必定位于hwm之下。
每个位于list中的block header中存在一个指针指向下一个可用的block,如:
fnx: 0x1c0008b

3。 如果创建segment时候指定多个freelists,比如设置freelists 2,那么在segment header block中总共有3个free list,其中1个是main free list,另外2个是process free list。如:
seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
seg lst:: flg: used   lhd: 0x01c0008b ltl: 0x01c0008b

4。 只有当dml语句使block降到pctused参数指定值之下时,才会动态生成transaction free list记录这些block的dba。而一个新分配的block则始终是位于process free list或者main free list中的。每一个transaction都会动态创建自己的transaction free list,直到达到segment header block size的限制。如:
seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 
seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 
seg lst:: flg: used   lhd: 0x01c0008d ltl: 0x01c0008d 
xct lst:: flg: used   lhd: 0x01c0008c ltl: 0x01c0008a xid: 0x0008.01f.000003d2
可以看到当删除数据使block重新可用的时候,位于freelist header处的是最后被分配的block,最先分配的block则处于freelist tail处。其中xid记录的是这次dml操作的transaction id。
问题:为什么最后被分配的block被放置在freelist header处?

5。 当重新insert数据或者发生row  migration的时候,会从transaction free list header开始使用已经释放了的空闲block。如果transaction free list中没有 previously freed blocks,那么就从process free list中寻找,因为可能定义了多个freelist,所以到底从哪个free list中找,算法是(p % nfl) + 1,其中p表示dml操作进程的process id,nfl表示process free lists number。如果在process free list中找不到或者根本就没有process free list(segment只有一个freelist的情况),那么再从main free list中找。仍然找不到的话,返回去再查transaction free list,判断其中的transation是否已经commit,如果已经commit了,则把这个transaction free list的flag标志为unused,同时把位于这个list中的所有block合并到main free list中。
问题:什么情况下transaction free list中的事务已经commit,但是却仍然没有previously freed blocks?

6。 所有的freelist中都没有找到可用的空闲块,此时segment就要开始分配新的extent,提升hwm。新分配的块被放置在main free list中,如果有process free list存在,那么在使用前,根据数据请求量,每次最多转移5个block到相应的process free list中,也就是在存在多个freelist的情况下,一次空间的请求总是读取transaction free list或者process free list,而不会直接从main free list中读取。
从这个地方我们可以看到虽然多个 freelist可以缓解多个并发的session同时更新一个segment的需求,但是如果只有一个main free list,那么在从main free list把block转移到process free list的这个环节上仍然会出现争用,此时就是多个freelist group发挥效果的时候了。所以多个freelist group不仅对于rac环境有效,对于单个instance也是可以缓解一定的资源争用的。但是无论是多个freelist还是多个freelist group,都不可避免地会产生空间浪费的副作用,在某些特殊场合下甚至会让一个segment急速地增大。

7。对于freelist和 freelist group,tom在《effective oracle by design》中有个比喻。想象有一台饮水机和源源不断的急需喝水的人们,一台饮水机就代表一个freelist,而一个想喝水的人就是一个准备向 segment中插入数据的会话。如果我们只有一个饮水机,那么所有想喝水的人都必须要排成一队,然后前一个喝完了下一个才能喝,这就产生了争用。设想一 下我们现在放置了10个饮水机,很明显人们可以排到10个队伍中的任何一个队伍里,毫无疑问效率大大加快了。这时瓶颈又出现了,就是如果一个饮水机里的水 被喝完了,就得给这个饮水机加水,此时如果只有一个加水员(这就是一个freelist group),那么加水的速度可能就会跟不上了,添加freelist group就是增加加水员,增加到2个,每个人负责5个饮水机,ok,效率又提升了。
对于空间浪费的负面影响,我们继续设想一下。来了一个十分能 喝水的人,他把住一个饮水机不停地喝,喝完了,引水员就加水,又喝完了,又加,即使是其它的9个饮水机里都是满满的水也没用,因为这个人一旦从某个饮水机 中开始喝水,除非到喝饱离开为止,他是绝对不会换到另外一个饮水机上去的(一个会话一旦从某个freelist中开始读取空闲块,就不会再使用其它的 freelist,即使其它的freelist表示还有很多的空闲块)。

8。设置了多个freelist group,就会产生freelist blocks,这些block紧跟在segment header block之后,假设我们设置了freelist groups 2,那么segment的第一个块是segment header block,第2,3个块则都是freelist block。首先在segment header block中存在1个freelist,称为super master free list或者segment master free list。而在每个freelist block中又都存着1个master free list,还存在指定的process free list,块的剩余空间则全部留给transaction free list使用。在单个instance中选择freelist group的算法是(p % nfb) + 1 ,其中p表示dml操作进程的process id,nfb表示freelist groups number。在rac环境中的算法则更加复杂,此处不作讨论了。
dump freelist block的一些输出如下:
frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x16=data segment free list block with free block count
  blocks in free list = 5 ccnt = 0
  seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
  seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
  seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
  seg lst:: flg: used   lhd: 0x01c00116 ltl: 0x01c0011a
  seg lst:: flg: unused lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000

总 结一下:如果我们定义了storage(freelists 4 freelist groups 2),那么在segment header block中有1个super master free list,有2个freelist block,每个freelist block中又有1个master free list和4个process free list,当sml操作产生将本来不是free的block重新标志为空闲时,动态产生一个transaction free list。所有的free list record中都只记录flag,list header block dba和list tail block dba,整个freelist是由存在于每个位于列表中的block header中指向下一个free block地址的指针这样类似链表的结构来完成的。

本文大部分知识来自:ixora和metalink

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