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Oracle Redo 并行机制

原创 Linux操作系统 作者:scott8486 时间:2011-12-07 13:40:06 0 删除 编辑
--转载自:http://www.hellodba.com/reader.php?ID=28&lang=cn

Redo log 是用于恢复和一个高级特性的重要数据,一个redo条目包含了相应操作导致的数据库变化的所有信息,所有redo条目最终都要被写入redo文件中去。 Redo log buffer是为了避免Redo文件IO导致性能瓶颈而在sga中分配出的一块内存。一个redo条目首先在用户内存(PGA)中产生,然后由 oracle服务进程拷贝到log buffer中,当满足一定条件时,再由LGWR进程写入redo文件。由于log buffer是一块“共享”内存,为了避免冲突,它是受到redo allocation latch保护的,每个服务进程需要先获取到该latch才能分配redo buffer。因此在高并发且数据修改频繁的oltp系统中,我们通常可以观察到redo allocation latch的等待。Redo写入redo buffer的整个过程如下:
 

    在PGA中生产Redo Enrey -> 服务进程获取Redo Copy latch(存在多个---CPU_COUNT*2) -> 服务进程获取redo allocation latch(仅1个) -> 分配log buffer -> 释放redo allocation latch -> 将Redo Entry写入Log Buffer -> 释放Redo Copy latch;

shared strand

    为了减少redo allocation latch等待,在oracle 9.2中,引入了log buffer的并行机制。其基本原理就是,将log buffer划分为多个小的buffer,这些小的buffer被成为strand(为了和之后出现的private strand区别,它们被称之为shared strand)。每一个strand受到一个单独redo allocation latch的保护。多个shared strand的出现,使原来序列化的redo buffer分配变成了并行的过程,从而减少了redo allocation latch等待。

    shared strand的初始数据量是由参数log_parallelism控制的;在10g中,该参数成为隐含参数,并新增参数 _log_parallelism_max控制shared strand的最大数量;_log_parallelism_dynamic则控制是否允许shared strand数量在_log_parallelism和_log_parallelism_max之间动态变化。
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>select  nam.ksppinm, val.KSPPSTVL, nam.ksppdesc   
  2.   2  from    sys.x$ksppi nam,   
  3.   3          sys.x$ksppsv val   
  4.   4  where nam.indx = val.indx   
  5.   5  --AND   nam.ksppinm LIKE '_%'   
  6.   6  AND   upper(nam.ksppinm) LIKE '%LOG_PARALLE%';   
  7.   
  8. KSPPINM                    KSPPSTVL   KSPPDESC   
  9. -------------------------- ---------- ------------------------------------------   
  10. _log_parallelism           1          Number of log buffer strands   
  11. _log_parallelism_max       2          Maximum number of log buffer strands   
  12. _log_parallelism_dynamic   TRUE       Enable dynamic strands   

    每一个shared strand的大小 = log_buffer/(shared strand数量)。strand信息可以由表x$kcrfstrand查到(包含shared strand和后面介绍的private strand,10g以后存在)。

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa != '00';   
  2.   
  3.       INDX STRAND_SIZE_KCRFA   
  4. ---------- -----------------   
  5.          0           3514368   
  6.          1           3514368   
  7.   
  8. HELLODBA.COM>show parameter log_buffer   
  9.   
  10. NAME                                 TYPE        VALUE   
  11. ------------------------------------ ----------- ------------------------------   
  12. log_buffer                           integer     7028736  

    关于shared strand的数量设置,16个cpu之内最大默认为2,当系统中存在redo allocation latch等待时,每增加16个cpu可以考虑增加1个strand,最大不应该超过8。并且_log_parallelism_max不允许大于 cpu_count。

    注意:在11g中,参数_log_parallelism被取消,shared strand数量由_log_parallelism_max、_log_parallelism_dynamic和cpu_count控制。
 

Private strand

    为了进一步降低redo buffer冲突,在10g中引入了新的strand机制——Private strand。Private strand不是从log buffer中划分的,而是在shared pool中分配的一块内存空间。
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%';   
  2.   
  3. POOL         NAME                            BYTES   
  4. ------------ -------------------------- ----------   
  5. shared pool  private strands               2684928   
  6.   
  7. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';   
  8.   
  9.       INDX STRAND_SIZE_KCRFA   
  10. ---------- -----------------   
  11.          2             66560   
  12.          3             66560   
  13.          4             66560   
  14.          5             66560   
  15.          6             66560   
  16.          7             66560   
  17.          8             66560   
  18. ...  

    Private strand的引入为Oracle的Redo/Undo机制带来很大的变化。每一个Private strand受到一个单独的redo allocation latch保护,每个Private strand作为“私有的”strand只会服务于一个活动事务。获取到了Private strand的用户事务不是在PGA中而是在Private strand生成Redo,当flush private strand或者commit时,Private strand被批量写入log文件中。如果新事务申请不到Private strand的redo allocation latch,则会继续遵循旧的redo buffer机制,申请写入shared strand中。事务是否使用Private strand,可以由x$ktcxb的字段ktcxbflg的新增的第13位鉴定:
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>select decode(bitand(ktcxbflg, 4096),0,1,0) used_private_strand, count(*)   
  2.   2    from x$ktcxb   
  3.   3   where bitand(ksspaflg, 1) != 0   
  4.   4     and bitand(ktcxbflg, 2) != 0   
  5.   5   group by bitand(ktcxbflg, 4096);   
  6.   
  7. USED_PRIVATE_STRAND   COUNT(*)   
  8. ------------------- ----------   
  9.                   1         10   
  10.                   0          1  

    对于使用Private strand的事务,无需先申请Redo Copy Latch,也无需申请Shared Strand的redo allocation latch,而是flush或commit是批量写入磁盘,因此减少了Redo Copy Latch和redo allocation latch申请/释放次数、也减少了这些latch的等待,从而降低了CPU的负荷。过程如下:
 

    事务开始 -> 申请Private strand的redo allocation latch (申请失败则申请Shared Strand的redo allocation latch) -> 在Private strand中生产Redo Enrey -> Flush/Commit -> 申请Redo Copy Latch -> 服务进程将Redo Entry批量写入Log File -> 释放Redo Copy Latch -> 释放Private strand的redo allocation latch
 

    注意:对于未能获取到Private strand的redo allocation latch的事务,在事务结束前,即使已经有其它事务释放了Private strand,也不会再申请Private strand了。
 

    每个Private strand的大小为65K。10g中,shared pool中的Private strands的大小就是活跃会话数乘以65K,而11g中,在shared pool中需要为每个Private strand额外分配4k的管理空间,即:数量*69k。
 

SQL代码
  1. --10g:   
  2. SQL> select * from V$sgastat where name like '%strand%';   
  3.   
  4. POOL         NAME                            BYTES   
  5. ------------ -------------------------- ----------   
  6. shared pool  private strands               1198080   
  7.   
  8. HELLODBA.COM>select trunc(value * KSPPSTVL / 100) * 65 * 1024   
  9.   2    from (select value from v$parameter where name = 'transactions') a,   
  10.   3         (select val.KSPPSTVL   
  11.   4            from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val   
  12.   5           where nam.indx = val.indx   
  13.   6             AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') b;   
  14.   
  15. TRUNC(VALUE*KSPPSTVL/100)*65*1024   
  16. -------------------------------------   
  17.                               1198080   
  18.   
  19. --11g:   
  20. HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%';   
  21.   
  22. POOL         NAME                            BYTES   
  23. ------------ -------------------------- ----------   
  24. shared pool  private strands                706560   
  25.   
  26. HELLODBA.COM>select trunc(value * KSPPSTVL / 100) * (65 + 4) * 1024   
  27.   2    from (select value from v$parameter where name = 'transactions') a,   
  28.   3         (select val.KSPPSTVL   
  29.   4            from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val   
  30.   5           where nam.indx = val.indx   
  31.   6             AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') b;   
  32.   
  33. TRUNC(VALUE*KSPPSTVL/100)*(65+4)*1024   
  34. -------------------------------------   
  35.                                706560   

    Private strand的数量受到2个方面的影响:logfile的大小和活跃事务数量。
 

    参数_log_private_mul指定了使用多少logfile空间预分配给Private strand,默认为5。我们可以根据当前logfile的大小(要除去预分配给log buffer的空间)计算出这一约束条件下能够预分配多少个Private strand:
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>select bytes from v$log where status = 'CURRENT';   
  2.   
  3.      BYTES   
  4. ----------   
  5.   52428800   
  6.   
  7. HELLODBA.COM>select trunc(((select bytes from v$log where status = 'CURRENT') - (select to_number(value) from v$parameter where name = 'log_buffer'))*   
  8.   2         (select to_number(val.KSPPSTVL)   
  9.   3            from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val   
  10.   4           where nam.indx = val.indx   
  11.   5             AND nam.ksppinm = '_log_private_mul') / 100 / 66560)   
  12.   6         as "calculated private strands"  
  13.   7    from dual;   
  14.   
  15. calculated private strands   
  16. --------------------------   
  17.                          5   
  18.   
  19. HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';   
  20.   
  21. actual private strands   
  22. ----------------------   
  23.                      5   

    当logfile切换后(和checkpoint一样,切换之前必须要将所有Private strand的内容flush到logfile中,因此我们在alert log中可能会发现日志切换信息之前会有这样的信息:"Private strand flush not complete",这是可以被忽略的),会重新根据切换后的logfile的大小计算对Private strand的限制:
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>alter system switch logfile;   
  2.   
  3. System altered.   
  4.   
  5. HELLODBA.COM>select bytes from v$log where status = 'CURRENT';   
  6.   
  7.      BYTES   
  8. ----------   
  9.  104857600   
  10.   
  11. HELLODBA.COM>select trunc(((select bytes from v$log where status = 'CURRENT') - (select to_number(value) from v$parameter where name = 'log_buffer'))*   
  12.   2         (select to_number(val.KSPPSTVL)   
  13.   3            from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val   
  14.   4           where nam.indx = val.indx   
  15.   5             AND nam.ksppinm = '_log_private_mul') / 100 / 66560)   
  16.   6         as "calculated private strands"  
  17.   7    from dual;   
  18.   
  19. calculated private strands   
  20. --------------------------   
  21.                         13   
  22.   
  23. HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';   
  24.   
  25. actual private strands   
  26. ----------------------   
  27.                     13  

    参数_log_private_parallelism_mul用于推算活跃事务数量在最大事务数量中的百分比,默认为10。Private strand的数量不能大于活跃事务的数量。
 

SQL代码
  1. HELLODBA.COM>show parameter transactions   
  2.   
  3. NAME                                 TYPE        VALUE   
  4. ------------------------------------ ----------- ------------------------------   
  5. transactions                         integer     222   
  6. transactions_per_rollback_segment    integer     5   
  7. HELLODBA.COM>select trunc((select to_number(value) from v$parameter where name = 'transactions') *   
  8.   2         (select to_number(val.KSPPSTVL)   
  9.   3            from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val   
  10.   4           where nam.indx = val.indx   
  11.   5             AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') / 100 )   
  12.   6         as "calculated private strands"  
  13.   7    from dual;   
  14.   
  15. calculated private strands   
  16. --------------------------   
  17.                         22   
  18.   
  19. HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';   
  20.   
  21. actual private strands   
  22. ----------------------   
  23.                     22  

    注:在预分配Private strand时,会选择上述2个条件限制下最小一个数量。但相应的shared pool的内存分配和redo allocation latch的数量是按照活跃事务数预分配的。
 

    因此,如果logfile足够大,_log_private_parallelism_mul与实际活跃进程百分比基本相符的话,Private strand的引入基本可以消除redo allocation latch的争用问题。
 

    --- Fuyuncat Mark ---

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