BUFFER CACHE

BUFFER CACHE

数据缓存区的目的是减少磁盘IO的数量，因为数据是驻留在磁盘上，而我们在访问处理数据的时候，需要将被经常性访问的数据缓存在内存中，因为访问内存要远比访问磁盘快的多，但是数据缓存区是有限的，不可能所有的数据都放到这里面，这就要求数据库能够使用一种算法优化，来确定那些数据能够长时间放置在数据缓存区中，那些就要抛出出缺。

数据缓存区的使用有以下的好处：

1、 能够提供更加快速的访问数据库块的一种访问方式。

2、 提供了一种处理同步块的改变请求的策略。

3、 保存数据库块的一致读的多版本（多版本一致性）。

4、 通过内部的结构维护数据缓存。

基础的概念：

Hash buckets是一个结构，维护这数据缓存头的列表，是有相关的rdba和类号来分类；

Hash chain是在一个hash bucket上的一个数据缓存头的列表。

LRU：是一种机制，用于确定在搜索空闲的缓存的时候，哪一个缓存能够被使用。

缺省的hash bucket数目是：DB_BLOCK_BUFFERS*2

通过设置参数_DB_BLOCK_HASH_BUCKETS能够重写hash bucket数目

每一个HASH BUCKET包含这一个缓存头的一个链，

每一个hash bucket有一个cache buffers chains latch来保护对这个链的同步访问。

这几个概念说这相对比较复杂，解释一下，这里还有一个缓存内存区域，这个是存放数据的物理位置，在上面有几个结构：

Hash bucket

Buffer header

其中Hash bucket的数目是通过参数设置的，之所以使用这个概念，主要是才查找缓存的数据的时候能够更快找到所需要的数据的地址。而在Hash bucket这个结构中有一个链，这个链是有Buffer header组成，在Buffer header这个结构上有指向存放数据具体位置的指针地址。在查找数据的时候，数据库通过hash算法确定是有哪一个Hash bucket来存放所需要的Buffer header，在通过Buffer header上的buffer address来确定具体数据存放的位置。

还有两个链，LRU和LRUW，这两个链也是通过Buffer header上的LRU chain的指针来实现的，每一个Buffer header只有一个LRU chain指针，这也就是为什么同一个块不能同时存放在LRU和LRUW的原因了。

在这里我们可以看到，这里组成了一个二维的一个网状的一个链网，这个联网相互交叉，在LRU和LRUW其实只是一个虚拟的一个链，是有Buffer header来实现，Hash bucket目的是实现数据地址的快速查找，但是LRU和LRUW是找到相应的各自的功能，Oracle就是通过这样的设计来实现一种物理结构实现两种不同的功能。

缓存池有三种：

缺省

Keep

Recycle

用法：

将大的数据段放置在recycle缓存中，将小的，经常使用的段放置在keep池中。

可以通过查看以下的视图来查看段级的统计（oracle9i2）

-v$segstat_name

-v$segstat

-v$segment_statistics

LRU：

通常LRU是有两个列表组成：

LRUW（LRU写列表，也称为葬列表），是为了维护当前脏的缓存。LRU就维护剩下的缓存了。

使用初始化参数DB_BLOCK_LRU_LATCHES来设置多LRU列表，这个参数只是用于多CPU机器上。每一个LRU列表是由一个cache buffers lru chain latch来进行保护。

每一个LRU是有一个LRU和LRUW组成，被称为working set。缓存是通过一种循环机制来指定working set的。在使用working set的时候，进程将尝试所有的latch直到找到一个请求的LRU latch。在多DBWR进程的情况下，每一个DBWR将管理各自的LRU集。

配置多DBWR是通过设置参数 DB_WRITE_PROCESSES来实现。

缺省的working set数目是有DBWRs×缓存池的最大数目确定的，这些latch能够在每一个池的working set中间分布。

使用缓存的用户：

数据块读是有一个前台的Oracle进程来实现的，这个进程读数据块到缓存中然后做标志来改变，也就是说，在从磁盘中读取数据块是由Oracle的服务器进程来进行操作的，和用户进程无关，也就是说这一部分是由Oracle自己来进行管理的。

而数据块写则是由后台Oracle进程（DBWR）来实现的。DMWR进程将已经被修改的数据块写入到磁盘中。

获取当前数据的步骤

1、 通过所要查找的RDBA地址，通过hash算法，得到一个hash值，而这个hash值是和hash bucket相对应，而每一个hash bucket后面连接一个hash链，然后在通过扫描这个hash链来找到相应的地址。

2、 在链上查找可以使用的缓存或者从磁盘上读。

在链上查找有以下的原则：

n 忽略和RDBA不相匹配的缓存块

n 等待reading buffer，然后返回

n 跳过CR（一致性读）的buffer

n 如果CUR（当前）buffer被一个兼容的模式把持着，就使用

n 如果所有的其他用户是CR状态，

n 如果在缓存中没有这个buffer，则从磁盘中读取

3、 将状态对象附加在缓存头上。

4、 返回数据存放区域的指针。

这里介绍的是如何从一个RDBA地址上找到当前数据缓存的位置。

Buffer管理

Buffer被hash是初始化到LRU-AUX列表上

写的优先级

写的优先级被分成三种：高，中，低

每一个写操作被赋予一个优先级：

Working set和DBWR

DBWR进程工作在指定的Working set，Working set工作是在一个循环机制上运行的。

DBWR进程写的几个原因：

n 需要空闲的空间

n Checkpoint

n Ping写

n 清除不常用的脏buffer

在Oracle8i之前，DBWR是由于超时或者由于前台调用才会被初始化，而且每一种是有不同的类型的。而在此之后，所有的请求都所是有单一的请求来实现。

DBWR是由前台进程调用，用于清除脏的buffer，扫描的深度

Checkpoint是用于保证记录在日值中的所有的数据块都被写入到磁盘中。检测点的结构：

Checkpoint SCN

Checkpoint RBA

分配给checkpoint的线程

Timestamp

线程位图使能

检测点和文件队列