3       内存组件详解-BUFFER CACHE

Server processes 把数据文件读进buffer cache。为提高性能，一次读有时候读多个块。DBWn 进程写数据从buffer cache写进数据文件。为提高性能，DBWn一次写多个块。

某一时间，buffer cache可能容纳一个块的多个拷贝。一个已存在的块的拷贝，但是对于满足server process 可能需要构建读一致拷贝从以前的镜像信息。

为了能够加快处理数据的速度，oracle必须将读取过的数据缓存在内存里。而oracle对这些缓存在内存里的数据起了个名字：数据高速缓存区（db buffer cache），通常就叫做buffer cache。按照oracle官方的说法，buffer cache就是一块含有许多数据块的内存区域，而这些数据块主要都是数据文件里的数据块内容的拷贝。通过初始化参数：buffer_cache_size来指定buffer cache的大小。oracle实例一旦启动，该区域大小就被分配好了。

buffer cache所能提供的功能主要包括：

1）    通过缓存数据块，从而减少I/O。

2）    通过构造CR块，从而提供读一致性功能。

3）    通过提供各种lock、latch机制，从而提供多个进程并发访问同一个数据块的功能。

3.1     Buffer Cache术语

1、    Multiple Buffer Pools-Buffer pool 有三种类型：

n   Default：默认的池

n   Recycle：大对象池，当数据库读取某一大对象时候，可能导致其它对象的buffer老化，所以可以把大对象的读取指定到recycle池中，避免影响其它对象。这个池里默认为CR块。

n   Keep：和recycle相反，把常用对象的buffer长久keep在池中。 通过DB_KEEP_CACHE_SIZE（BUFFER_POOL_KEEP）参数可以指定大小。

n   SQL> create table test (n number) storage (buffer_pool keep);

SQL> alter table test storage (buffer_pool recycle);

n   公式：Buffers in default pool = Total number of buffers – (Buffers in recycle pool + Buffers in keep pool)

n   可以通过V$SEGSTAT_NAME, V$SEGSTAT, 和 V$SEGMENT_STATISTICS这个三个视图进行段级别的监控。

n   Keep pool 、Recycle pool和default pool采用的LRU算法是不同的，目前大多数资料所讲的LRU算法及关于buffer cache的话题，主要针对的是default pool。有些描述中的buffer cache即是指的 buffer cache中的 default pool，本书中同样如此。关于keep pool 和recycle pool 的算法资料较少。

2、    hash算法则是为了能够进行快速查找定位所使用一种技术。所谓hash算法，就是根据要查找的值，对该值进行一定的hash算法后得出该值所在的索引号，然后进入到该值应该存在的一列数值列表（可以理解为一个二维数组）里，通过该索引号去找它应该属于哪一个列表。然后再进入所确定的列表里，对其中所含有的值，进行一个一个的比较，从而找到该值。这样就避免了对整个数值列表进行扫描才能找到该值，这种全扫描的方式显然要比hash查找方式低效很多。其中，每个索引号对应的数值列在oracle里都叫做一个hash bucket。

3、    如磁盘上数据文件的最小IO单元叫block一样，buffer cache的最小单元（或者说结构）叫buffer，每个buffer跟x$bh中每条记录有一一对应关系。

4、    data buffer header list的结构是用哈希桶Hash buckets来构建的，它按照分组。注意，block class和block type不同。

5、    Hash chain是在每一个Hash bucket内部，维护多个data buffer header的数据结构。

6、    Buffer descriptor存在于PGA，它实际属于client。它存储的消息是client提供的。

7、    Buffer Header

n   描述缓冲区的buffer

n   在TSN, RDBA 做hash算法，为hash buckets获取一个固定的数字

n   被上层组件做为一种提示使用

8、    Buffers能够被请求为NULL, NEW, CR, CRX, SHR, 和 EXL 模式。

9、    链表是一种数据结构，通过将对象串连在一起，从而构成链表结构。这样，如果要修改、删除、查找某个对象的话，都可以先到链表中去查找，而不必实际的访问物理介质。

10、buffer cache有两种LRU链表：

n   LRUW：LRU Write list（（checkpoint queue），）；写链表，也就是dirty list，维护着当前的脏块。写链表是需要写入数据文件的脏数据块列表。

n   LRU：LRU List最近最少使用的链表。LRU链表是控制不包含任何数据的空闲空间（free buffers）、正在使用的空间（pinned buffers）和还没有写到写链表的脏数据块。

n   一个buffer只能被其中一个list cache。