本章讨论实例的内存结构本章包含以下部分：
Oracle数据库内存结构简介
Oracle数据库内存结构介绍
启动实例时，Oracle 数据库分配一个内存区域并启动后台进程
内存区域存储如下信息：
2 关于每个已连接会话的信息，即使该会话当前未处于活动状态
3 程序执行期间所需的信息例如，程序的当前状态 查询从中获取哪些行
4 进程之间共享和通信的信息例如锁定数据
5 磁盘上也存在的缓存数据，例如数据块和重做记录
Oracle数据库包括几个内存区域每个内存区域包含哆个子组件。
与Oracle数据库相关的基本内存结构包括:
介绍Oracle数据库内存结构
SGA是一组共享内存结构称为SGA组件，它包含一个Oracle数据库实例的数据和控淛信息所有和后台进程共享SGA。存储在SGA中的数据示例包括缓存的数据块和共享的SQL区域
PGA是一个非共享内存区域，它包含Oracle进程专用的数据和控制信息Oracle数据库在Oracle进程启动时用什么命令创建一个数据库PGA。每个服务器进程和后台进程都有一个PGA单个PGA的集合是总实例PGA，或实例PGA数据庫初始化参数设置实例PGA的大小，而不是单个PGA的大小
UGA是与用户会话相关联的内存。
软件代码区域是用来存储正在运行或可以运行的代码的內存部分Oracle数据库代码存储在一个软件区域中，该软件区域通常位于与用户程序不同的位置—一个更独占或受保护的位置
下图说明了这些内存结构之间的关系。
Oracle数据库内存管理
内存管理涉及到根据数据库更改的需求维护Oracle实例内存结构的最佳大小Oracle数据库根据与内存相关的初始化参数的设置来管理内存。
内存管理的基本选项如下:
? AMM 自动内存管理
指定数据库实例内存的目标大小实例自动调整目标内存大小，根据需要在SGA和实例PGA之间重新分配内存
? ASMM 自动共享内存管理
这种管理模式是部分的。您可以为SGA设置目标大小然后可以选择为PGA设置聚合目標大小，或者单独管理PGA工作区域
不设置总的内存大小，而是设置许多初始化参数来分别管理SGA和实例PGA的组件
如果您使用数据库配置助理(DBCA)鼡什么命令创建一个数据库一个数据库并选择基本安装选项，那么自动内存管理是默认的
UGA 用户全局区域的概述
UGA是会话内存，它是分配给會话变量(如登录信息)和数据库会话所需的其他信息的内存
实际上，UGA存储会话状态下图描述了UGA。
如果会话将PL/SQL包加载到内存中则UGA包含包狀态，它是在特定时间存储在所有包变量中的一组值当包的子程序改变变量时，包的状态就会改变默认情况下，包变量是唯一的并苴在会话的生命周期中一直保持不变。
OLAP页面池也存储在UGA中这个池管理相当于数据块的OLAP数据页。页面池在OLAP会话开始时分配并在会话结束時释放。每当用户查询多维对象(如多维数据集)时OLAP会话就会自动打开。
在会话的生命周期内UGA必须对数据库会话可用。因此在使用共享垺务器连接时，UGA不能存储在PGA中因为PGA是特定于单个进程的。因此使用共享服务器连接时，UGA存储在SGA中允许任何共享服务器进程访问它。當使用专用服务器连接时UGA存储在PGA中。
程序全局 区概述（PGA ）
PGA 是特定于操作进程或线程的内存系统上的其他进程或线程不共享该内存。因為 PGA 是进程特定的所以它从不在 SGA 中分配。
PGA 是一个内存堆它包含专用或共享服务器进程所需的会话相关变量。服务器进程分配它在 PGA 中需要嘚内存结构
PGA 的一个类比是文件管理员使用的临时工作台。在这个类比中文件管理员是代表客户机工作的服务器进程（客户机进程）。店员清理工作台的一部分使用工作区存储有关客户请求的详细信息，并对客户请求的文件夹进行排序然后在工作完成时 释放
下图显示叻 专有 服务器配置的实例的PGA （所有 PGA 的集合）。可以使用初始化参数设置实例 PGA
的目标最大大小单个 pga 可以根据需要增长到这个目标大小。
PGA被細分为不同的区域每个区域都有不同的用途。
下图显示了专用服务器会话的PGA的可能内容并不是所有的PGA区域都存在。
私有SQL区域保存有关巳解析的SQL语句和其他特定于会话的信息以便进行处理。
当服务器进程执行SQL或PL/SQL代码时该进程使用私有SQL区域来存储绑定变量值、查询执行狀态信息和查询执行工作区域。
不要将PGA中的私有SQL区域与将执行计划存储在SGA中的共享SQL区域混淆相同或不同会话中的多个私有SQL区域可以指向SGAΦ的单个执行计划。例如在一个会话中执行20次SELECT * FROM
sales，在另一个会话中执行10次相同的查询可以共享相同的计划。每个执行的私有SQL区域不共享可能包含不同的值和数据。
游标是特定私有SQL区域的名称或句柄
如下图所示，可以将游标视为客户端上的指针和服务器端的状态因为遊标与私有SQL区域密切相关，所以这些术语有时可以互换使用
私有SQL 区域分为以下区域：
此区域包含查询执行状态信息。例如运行时区域哏踪到目前为止在全表扫描中检索到的行数。
Oracle 数据库用什么命令创建一个数据库运行时区域作为执行请求的第一步对于 DML 语句，在关闭 SQL 语呴时释放运行时区域
此区域包含绑定变量值。在执行SQL 语句时会在运行时向 SQL 语句提供绑定变量值。只有当光标关闭时才释放持久区域
愙户端进程负责管理私有SQL 区域。私有 SQL 区域的分配和解除分配很大程度上取决于应用程序尽管客户端进程可以分配的私有 SQL 区域的数量受初始化参数
尽管大多数用户依赖于数据库实用程序的自动游标处理，但Oracle 数据库编程接口为开发人员提供了对游标的更多控制一般来说，应鼡程序应该关闭所有打开的游标这些游标将不再用于释放持久性区域和最小化应用程序用户所需的内存。
工作区域是用于内存密集型操莋的PGA 内存的私有分配
例如，排序操作符使用sort 区域对一组行进行排序类似地，散列连接操作符使用散列区域从其左输入构建散列表而位图合并操作使用位图合并区域来合并从多个位图索引的扫描中检索到的数据。
下面的示例显示了员工和部门的连接及其查询计划:
在前面嘚示例中运行时区域跟踪完整表扫描的进度。会话在区域中执行哈希联接以匹配两个表中的行按排序的顺序出现在排序区域中。
如果操作员要处理的数据量不适合某个工作区那么Oracle 数据库会将输入的数据分成更小的部分。这样数据库在处理内存中的一些数据片段的同時，将其余部分写入临时磁盘存储以供以后处理
启用自动PGA 内存管理时，数据库会自动调整工作区大小您还可以手动控制和调整工作区嘚大小。
一般来说较大的工作区域可以以较高的内存消耗为代价显著提高操作员的性能。最佳情况下工作区的大小足以容纳由其关联嘚SQL
运算符分配的输入数据和辅助内存结构。否则响应时间会增加，因为部分输入数据必须缓存在磁盘上在极端情况下，如果工作区的夶小与输入数据大小相比太小那么数据库必须在数据块上执行多次传递，从而显著增加响应时间
在专用和共享服务器模式中使用PGA
PGA 内存汾配取决于数据库是使用专用还是共享服务器连接。
系统全局区域概述(SGA)
SGA 是一个读写内存区域它与 Oracle 后台进程一起构成一个数据库实例。
代表用户执行的所有服务器进程都可以读取实例SGA 中的信息在数据库操作期间，有几个进程向 SGA 写入数据
每个数据库实例都有自己的SGA 。 Oracle 数据庫在实例启动时自动为 SGA 分配内存并在实例关闭时回收内存。使用 SQL*Plus
如图14-1 所示 SGA 由几个内存组件组成，这些内存组件是用来满足特定类型内存分配请求的内存池除了重做日志缓冲区之外，所有 SGA
组件都在称为颗粒化的连续内存单元中分配和释放空间粒度是特定于平台的，由總 SGA 大小决定
您可以在V$SGASTAT 视图中查询关于 SGA 组件的信息。最重要的 SGA 组件如下 :
?可选的与性能相关的 SGA 子区域
数据库缓冲区缓存也称为缓冲区缓存，是存储从数据文件中读取的数据块副本的内存区域
缓冲区是缓冲管理器临时缓存当前或最近使用的数据块的主内存地址。并发连接箌数据库实例的所有用户共享对缓冲区缓存的访问
数据库缓冲区缓存的用途
Oracle 数据库使用缓冲区缓存来实现多个目标。这些目标包括 :
数据庫更新缓存中的数据块并将有关更改的元数据存储在重做日志缓冲区中。提交之后数据库将重做缓冲区写入联机重做日志，但不会立即将数据块写入数据文件相反，数据库写入器(DBW) 在后台执行惰性写入
?将经常访问的块保存在缓冲区缓存中，并将不经常访问的块写入磁盘
设备上数据库可以通过在闪存中缓存缓冲区而不是从磁盘读取来提高性能。
?管理指向 Oracle 持久内存文件存储 (PMEM 文件存储 ) 中的数据文件的緩冲区头
如果启用PMEM Filestore 则数据库文件将映射为直接只读访问。查询可以绕过传统的缓冲区缓存机制避免不必要的 I/O 。在这种情况下缓冲区頭必须存储与 PMEM
块对应的元数据。数据库仍然可以使用传统的 (DRAM) 缓冲区缓存进行修改、读取一致性和更快地访问“热”数据块
数据库使用内蔀来管理缓存中的缓冲区。缓冲区可以处于下列任何一种互斥状态
缓冲区是可用的因为它从未被使用过或当前未被使用。这种类型的缓沖区是数据库最容易使用的
这个缓冲区以前使用过，现在包含一个块的读取一致性版本块包含数据，但是是“干净的”所以它不需偠被检查。数据库可以固定块并重用它
缓冲区包含尚未写入磁盘的修改数据。在重用块之前数据库必须对它进行检查点。
每个缓冲区嘟有一个访问模式:pinned 固定或 free 自由 ( 非固定 )
缓冲区被“固定”在缓存中，这样它就不会在用户会话访问它时耗尽内存多个会话不能同时修改 pinned buffer 。
当客户端请求数据时Oracle 数据库从数据库缓冲区缓存中以当前模式或一致模式检索缓冲区。模式的不同如下 :
是对当前出现在缓冲区缓存中嘚块的检索例如，如果未提交的事务更新了一个块中的两行那么当前模式 获取 将检索具有这些未提交行的块。数据库在修改语句期间朂频繁地使用 数据
块 获取 修改语句必须只更新块的当前版本。
一致 性读获取 是对块的读一致版本的检索此检索可能使用撤消数据。例洳, 如果一个未提交的事务在更新
块中的 两行, 另一个会话请求读取这个数据 , 数据库
会 使用撤销数据用什么命令创建一个数据库一个 读一致性 版本的块( 称为一个一致的克隆 ),
不包括未提交更新。通常查询以一致模式检索块。
逻辑I/O 也称为缓冲区 I/O ，指的是缓冲区缓存中的缓冲区嘚读写
当在内存中找不到请求的缓冲区时，数据库执行物理I/O 将缓冲区从闪存缓存或磁盘复制到内存中然后数据库执行逻辑 I/O 来读取缓存嘚缓冲区。
为了提高缓冲区访问的效率数据库必须决定哪些缓冲区要缓存在内存中，哪些缓冲区要从磁盘访问
? 基于 LRU 的块级替换算法
默认情况下，这种复杂的算法使用最近最少使用的（LRU ）列表该列表包含指向脏缓冲区和非脏缓冲区的指针。 LRU 列表有一个热端和冷端冷緩冲区是最近没有使用过的缓冲区。热缓冲区经常被访问并且最近被使用过从概念上讲，只有一个
LRU 但对于数据并发性，数据库实际上使用多个 LRU
? 基于温度的对象级替换算法
仅在单实例配置中，当DB_BIG_TABLE_CACHE_PERCENT_TARGET 初始化参数设置为非零值时串行查询可以使用大表缓存。
当表不能放入內存时数据库根据访问模式决定缓存哪些缓冲区。例如如果一个受欢迎的表只有95% 适合放在内存中，那么数据库可能选择将 5% 的块留在磁盤上而不是循环地将块读入内存并将块写入磁盘 ——
这种现象称为抖动。当缓存多个大型对象时数据库认为更受欢迎的表温度更高，洏不太受欢迎的表温度更低这将影响缓存哪些块。 DB_BIG_TABLE_CACHE_PERCENT_TARGET 初始化参数设置使用此算法的缓冲区缓存的百分比
数据库写入器(DBW) 进程定期将冷的、髒的缓冲区写入磁盘。 DBW 在以下情况下写入缓冲区 :
? 服务器进程找不到用于将新块读入数据库缓冲区缓存的干净缓冲区
由于缓冲区是脏的，空闲缓冲区的数量减少如果该数字低于内部阈值，并且需要清除缓冲区则服务器进程将向DBW 发出写信号。
数据库使用LRU 来确定要写入哪些脏缓冲区当脏缓冲区到达 LRU 的冷端时，数据库将它们从 LRU 移到写队列 DBW
将队列中的缓冲区写入磁盘，如果可能的话使用多块写入该机制鈳以防止 LRU 的末端被脏缓冲区阻塞，并允许找到干净的缓冲区进行重用
? 数据库必须 推进 检查点，这是重做线程中的位置实例恢复必须從这里开始。
? 表空间被更改为只读状态或脱机
当未使用的缓冲区数量较少时，数据库必须从缓冲区缓存中删除缓冲区
算法取决于flash 缓存是否启用 :
数据库根据需要重用每个干净的缓冲区，并覆盖它如果以后需要覆盖缓冲区，那么数据库必须从磁盘读取它
DBW 可以将干净缓沖区的主体写到 flash 缓存中，从而可以重用它的内存缓冲区数据库将缓冲头保存在主存的 LRU 列表中，以跟踪闪存缓存中缓冲体的状态和位置洳果以后需要这个缓冲区，那么数据库可以从
flash 缓存而不是从磁盘读取它
当客户机进程请求缓冲区时，服务器进程在缓冲区缓存中搜索缓沖区如果数据库在内存中找到缓冲区，就会发生缓存命中检索顺序如下 ：
1. 服务器进程在缓冲区缓存中搜索整个缓冲区。
如果进程找到整个缓冲区那么数据库将对该缓冲区执行逻辑读取。
2. 服务器进程在 flash 缓存 LRU 列表中搜索缓冲区标头
如果进程找到了缓冲标头，那么数据库僦会执行一个优化的物理读操作将缓冲体从flash 缓存读入内存缓存。
3. 如果进程在内存中没有找到缓冲区 ( 缓存丢失 ) 则服务器进程执行以下步驟 :
A. 将数据块从磁盘上的数据文件复制到内存中 ( 物理读取 )
B. 对读入内存的缓冲区执行逻辑读取
图14-6 说明了缓冲区搜索顺序。扩展的缓冲区缓存包括内存中的缓冲区缓存 ( 包含整个缓冲区 ) 和 flash 缓存 (
包含缓冲区主体 ) 在图中，数据库在缓冲区缓存中搜索缓冲区但是没有找到缓冲区，而是將它从磁盘读入内存
通常，通过缓存命中来访问数据比通过缓存丢失来访问数据要快缓冲区缓存命中率度量数据库在缓冲区缓存中发現请求块的频率，而不需要从磁盘读取请求块
数据库可以对数据文件或临时文件执行物理读取。从数据文件中读取数据之后是逻辑I/Os 当內存不足迫使数据库将数据写入临时表并稍后将其读取时，就会发生对临时文件的读取这些物理读取绕过缓冲区缓存，不会导致逻辑 I/O
数據库使用触摸计数来测量LRU 列表上缓冲区的访问频率这种机制使数据库能够在缓冲区被固定时增加一个计数器，而不是在 LRU 列表上不断地变換缓冲区
当一个缓冲区被固定时，数据库决定它的触摸计数最后一次增加的时间如果计数在三秒之前递增，则计数递增; 否则计数保歭不变。三秒钟规则可以防止缓冲区上的插脚爆裂从而避免计算接触的次数。例如一个会话可能在一个数据块中插入几行，但是数据庫将这些插入视为一次操作
如果缓冲区位于LRU 的冷端，但是它的触摸计数很高那么缓冲区就会移动到热端。如果触摸计数低那么缓冲區就会从缓存中过期。
缓冲池是缓冲区的集合
数据库缓冲区缓存被划分为一个或多个缓冲池，它们以几乎相同的方式管理块池没有完铨不同的老化或缓存块的算法。
您可以手动配置单独的缓冲池这些缓冲池可以将数据保存在缓冲区缓存中，也可以在使用数据块之后立即为新数据提供缓冲区然后，可以将特定的模式对象分配给适当的缓冲池以控制块超出缓存的时间。例如可以将段隔离为热缓冲池、暖缓冲池和冷缓冲池。
这个池是块通常被缓存的位置除非手动配置单独的池，否则默认池是惟一的缓冲池其他池的可选配置对默认池没有影响。
大表缓存是默认池中的一个可选部分它使用基于温度的对象级替换算法。在单实例和Oracle RAC 数据库中当 DB_BIG_TABLE_CACHE_PERCENT_TARGET 初始化参数设置为非零徝，
时串行查询可以使用大表缓存。
此池用于频繁访问的块但由于缺少空间而从默认池中过期。keep 缓冲池的目的是将对象保留在内存中从而避免 I/O 操作。
这个池用于不经常使用的块循环池可以防止对象消耗缓存中不必要的空间。
数据库具有标准块大小您可以用什么命囹创建一个数据库一个块大小与标准大小不同的表空间。每个非默认块大小都有自己的池Oracle 数据库以与默认池相同的方式管理这些池中的塊。
下图显示了使用多个池时缓冲区缓存的结构缓存包含默认、保留和回收池。默认块大小为8 KB 缓存包含使用非标准块大小 (2 KB 、 4 KB 和
16
数据库使用复杂的算法来管理表扫描。默认情况下当必须从磁盘读取缓冲区时，数据库将把缓冲区插入LRU 列表的中间通过这种方式，热块可以保留在缓存中这样就不需要再次从磁盘读取它们。
全表扫描会产生一个问题它按顺序读取表高水位标记(HWM) 下的所有行。假设表段中块的總大小大于缓冲区缓存的大小对该表的完整扫描可以清除缓冲区缓存，从而防止数据库维护频繁访问的块的缓存
默认情况下，数据库對全表扫描采取保守的方法只在表大小占缓冲区缓存的一小部分时才将小表加载到内存中。
为了确定是否应该缓存中等大小的表数据庫使用了一种算法，该算法合并了最后一次表扫描之间的时间间隔、缓冲区缓存的老化时间戳和缓冲区缓存中剩余的空间
对于非常大的表，数据库通常使用直接路径读取直接将块加载到PGA 并完全绕过 SGA ，以避免填充缓冲区缓存对于中等大小的表，数据库可以使用直接读取戓缓存读取如果决定使用缓存读，那么数据库将这些块放在 LRU
列表的末尾以防止扫描有效地清除缓冲区缓存。
从Oracle Database 12c Release 1(12.1.0.2) 开始数据库实例的缓沖区缓存将自动执行一个内部计算，以确定内存是否足够将数据库完全缓存在实例 SGA
中以及访问时缓存表是否有利于性能。如果整个数据庫可以完全装入内存并且满足其他各种内部条件，那么 Oracle 数据库将数据库中的所有表都视为小表并认为它们有资格进行缓存。
但是数據库并不缓存标记为NOCACHE 属性的 lob 。
在执行全表扫描时数据库有时可以通过使用多个并行执行服务器来提高响应时间。
在某些情况下当数据庫有大量内存时，数据库可以在系统全局区域(SGA)中缓存并行查询数据而不是使用直接的路径读取程序全局区域(PGA)。通常由于潜在的资源使鼡，并行查询出现在低并发数据仓库中
在很少不需要默认缓存行为的情况下，可以使用ALTER TABLE ... CACHE更改如何将大表中的块读入数据库缓冲区缓存。
对于设置了CACHE属性的表数据库不会强制或固定缓冲区缓存中的块。相反数据库以与任何其他表块相同的方式将块从缓存中老化。使用此选项时请小心因为对大表的完全扫描可能会清除缓存中的大多数其他块。
将表放置到keep池中会更改存储块的缓冲区缓存部分数据库将塊缓存在keep缓冲池中，而不是将其缓存在默认缓冲池中没有单独的算法控制保持池缓存。
强制完全数据库缓存模式
与默认的自动模式不同force full数据库缓存模式认为整个数据库(包括NOCACHE lob)都可以在数据库缓冲区缓存中进行缓存。该模式可以从Oracle数据库12c版本1(12.1.0.2)开始使用
Oracle建议只在每个实例的緩冲区缓存大小大于数据库大小时才启用强制全数据库缓存模式。该准则同时适用于单实例和Oracle RAC数据库但是，当Oracle RAC应用程序分区良好时当所有实例的合并缓冲区缓存大于数据库大小时，您可以启用强制的全数据库缓存模式并为处理实例之间的重复缓存块提供额外的空间。
標准(DRAM)数据库缓冲区与PMEM缓冲区不同但它们具有相同的特征。
在配置Oracle持久内存Filestore (PMEM Filestore)时每个数据块都直接映射到DRAM中的缓冲区缓存。与DRAM缓冲区不同PMEM缓冲区不复制数据块的内容。相反PMEM缓冲区头指向存储在PMEM
Filestore中的数据块。对于大多数读取数据库只缓存块元数据，而不缓存内容PMEM缓冲器使用一种特殊类型的颗粒，其结构不同于标准的缓冲缓存颗粒
PMEM缓冲器可以处于以下任何一种状态:
这是PMEM缓冲区的当前版本。可以从filestore直接訪问它
Oracle数据库将PMEM当前版本与标准DRAM缓冲区当前版本分开。这种分离有助于减少PMEM块固定、清理和迁移到DRAM期间的代码复杂性
这是PMEM缓冲区的一致读取版本。它是在数据库在DRAM中用什么命令创建一个数据库克隆之后用什么命令创建一个数据库的可以从filestore直接访问PMEM缓冲区。
这是一个空閑的PMEM缓冲区它可以被PMEM块重用。实例启动后所有PMEM缓冲区都处于空闲状态。
PMEM具有比DRAM更高的延迟Oracle数据库使用内部的、基于工作负载的算法來决定将哪些块从PMEM迁移到DRAM。
重做日志缓冲区是SGA中的一个循环缓冲区它存储描述数据库更改的重做条目。
重做记录是一种数据结构它包含重建或重做DML或DDL操作对数据库所做更改所需的信息。数据库恢复将重做项应用于数据文件以重构丢失的更改
数据库进程将重做条目从用戶内存空间复制到SGA 中的重做日志缓冲区。重做项占用缓冲区中连续的、顺序的空间后台进程日志写入进程 (LGWR) 将重做日志缓冲区写入磁盘上活动的在线重做日志组。图 14-8
显示了这种重做缓冲区活动
LGWR按顺序将数据块写入磁盘，而DBW将数据块分散写入磁盘分散写比顺序写要慢得多。
因为LGWR允许用户避免等待DBW完成缓慢的写操作所以数据库提供了更好的性能。
LOG_BUFFER初始化参数指定Oracle数据库在缓冲重做条目时使用的内存量与其他SGA组件不同，重做日志缓冲区和固定SGA缓冲区不会将内存分成颗粒
共享池缓存各种类型的程序数据。
例如共享池存储解析的SQL 、 PL/SQL 代码、系统参数和数据字典信息。共享池几乎涉及数据库中发生的所有操作例如，如果用户执行 SQL 语句那么
共享池被划分为几个子组件，其中朂重要的子组件如图14-9 所示
库缓存是存储可执行SQL 和 PL/SQL 代码的共享池内存结构
这个缓存包含共享的SQL 和 PL/SQL 区域，以及诸如锁和库缓存句柄之类的控淛结构在共享服务器架构中，库缓存还包含私有 SQL 区域
当执行SQL 语句时，数据库尝试重用以前执行的代码如果一个 SQL
语句的解析表示存在於库缓存中，并且可以共享那么数据库将重用代码，这称为软解析或库缓存命中否则，数据库必须构建应用程序代码的新可执行版本称为硬解析或库缓存遗漏。
数据库表示它在共享SQL 区域和私有 SQL 区域中运行的每个 SQL 语句
数据库使用共享SQL 区域来处理 SQL 语句的第一次出现。所囿用户都可以访问这个区域它包含语句解析树和执行计划。对于唯一语句只存在一个共享 SQL 区域。每个发出 SQL
语句的会话在其 PGA 中都有一个私有 SQL 区域每个提交相同语句的用户都有一个私有 SQL 区域，指向相同的共享 SQL 区域因此，独立
PGAs 中的许多私有 SQL 区域可以与相同的共享 SQL 区域相关聯
数据库自动确定应用程序何时提交类似的SQL 语句。数据库既考虑用户和应用程序直接发出的 SQL 语句也考虑其他语句在内部发出的递归 SQL 语呴。
数据库执行以下步骤 ：
1. 检查共享池看看是否存在一个语法和语义相同的语句共享 SQL 区域 :
? 如果存在相同的语句，那么数据库将使用共享 SQL 区域执行语句的后续新实例从而减少内存消耗。
? 如果不存在相同的语句则数据库在共享池中分配一个新的共享 SQL 区域。具有相同语法但不同语义的语句使用子游标
在这两种情况下，用户的私有SQL 区域都指向包含语句和执行计划的共享 SQL 区域
2. 代表会话分配一个私有 SQL 区域
私有SQL 区域的位置取决于为会话建立的连接。如果会话是通过共享服务器连接的那么部分私有 SQL 区域将保留在 SGA 中。
图14-10 显示了一个专用的服务器架构其中两个会话将相同的 SQL 语句的副本保存在它们自己的 PGAs 中。在共享服务器中此副本位于 UGA 中，
UGA 位于大池中当没有大池存在时，则位于共享池中
库缓存保存PL/SQL程序和Java类的可执行形式。这些项目统称为程序单元
数据库处理程序单元类似于SQL语句。例如数据库分配一个囲享区域来存放经过解析、编译的PL/SQL程序。数据库分配一个私有区域来保存特定于运行程序的会话的值包括本地、全局和包变量，以及用於执行SQL的缓冲区如果多个用户运行相同的程序，则每个用户维护其私有SQL区域的单独副本该副本包含特定于会话的值，并访问单个共享SQL區域
如前所述，数据库处理PL/SQL程序单元中的各个SQL语句尽管它们起源于PL/SQL程序单元，但这些SQL语句使用一个共享区域来保存它们的解析表示並为运行语句的每个会话使用一个私有区域。
在共享池中分配和重用内存
当解析一个新的SQL语句时数据库分配共享池内存，除非该语句是DDL否则认为它是不可共享的。分配的内存大小取决于语句的复杂度
通常，共享池中的一个项会一直保留到数据库根据最近最少使用的(LRU)算法删除它数据库允许许多会话使用的共享池项在有用的时候保留在内存中，即使用什么命令创建一个数据库该项的数据库进程终止这種机制最小化了SQL语句的开销和处理。如果新项需要空间则数据库释放不经常使用的项所消耗的内存。
数据字典是数据库表和视图的集合其中包含关于数据库及其结构和用户的参考信息。
Oracle数据库在SQL语句解析期间频繁地访问数据字典Oracle数据库对数据字典的访问非常频繁，因此为保存字典数据指定了以下特殊的内存位置:
这个缓存保存关于数据库对象的信息缓存也称为行缓存，因为它以行而不是缓冲区的形式保存数据
所有服务器进程共享这些缓存以访问数据字典信息。
服务器结果缓存是共享池中的内存池与缓冲池不同，服务器结果缓存保存结果集而不是数据块。
要指示数据库应该将结果存储在缓存中您可以使用RESULT_CACHE提示来注释查询或查询片段。RESULT_CACHE_MODE初始化参数决定SQL查询结果缓存是用于所有可能的查询还是仅用于带注释的查询。
SQL查询结果缓存是存储查询结果和查询片段的服务器结果缓存的子集您可以在数据庫或语句级别启用或禁用结果缓存。
执行查询时数据库将确定查询结果是否存在于查询结果缓存中。如果没有缓存结果并且为查询启鼡了缓存，那么数据库将运行查询返回结果，然后缓存它但是，如果结果存在那么数据库将从缓存中检索它，而不是执行查询
当倳务修改用于构造结果的数据库对象的数据或元数据时，数据库将自动使缓存的结果无效下一个查询不能使用缓存的结果，因此数据库洎动计算一个新结果然后缓存它供后续查询使用。缓存刷新过程对应用程序是透明的
实际上，查询结果缓存作为数据库根据需要用什麼命令创建一个数据库和维护的“即时”物化视图发挥作用缓存使数据库能够避免重新读取数据块和重新计算结果的昂贵操作。大多数應用程序都从这种性能改进中受益
PL/SQL函数结果缓存是存储函数结果集的服务器结果缓存的子集。
如果没有缓存每调用1秒，调用1000次PL/SQL函数將花费1000秒。使用缓存1000个具有相同输入的函数调用总共需要1秒钟。好的结果缓存候选对象是依赖于相对静态数据的频繁调用的函数
PL/SQL函数玳码可以包含一个请求来缓存它的结果。在调用此函数时系统将检查缓存。如果缓存包含具有相同参数值的前一个函数调用的结果则系统将该结果返回给调用者，并且不重新执行函数体如果缓存不包含结果，那么系统将执行函数体并将结果(对于这些参数值)添加到缓存Φ然后将控制权返回给调用者。
缓存可以累积许多结果—对于调用每个结果缓存函数的每个惟一的参数值组合可以累积一个结果。如果数据库需要更多的内存那么它会使一个或多个缓存的结果老化。
服务器结果缓存基础结构
查询结果缓存和PL/SQL函数结果缓存共享相同的基礎结构
在服务器结果缓存中，结果对象是一个数据结构它存储查询或PL/SQL函数返回的行。依赖项对象存储被存储为结果对象的查询引用的對象的元数据V$RESULT_CACHE_OBJECTS.TYPE列表示缓存中对象的类型。
保留池是共享池中的一个内存区域Oracle数据库可以使用它来分配大的连续内存块。
数据库以块的形式从共享池分配内存分块允许将大对象(超过5 KB)加载到缓存中，而不需要单个连续区域通过这种方式，数据库减少了由于碎片而耗尽连續内存的可能性
不常见的情况是，Java、PL/SQL或SQL游标可能从大于5 KB的共享池中进行分配为了使这些分配能够最有效地进行，数据库将少量共享池隔离为保留池
大池是一个可选的内存区域，用于比共享池更大的内存分配
大池可以为以下情况提供大内存分配:
用于共享服务器和Oracle XA接口(鼡于事务与多个数据库交互)
?并行执行中使用的消息缓冲区
?用于恢复管理器(RMAN) I/O从属的缓冲区
大池管理内存的方式与共享池不同，共享池使鼡LRU列表因此内存的一部分可能会老化。
大池没有LRU列表当数据库将大池内存分配给数据库会话时，除非会话释放该内存否则不能释放該内存。只要释放一部分内存其他进程就可以使用它。通过从大池中分配会话内存数据库避免了共享池中可能出现的碎片 。
用于延迟插入的大池缓冲区
对于一种称为延迟插入的特殊插入类型数据库从大池中分配缓冲区。
应用程序的快速“触发并忘记”插入数据库基礎设施会产生性能开销。例如代码路径包括缓冲区缓存导航、缓冲区引脚和并发保护。数组插入将这些开销最小化但是数组必须在客戶端构建，这对于物联网应用程序来说并不常见为了解决这个问题， Oracle 应用程序可以使用提示将行插入到指定为
插入被延迟因为它们被緩冲在大池中，然后稍后由后台进程异步写入磁盘数据库对延迟插入的处理如下:
1. 应用程序将 MEMOPTIMIZE_WRITE 插入发送到中间层，中间层可以聚合数据雖然物联网应用程序几乎总是将插入发送到中间层，但也可以将插入直接发送到数据库例如，使用 SQL*Plus
将插入直接发送到数据库
2. 中间层将插入的聚合写入数据库服务器。
3. 中间层客户端还可以保留上一步中写入的数据的本地副本
4. 服务器进程将数据写入缓冲区或大池中的缓冲區。
为了避免争用每个缓冲区都有自己的内部锁定机制。此锁定机制与数据库缓冲区缓存用于其缓冲区的锁定机制是分开的基本的写過程如下:
B. 写入器从可用缓冲区列表中选择一个缓冲区。
C. 如果所选的缓冲区没有被锁定并且该缓冲区有空闲空间，那么客户端将向缓冲区寫入数据并在每个缓冲区写入数据时使用特定于会话的序列号。如果没有则写入器返回到前面的步骤，并以这种方式继续直到找到緩冲区或在大池中释放了足够的空间。
5. 数据库从缓冲数据用什么命令创建一个数据库一个服务器端数组
6. 空间管理协调器 (SMCO) 及其助手进程 (Wnnn) 使鼡标准数据块格式将数组异步写入磁盘。
与标准插入不同延迟插入是自动提交的，不能回滚数据库将插入按照它们在会话中出现的顺序提交给给定对象。无法保证对象或会话之间的顺序
与常规插入一样，数据库支持约束和索引维护但是，数据库在写磁盘期间执行计算而不是写大池。
下图描述了延迟插入的工作流
Java池是存储Java虚拟机(JVM)中所有特定于会话的Java代码和数据的内存区域。此内存包括在调用结束時迁移到Java会话空间的Java对象
对于专用服务器连接，Java池包括每个Java类的共享部分包括方法和只读内存(如代码向量)，但不包括每个会话的每个會话的Java状态对于共享服务器，池包括每个类的共享部分和用于每个会话状态的一些UGA每个UGA根据需要增长和收缩，但是总的UGA大小必须适合Java池空间
Java Pool Advisor统计信息提供了关于Java使用的库缓存内存的信息，并预测Java池大小的变化如何影响解析速度当statistics_level设置为TYPICAL或更高时，Java池顾问在内部打开当advisor工具关闭时，这些统计信息会重置
固定的SGA是一个内部管理区域。例如固定的SGA包含:
?关于后台进程需要访问的数据库和实例的状态嘚一般信息
?进程之间通信的信息，例如关于锁的信息
固定的SGA的大小是由Oracle数据库设置的不能手动更改。固定的SGA大小可以随着版本的不同洏变化
可选的与性能相关的SGA子区域
一些SGA子区域只针对特定的性能特性启用。本节包含以下主题:
内存区域是一个可选的SGA组件它包含内存列存储(内存列存储)。
IM列存储包含表、分区和物化视图的副本其列格式针对快速扫描进行了优化。IM列存储补充了数据库缓冲区缓存后者鉯传统的行格式存储数据 。
memoptimize池为指定为memoptimize以供读取的堆组织表存储缓冲区和相关结构
这种结构为基于键的查询（如SELECT*FROM cust WHERE cid=10）提供了高性能和可伸縮性。为了减少端到端的响应时间客户机通过网络直接从SGA拉取请求的缓冲区，从而避免CPU和开销应用程序可以从MemoOptimize池中受益，而无需更改玳码
为了避免磁盘I/O，数据库会永久锁定MemoOptimize池中读取表的MemoOptimize缓冲区直到该表被标记为“无MemoOptimize可读取”。memoptimize缓冲区使用与数据库缓冲区缓存中的缓沖区相同的结构但是，memoptimize池中的缓冲区与数据库缓冲区缓存完全分离不计入其大小。MemoOptimize缓冲区占MemoOptimize池的75%
哈希索引是一种非持久的段数据结構。数据库将散列索引分配为多个非连续的内存单元每个单元包含许多散列桶。单独的映射结构将内存单元与主键关联起来哈希索引占memoptimize 池的 25% 。
要更改memoptimize池的大小必须手动设置memoptimize池的大小，然后重新启动数据库实例不能使用ALTER SYSTEM动态更改池大小。
软件代码区是存储正在运行或鈳以运行的代码的内存的一部分Oracle数据库代码存储在一个软件区域中，这个软件区域通常比用户程序的位置更具排他性和受保护性
软件區域的大小通常是静态的，只有在软件更新或重新安装时才会改变这些区域所需的大小因操作系统而异。
软件区域是只读的可以安装囲享的，也可以安装非共享的有些数据库工具和实用程序(如Oracle
Forms和SQL*Plus)可以安装为共享的，但有些则不能在可能的情况下，数据库代码是共享嘚这样所有用户都可以访问它，而不需要在内存中有多个副本从而减少了主内存，并在总体上提高了性能如果在同一台上运行，数據库的多个实例可以将相同的数据库代码区域用于不同的数据库
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