oracle的ASSM小结-创新互联

ASSM采用3级位图，第一个extent至少有3个元数据块，L1 – L2 – header(包含L3)

段头 & L3
Extent control: 存储HHWM信息
Header control: 记录三级位图的基本信息，其中L2 hint for insert为搜索可用空间的起始位置
Extent table/Auxillary extent map: 维护extent map信息
buffer tsn: 115 rdba: 0x11227ca3 (68/2260131)
scn: 0x0860.07f11dac seq: 0x01 flg: 0x04 tail: 0x1dac2301
frmt: 0x02 chkval: 0x7157 type: 0x23=PAGETABLE SEGMENT HEADER
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
  Extent Control Header
  --------------------描述HHWM---------------------------------------------
  Extent Header:: spare1: 0      spare2: 0      #extents: 23     #blocks: 1024
                  last map  0x00000000  #maps: 0      offset: 2716
      Highwater::  0x113a3e09  ext#: 22     blk#: 128    ext size: 128   --高水位线块号/所在extent/该extent块数
  #blocks in seg. hdr's freelists: 0
  #blocks below: 1000
  mapblk  0x00000000  offset: 22
                   Unlocked
  -------------------描述LHWM-------------------------------------
  Low HighWater Mark :
      Highwater::  0x113a3e09  ext#: 22     blk#: 128    ext size: 128
  #blocks in seg. hdr's freelists: 0
  #blocks below: 1024
  mapblk  0x00000000  offset: 22
  Level 1 BMB for High HWM block: 0x113a3d8a
  Level 1 BMB for Low HWM block: 0x113a3d8a
  --------------------------------------------------------
  Segment Type: 1 nl2: 1      blksz: 8192   fbsz: 0
  L2 Array start offset:  0x00001434
  First Level 3 BMB:  0x00000000
  L2 Hint for inserts:  0x11227ca2 – 搜索L2 BMB的起始位置，insert需要使用
  Last Level 1 BMB:  0x113a3d8a
  Last Level II BMB:  0x11227ca2
  Last Level III BMB:  0x00000000
     Map Header:: next  0x00000000  #extents: 23   obj#: 345420 flag: 0x20000000
  Inc # 0
  Extent Map--以(dba, len)形式存储extent基本信息，start DBA + length
  -----------------------------------------------------------------
   0x11227ca1  length: 8
   0x11227ca9  length: 8
   0x11227cb1  length: 8
   .............
   0x11400109  length: 128
   0x113a3d09  length: 128
   0x11400189  length: 128
   0x113a3d89  length: 128

  Auxillary Map：extent no + L1 BMB of first DBA + first DBA in extent(extent 0前3个块存储metadata)
  --------------------------------------------------------
   Extent 0     :  L1 dba:  0x11227ca1 Data dba:  0x11227ca4
   Extent 1     :  L1 dba:  0x11227ca1 Data dba:  0x11227ca9
   Extent 2     :  L1 dba:  0x11227cb1 Data dba:  0x11227cb2
   Extent 3     :  L1 dba:  0x11227cb1 Data dba:  0x11227cb9
   .............
   Extent 19    :  L1 dba:  0x11400109 Data dba:  0x1140010b
   Extent 20    :  L1 dba:  0x113a3d09 Data dba:  0x113a3d0b
   Extent 21    :  L1 dba:  0x11400189 Data dba:  0x1140018b
   Extent 22    :  L1 dba:  0x113a3d89 Data dba:  0x113a3d8b
  --------------------------------------------------------

   Second Level Bitmap block DBAs
   --------------------------------------------------------
   DBA 1:   0x11227ca2

注：Extent元信息存于段头块，包括start DBA + length + L1 BMB ，若头块空间不足则新分配extent map block专门存储extent map；
所有L3 BMB以单向链表组织在一起，由header control + L2 BMB array组成
   Second Level Bitmap block DBAs
   --------------------------------------------------------
   DBA 1:   0x11227ca2

L2 BMB

L1 BMB数组构成: L1 BMB DBA + max freeness + instance id

buffer tsn: 115 rdba: 0x11227ca2 (68/2260130)
scn: 0x0860.07f11d99 seq: 0x02 flg: 0x04 tail: 0x1d992102
frmt: 0x02 chkval: 0x4536 type: 0x21=SECOND LEVEL BITMAP BLOCK
Dump of Second Level Bitmap Block
   number: 22      nfree: 1       ffree: 20     pdba:     0x11227ca3
   Inc #: 0 Objd: 0
  opcode:0
 xid:
  L1 Ranges :
  --------------------------------------------------------
   0x11227ca1  Free: 1 Inst: 1
   0x11227cb1  Free: 1 Inst: 1
   0x11227cc1  Free: 1 Inst: 1
   .....
   0x113a3d89  Free: 3 Inst: 1
   0x113a3d8a  Free: 1 Inst: 1
  Free:从1-5依次为full和75%-100% free
  --------------------------------------------------------

L1

由一系列DBA range组成，描述若干连续块(不可跨extent)的空间利用率，一个extent可由若干BMB描述；

buffer tsn: 115 rdba: 0x11227ca1 (68/2260129)
scn: 0x0860.07f11dac seq: 0x01 flg: 0x04 tail: 0x1dac2001
frmt: 0x02 chkval: 0x69fb type: 0x20=FIRST LEVEL BITMAP BLOCK
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
Dump of First Level Bitmap Block
 --------------------------------
   nbits : 4 nranges: 2         parent dba:  0x11227ca2   poffset: 0
   unformatted: 0       total: 16        first useful block: 3
   owning instance : 1
   instance ownership changed at 02/26/2014 09:35:44
   Last successful Search 02/26/2014 09:35:44
   Freeness Status:  nf1 0      nf2 0      nf3 0      nf4 0

   Extent Map Block Offset: 4294967295
   First free datablock : 16
   Bitmap block lock opcode 0
   Locker xid:     :  0x0000.000.00000000
   Inc #: 0 Objd: 0
  --------------------------------------------------------
  DBA Ranges : --因为1个extent有8个块，而该L1描述了16个块，故包含2个range
  --------------------------------------------------------
   0x11227ca1  Length: 8      Offset: 0
   0x11227ca9  Length: 8      Offset: 8

   0:Metadata   1:Metadata   2:Metadata   3:FULL
   4:FULL   5:FULL   6:FULL   7:FULL
   8:FULL   9:FULL   10:FULL   11:FULL
   12:FULL   13:FULL   14:FULL   15:FULL
  --------------------------------------------------------

由L1 BMB描述每个数据块的空间利用率；
 

如何搜索可用空间？
依次查询L3 – L2 – L1，最终定位到合适的DBA，处理L2/L1时需要PID哈希值；

1 L2-L1
根据段头L2 Hint for inserts定位L2，进程依据其PID哈希值定位L1 并根据L1.free判断是否有足够空间；
若满足条件跳转到该L1 BMB，否则尝试下一个L2 BMB；

2 L1-DBA
搜索L1 BMB，以进程pid哈希值作为start dba；
发现候选DBA时 进程以nowait模式尝试获取块，若此时块上有active进程则尝试下一个，5次尝试均失败后则释放L1 BMB进行buffer busy wait等待；
碰到unformatted块则一次性格式化N个块并更新HWM；
 

结论：
L3包含多个L2，L2包含多个L1，L1包含多个数据块。
在L3中选择L2，依赖L2 Hint for inserts。
在L2中选择L1，根据进程PID号的HASH值
在L1中选择数据块，也是根据进程PID号的HASH值。

若L2 BMB包含N个L1 ，L1 BMB又包含M个DBA，则理论上可支持N*M个并发插入进程；
但并未考虑到高水位线，进程只能访问HHWM之下的块，假如当前高水位线位于第M个块，则大支持M个并发插入进程；
高水位线一次提升的块数= min(L1 BMB ranges, extent)；

Vage有一个很经典的调优案例；
症状：
某ASSM表每天1分区，采用uniform extent每个1M；上午9:00开始并发插入，大约100多个进程；
每天9点左右开始出现buffer busy wait等待，十几分钟左右等待消失，然后压力高的时候，偶而出现竞争，但不如早高峰严重
分析：
通过试验发现新创建的表即便有两个L1 BMB， 可并发进程只选择其中1个，每个L1 BMB描述64个块；
这是由于高水位线的缘故，首次插入时 HHWM提升64个块，另1个L1 BMB描述的块均在HHWM之上故无法使用，此时并发度为64；
而当段大于64时，1个L1  BMB描述256个数据块，而高水位线以128块(extent)为单位增长，此时最高支持128个并发进程；
故过一段时间后症状消失，但偶尔会出现竞争；
解决方案：
作者采用两种措施
1 小于64M时，高水位线一次抬升64个块(受限于L1 BMB)，人为提升高水位线到64M，理论上此时并发进程可插入到<64M的任何1个块中，并发度非常高；
2 大于64M时，高水位线一次抬升128个块(受限于extent size)，故将其从1M改为4M(2M应该就可以了)；
目的都是为了提升插入并发度，其实还有1种解决方案，假定能估算每天数据量，可直接将高水位线提升至此；