Oracle内存结构面试题有哪些

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一：Oracle内存结构由哪几部分组成？

1 User global area (UGA)

2 Program global area (PGA)

3 System global area (SGA)

4 软件代码区Software code areas

二：请分别介绍下UGA、PGA、SGA、软件代码区？

1 UGA

UGA是用户全局区，主要存放用户会话的相关信息，比如登录信息。

在会话的生命周期内，UGA必须对数据库会话可用。

所以，在连接模式是专用服务器连接模式时，也就是一个会话对应一个连接，UGA存储在PGA中。

但是在连接模式是共享服务器时，也就是多个会话对应一个连接，UGA存储在SGA中的large pool，如果large pool空间不够，UGA会存储在shared pool。大多情况下都使用专用服务器连接模式。

2 PGA

PGA(Process Global Area)程序全局区，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。在Oracle进程启动时创建PGA。由每个服务进程和后台进程专有，所有单个PGA的集合就是总实例PGA大小。

PGA内容：

PGA主要有两个区域，私有SQL区域、SQL工作区域。

私有SQL区域存储SQL的绑定变量值、查询执行状态信息，客户端进程负责管理私有SQL区域。分配的私有SQL区域的数量受初始化参数OPEN_CURSORS的限制。

SQL工作区主要用于排序操作、Hash连接、位图合并连接时使用的内存。

比如 order by、group by等操作。

PGA管理：

在Oracle8i 中，PGA调整非常复杂，要调整SORT_AREA_SIZE、HASH_AREA_SIZE、BITMAP_MERGE_AREA_SIZE、 CREATE_BITMAP_AREA_SIZE等参数。在ORACLE9I以后，只需要调整 PGA_AGGREGATE_TARGET，这个值是个软限制，比如设置大小2G，只是一个目标值，实际上PGA大小可以超过2G。在12C开始引入PGA_AGGREGATE_LIMIT参数限制Oracle实例PGA使用内存的上限，如果超过限制就采取终止会话的方式来降低PGA内存的使用量。

3 SGA

系统全局区域(SGA)，是一组共享内存结构，所有服务器和后台进程共享SGA。

与Oracle后台进程一起构成数据库实例。

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:

•Database Buffer Cache

•Shared Pool

•Redo Log Buffer

•In-Memory Area

•Large Pool

•Java Pool

•Fixed SGA

•可选的与性能相关的SGA子区域

(1)Database Buffer Cache

数据库缓冲区缓存，也称为缓冲区缓存，是数据文件上的数据块在内存中的副本。主要是为了在内存中进行高速的数据查找和更新,尽量减少磁盘的IO操作。也是SGA中占比比较大的一块内存区域。用户访问DB Cache 的数据比访问磁盘上的数据速度更快数(内存的读取效率是磁盘读取效率约14000倍)，因此应用系统应该尽可能多地从DB Cache中访问数据。在大多数情况下，DB Cache 的命中率越高，访问性能就越好。

缓冲池包括：default默认池、keep保留池、recycle回收池

Buffer Cache管理：

通过三条链表进行管理：HASH链表、检查点队列链表、LRU链表

HASH链表

HASH链表的作用是通过HASH算法(消耗CPU资源)，提高DB Cache中数据块的定位速度。也就是逻辑读。

比如，根据需要访问块的块号、文件号计算HASH值，在通过HASH值找到对应的HASH Bucket,搜索Buckect后的链表，找到目标BH(Buffer Header),通过BH找到BA(Buffer Address)，按照BA访问具体的Buffer,这个就是逻辑读的过程。

检查点队列链表(CKPT-Q)

主要用于记录脏块。

Buffer Cache其实就是磁盘数据文件的缓存，以修改块的操作为例，如update，只是修改Buffer Cache中的Buffer,修改完成后,update操作就算完工了。这样Buffer中的数据和磁盘中的block就不一致了，这样的Buffer就是脏Buffer，脏块由DBWR进程统一写磁盘，但是Buffer Cache通常很大，有几万或几十万Bufeer，怎么在Buffer Cache中找到哪些是脏Buffer呢，这就需要一个链表，将所有脏Buffer都串起来，DBWR写脏块时，就是按照这个串起来的链表的顺序来写，这样的脏链表有两个，一个是LRUW，另一个是CKPT-Q。在buffer cache中，修改完数据后，会将对应的数据块加入到检查点队列(CKPT-Q)。

LRU链表(最近最少使用链表)

物理读时，服务器进程将数据块从数据文件读进Buffer Cache中，假如Buffer Cache有10000个Buffer，那么进程应该覆盖哪个Buffer呢？

简单说，就是进程将数据块读进Buffer Cache的什么地方。

答案是，覆盖最不常用的Buffer，LRU主要就是解决如何快速找到最不常用的Buffer。

在Oracle 8i之前，LRU算法是，DB Cache在LRU上是会移动的，常用的缓冲会被换到LRU的热端，不常用的缓冲会被挤到LRU的冷端，一般来说会话分配Cache时，会从LRU的冷端开始查找。这种LRU算法会产生性能瓶颈。

从 Oracle 8i 开始，LRU 的算法有所改进，LRU 链上的缓冲不再需要移动了，而是通过 tch计数器大小值来判断某个数据块是否为热块。

(2)Redo Log Buffer

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。

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。

(3)Shared Pool

相比于Buffer Cache，共享池中的内容可谓是杂乱无章。Oracle基本上将不能放进Buffer Cache中的数据都扔进了共享池，使得共享池的分配和释放极为频繁。

共享池中最基本的内存分配单元成为Chunk,相当于Buffer Cache中的Buffer或块的概念。

Chunk的大小极不统一，最新的Chunk可以只有十来个字节，最大的Chunk有几十兆甚至几百兆。基本内存单元大小的不统一，再加上频繁进行分配、释放操作，使共享池中极易产生内存碎片。总的来说，共享池是Oracle中最复杂的内存池。

包括以下内容：

•Library Cache

•Data Dictionary Cache

•Server Result Cache

•Reserved Pool

1Library Cache

库缓存主要存储用户提交的SQL语句、SQL语句相关解析数、SQL执行计划、PL/SQL程序块等。

2Data Dictionary Cache

dictionary cache里存放了数据字典的内存结构，包括表的定义、Storage信息、用户权限信息、约束定义、表的统计信息等。SQL语句解析期间频繁地访问数据字典。构造dictionary cache的目的是为了加快SQL解析过程中语义解析的速度。

数据字典缓存也被称为行缓存（Row Cache），因为它是以记录行为单元存储数据的，而不像 Buffer Cache 是以数据块为单元存储数据。

3Server Result Cache

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。

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,如果结果存在，那么数据库将从缓存中检索它，而不是执行查询。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。

4Reserved Pool

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。

如果Oracle解析一个PL/SQL程序单元，也需要从共享池中分配内存给这些程序单元对象。由于这些对象本一般比较大（如包），所以分配的内存空间也相对较大。系统经过长时间运行后，共享池可能存在大量内存碎片，导致无法满足对于大块内存段的分配。为了使有足够空间缓存大程序块，Oracle 专门从共享池内置出一块区域来来分配内存保持这些大块。

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，数据库减少了内存碎片的产生。

(4)Large Pool

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(用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

(5)Java Pool

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时迁移到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Java状态。

(6)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:

•In-Memory Area

•Memoptimize Pool

In-Memory是12C 开始，在 SGA 中新增加的内存区域，可以实现表数据按列存储；

In-Memory 并没有取代传统的Buffer Cache ，二者并存在 SGA 中。列式存储在访问多行、少列情况下性能更优。

memoptimize pool大小通过MEMOPTIMIZE_POOL_SIZE设置，其中存储着启用了fast lookup表的散列索引。

从18c开始支持Memoptimized Rowstore，可用于提高查询性能。针对频繁基于主键查询的SQL语句的性能提高十分明显。可以通过CREATE TABLE或ALTER TABLE…MEMOPTIMIZE FOR READ语句来启用表的fast lookup。

(7)软件代码区概述

软件代码区是存储正在运行或可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。软件区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，可以安装共享的，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，数据库代码是共享的，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。如果在同一台计算机上运行，数据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。

到此，关于“Oracle内存结构面试题有哪些”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注创新互联网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！