oracle实例的内存（SGA和PGA）调整，优化之原理和方法

一、SGA与PGA的结构：

SGA
查看SGA：
Sqlp> show sga
或 select * from v$sga;
Total System Global Area  289406976 bytes
Fixed Size                  1248600 bytes
Variable Size             176161448 bytes
Database Buffers          109051904 bytes
Redo Buffers                2945024 bytes

Fixed Size：包括了数据库与实例的控制信息、状态信息、字典信息等，启动时就被固定在SGA中，不会改变。
Variable Size：包括了shard pool、large pool、java pool、stream pool、游标区和其他结构
Database Buffers：数据库中数据块缓冲的地方，是SGA中最大的地方，决定数据库性能
Redo Buffers：提供REDO缓冲的地方，在OLAP中不需要太大

V$sgastat记录了SGA的一些统计信息
V$sga_dynamic_components 保存SGA中可以手动调整的区域的一些调整记录

Shard pool:
Shard_pool_size决定其大小，10g以后 自动管理
Shard_pool中数据字典和控制区结构用户无法直接控制，与用户有关的只有sql缓冲区（library cache）。
将 经常访问的过程或包用DBMS_SHARED_POOL.KEEP存储过程将该包pin在共享池中。
手工清除共享池的内容：alter system flush shard_pool;

共享池相关的几个常用的视图：
V$sqlarea 记录了所有sql的统计信息，包括执行次数、物理读、逻辑读、耗费时间等
V$sqltext_with_newline 完全显示sql语句，通过hash_value来标示语句，piece排序
V$sql_plan保存了sql的执行计划，通过工具查看
V$shared_pool_advice 对共享池的预测，可以做调整SGA的参考
SGA：System Global Area是Oracle Instance的基本组成部分，在实例启动时分配;
     系统全局域SGA主要由三部分构成：共享池、数据缓冲区、日志缓冲区。

（1）共享池：Shared Pool用于缓存最近被执行的SQL语句和最近被使用的数据定义，
        主要包括：Library cache（共享SQL区）和Data dictionary cache（数据
         字典缓冲区）.共享SQL区是存放用户SQL命令的区域，数据字典缓冲区存
         放数据库运行的动态信息.不管Oracle是32 bit 还是 64 bit 的，假定应用存在没有很好的使用绑定变量的情况，也不能设置 shared_pool_size 过大，通常应该控制在100M--200M，除非是 ORACLE ERP 一类的使用了很多存储过程函数、包 ，这样的很大的系统，可以考虑增大shared_pool_size，但是如果超过500M可能是危险的，达到1G几乎就会造成CPU的严重负担，系统甚至瘫痪。所以shared_pool_size 如果超过200M还命中率不高，那么应该从应用上找原因而不是一味的增加内存，shared_pool_size 过大主要增加了管理负担和latch 的开销。
 
(2) 缓冲区高速缓存：Database Buffer Cache用于缓存从数据文件中检索出来的数据
 块，可以大大提高查询和更新数据的性能，通常可以尽可能的大。
Oracle把从data buffer中获得的数据库叫cache hit，把从磁盘获得的脚cache miss
数据缓冲 区中的数据块通过脏列表（dirty list）和LRU列表（LRU list）来管理。
 Data buffer可细分为：default pool、keep pool、recycle pool对应的参数为db_cache_size、 db_keep_cache_size 、db_recycle_size分别表示缓冲区大小
 从9i开始oracle支持不同块大小的 表空间，相应的可以为不同块大小的表空间指定不同块大小的数据缓冲区，不同块大小的数据缓冲区可以用相应的db_nk_cache_size来指定，其中 n可以是2、4、6、16或32
 V$db_cache_advice 对数据缓冲区的预测，可以做调整data buffer的参考
 V$bh、 x$bh记录了数据块在data buffer中缓冲的情况，通过这个视图可以找系统中的热点块。通过下面语句找系统中top 10 热点快所在的热点对象:

Select /*+ rule*/ owner,object_name from dba_objects
Where data_object_id in
(select obj from
(select obj from x$bh order by tch desc)
Where rownum<11);

(3)大型池：Large Pool是SGA中一个可选的内存区域，它只用于shared server环境
 
(4)Java池：ava Pool为Java命令的语法分析提供服务

PGA：Program Global Area是为每个连接到Oracle database的用户进程保留的内存。用来保存于用户进程相 关的内存段。

自动内存管理：

 从9i开始使用PGA自动管理，pga_aggregate_target参数指定session一共使用的最大PGA内存的上限。 Workarea_size_policy参数用于开关PGA内存自动管理功能，auto/manual.在OLTP环境中，自动PGA 管理只要设置到一定的值，如2G左右就能满足系统的要求。
 sql>Alter system set pga_aggregate_target=1000m scope=both;
 
  从9i开始，sga_max_size参数设置SGA 的内存大小，不能动态修改
从10g开始，指定了sga_target参数后，所有的SGA组件如：shared pool、 data buffer、 large pool都不用手工指定了，Oracle会自动管理。这一特性就是自动共享内存管理ASMM。如果设置了sga_target=0,就自动关闭自动共享内 存管理功能。Sga_target大小不能超过sga_max_size的大小。
 
 在Oracle 10g中引入了自动SGA内存管理特性，DBA可以设定SGA_TARGET告诉Oracle可用的SGA内存为多大，由Oracle根据系统负载来动态调整各组件大小，相应的数定会保存在控制文件中，使数据库重启后也记得各组件大小。

需要注意一下几点：
要使用自动SGA内存管理，STATISTICS_LEVEL参数必须设为TYPICAL或ALL，系统自动收集相应的信息用来动态调整SGA设定。

可以设定某个组件的值，Oracle SGA使用此值为该组件的最小大小
可动态调整的参数：
DB_CACHE_SIZE，SHARED_POOL_SIZE，LARGE_POOL_SIZE，JAVA_POOL_SIZE。

需手动设置的参数：
LOG_BUFFER,STREAMS_POOL,DB_NK_CACHE_SIZE,DB_KEEP_CACHE_SIZE，DB_RECYCLE_CACHE_SIZE。

手动管理SGA：

alter system set sga_max_size=1600M  scope=spfile;需重启数据库生效
Alter system set sga_target=2000m;
Alter system set db_cache_size=1000m;
Alter system set shared_pool=200m;
Alter system set sga_target=0---------关闭自动共享内存管理ASMM

11G以后sga+pga整个内存可以自动管理AMM，相关 参数memory_max_target  memory_target.设置好这两个参数后就不用关心SGA和PGA了

Alter system set memory_target=3000m SCOPE=SPFILE;
Alter system set memory_max_target=4000M SCOPE=SPFILE;  
ALTER SYSTEM SET PGA_AGGREGATE_TARGET=0 SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET SGA_TARGET=0 SCOPE=SPFILE;

11g手动内存管理：
Alter system set memory_target=3000m;
Alter system set sga_target=2000m;
Alter system set pga_aggregate_target=1000m;
Alter system set memory_target=0;---------关闭自动内存管理AMM

二、分析与调整：

1、系统全局域：
SGA与操作系统、内存大小、cpu、同时登录的用户数有关。可占OS系统物理内存的1/2到1/3，当然，如果服务器上只有oracle的话，可以分配的更大一些，如果还有其他服务，如IIS等，那就要分的小一些。
  
  1、共享池：
  修改共享池的大小，ALTER SYSTEM SET SHARED_POOL_SIZE = 64M;
  查看共享SQL区的使用率： 
select(sum(pins-reloads))/sum(pins) "Library cache" from v$librarycache;
这个使用率应该在90％以上，否则需要增加共享池的大小。
  查看数据字典缓冲区的使用率：
select (sum(gets-getmisses-usage-fixed))/sum(gets) "Data dictionary cache" from v$rowcache;
这个使用率也应该在90％以上，否则需要增加共享池的大小。
  
   2、缓冲区高速缓存：它的大小要根据数据量来决定,在OLTP系统中要求data buffer 的命中率在95%以上.
SGA=((db_block_buffers * block size+shared_pool_size+large_pool_size+java_pool_size+log_buffers)+1MB
查看数据库数据缓冲区的使用情况：

 SELECT name,value FROM v$sysstat order by name WHERE name IN(''DB BLOCK GETS'',''CONSISTENT GETS'',''PHYSICAL READS''); 
 计算出来数据缓冲区的使用命中率＝1-(physical reads/(db block gets+consistent gets)),这个命中率应该在90％以上，否则需要增加数据缓冲区的大小。
SQL>select sum(pins) "请求存取数",sum(reloads) "不命中数",sum(reloads)/sum(pins) from v$librarycache  
  其中，pins,显示在库高速缓存中执行的次数;reload,显示在执行阶段库高速缓存不命中的数目，一般 sum(reloads)/sum(pins)的值应接近于零.如果大于1%就应该增加shared_pool_size的值, 来提高数据字典高速缓存可用的内存数量,减少不命中数.
  通过动态性能表v$rowcache来查询数据字典高速缓存的活动：  
select sum(gets) "请求存取数",sum(getmisses) "不命中数" from v$rowcache;   
 其中，gets,显示请求相应项的总数; getmisses,显示造成高速缓存不命中的数据请求数.   
 Hit ratio与wait events：
SQL>select value from $pgastat where name =''cache hit percentage'';
 Hit ratio与wait events是此消彼涨，在执行类似于
SQL>select col1,col2,.. from tab1 a where exists (select 1 from tab2 where a.col3 = b.col3) where ....
 的语句的时候,如果tab1的记录很多的话,你会发现系统的hit ratio会有很大的提高,wait events是否会改观呢.

   3、日志缓冲区
  SELECT name, value  FROM v$sysstat WHERE name IN (''redo entries'',''redo log space requests'')
查看日志缓冲区的使用情况。
查询出的结果可以计算出日志缓冲区的申请失败率：     
 申请失败率＝requests/entries，申请失败率应该接近于0，否则说明日志缓冲区开设太小，需要增加ORACLE数据库的日志缓冲区。

   4、大型池：
可以减轻共享池的负担;可以为备份、恢复等操作来使用;不使用LRU算法来管理
其大小由数据库的‘共享模式/db模式’如果是共享模式的话，要分配的大一些
 指定Large Pool的大小，
ALTER SYSTEM SET LARGE_POOL_SIZE=64M
  
  5、Java池：
  在安装和使用Java的情况下使用

三.如何估算PGA，SGA的大小，配置数据库服务器的内存
ORACLE给的建议是: 一个数据库服务器，分80%的内存给数据库，20%的内存给操作系统.
OLTP系统  PGA=(Total Memory)*80%*20%。余下SGA。
DSS系统 PGA=(Total Memory)*80%*70%。 余下SGA。
混合系统 PGA=(Total Memory)*80%*50%。余下SGA。
 
PGA:
SQL> select * from v$pgastat; 
NAME                                                                  VALUE UNIT
---------------------------------------------------------------- ---------- ------------
aggregate PGA target parameter                                    104857600 bytes  
-----这个值等于参数PGA_AGGREGATE_TARGET的值，如果此值为0，表示禁用了PGA自动管理。
aggregate PGA auto target                                          75220992 bytes      
-----表示PGA还能提供多少内存给自动运行模式，通常这个值接近pga_aggregate_target-total pga inuse.
global memory bound                                                20971520 bytes 
-----工作区执行的最大值，如果这个值小于1M，马上增加PGA大小
total PGA inuse                                                    30167040 bytes 
-----当前分配PGA的总大小，这个值有可能大于PGA，如果PGA设置太小.这个值接近
total PGA allocated                                                52124672 bytes 
-----工作区花费的总大小
maximum PGA allocated                                              67066880 bytes
total freeable PGA memory                                                 0 bytes         ----没有了空闲的PGA
process count                                                            23                    ----当前一个有23个process
max processes count                                                      25 
PGA memory freed back to OS                                               0 bytes
total PGA used for auto workareas                                   8891392 bytes
maximum PGA used for auto workareas                                22263808 bytes
total PGA used for manual workareas                                       0 bytes                  ---为0自动管理
maximum PGA used for manual workareas                                     0 bytes            ---为0自动管理
over allocation count                                                     0        
如果PGA设置太小，导致PGA有时大于PGA_AGGREGATE_TARGET的值，此处为0，说明PGA没有扩展大于TARGET的值，如 果此值出现过，那么增加PGA大小。
bytes processed                                                   124434432 bytes
extra bytes read/written                                                  0 bytes
cache hit percentage                                                    100 percent  ---命中率为100%，如果太小增加PGA 
recompute count (total)                                                6651 
19 rows selected

SQL> select max(pga_used_mem)/1024/1024 M from v$process;   ----当前一个process消耗最大的内存 
M
----------
9.12815189 
SQL> select min(pga_used_mem)/1024/1024 M from v$process where pga_used_mem>0; ---process消耗最少内存 
M
----------
0.19186878 
SQL> select max(pga_used_mem)/1024/1024 M from v$process ;    ----process曾经消耗的最大内存 
M
----------
9.12815189 
SQL> select sum(pga_used_mem)/1024/1024 from v$process;   ----当前process一共消耗的PGA 
SUM(PGA_USED_MEM)/1024/1024
---------------------------
28.8192501068115

如何设置PGA呢？我们可以在压力测试阶段，模拟一下系统的运行，然后运行 
select (select sum(pga_used_mem)/1024/1024 from v$process) /(select count(*) from v$process) from dual;
得到一个process大约占用了多少的内存，然后估算系统一共会有多少连接，比如一共有500个连接， 
如果processes=450，那么Sessions=1.1*process +5=500，,再乘以一个process需要消耗的内存，就能大约估算出PGA需要设置多大。 
最好将PGA设置的值比计算出的值大一点，PGA值设定好后，就可以根据系统的性质,如果系统为OLTP，那么总的内存可以设置为 PGA/0.16,最后也能估算出SGA的大小

下面摘抄eygle的关于一个process能够分配的最大内存(串行操作)的规则: 
10gR1之前，对于串行操作(非并行)一个process能够分配的最大的内存为 min(5%pga_aggregate_target,100m) 
10gR2之后，对于串行操作(非并行)一个process能够分配的最大内存有如下规则: 
如果pga_aggregate_target<=500m,那么最大的内存为20%*pga_aggregate_target. 
如果500m 如果1000m 如果pga_aggregate_target>2.5G,那么最大内存为2.5G.
就是在非并行方式下，“期望尺寸”为min(5%*pga_aggregate_target,50%*_pga_max_size,_smm_max_size).

SQL>select ksppinm, ksppstvl, ksppdesc from x$ksppi x, x$ksppcv y where x.indx = y.indx and ksppinm in ('_pga_max_size','_smm_max_size');
SQL> 
NAME                                                                             VALUE                                                                            DESCRIB
-------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------
_smm_max_size (kbyte)                                                                   20480                                                                            maximum work area size in auto mode (serial)

SQL> show parameter pga
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
pga_aggregate_target                 big integer 100M

此处一个process能够分配的最大内存为20M，因为我的PGA=100M，符合上面的规则。
隐含参数_smm_max_size表示一个process能够分配最大的memory.

SGA:
1、Shared pool tunning
Shared pool的优化应该放在优先考虑，因为一个cache miss在shared pool中发生比在data buffer中发生导致的成本更高，由于dictionary数据一般比library cache中的数据在内存中保存的时间长，所以关键是library cache的优化。
Gets：（parse）在namespace中查找对象的次数；
Pins：（execution）在namespace中读取或执行对象的次数；
Reloads：(reparse)在执行阶段library cache misses的次数，导致sql需要重新解析。

1） 检查v$librarycache中sql area的gethitratio是否超过90％，如果未超过90％，应该检查应用代码，提高应用代码的效率。
Select gethitratio from v$librarycache where namespace='SQL AREA';

2) v$librarycache中reloads/pins的比率应该小于1％，如果大于1％，应该增加参数shared_pool_size的值。
Select sum(pins) executions,sum(reloads) cache_misses,sum(reloads)/sum(pins) from v$librarycache;
reloads/pins>1%有两种可能，一种是library cache空间不足，一种是sql中引用的对象不合法。

3）shared pool reserved size一般是shared pool size的10％，不能超过50％。V$shared_pool_reserved中的request misses＝0或没有持续增长，或者free_memory大于shared pool reserved size的50%，表明shared pool reserved size过大，可以压缩。

4）将大的匿名pl/sql代码块转换成小的匿名pl/sql代码块调用存储过程。

5）从9i开始，可以将execution plan与sql语句一起保存在library cache中，方便进行性能诊断。从v$sql_plan中可以看到execution plans。

6）保留大的对象在shared pool中。大的对象是造成内存碎片的主要原因，为了腾出空间许多小对象需要移出内存，从而影响了用户的性能。因此需要将一些常用的大的对象保留在shared pool中，下列对象需要保留在shared pool中：
a. 经常使用的存储过程；
b. 经常操作的表上的已编译的触发器
c. Sequence，因为Sequence移出shared pool后可能产生号码丢失。
查找没有保存在library cache中的大对象：
Select * from v$db_object_cache where sharable_mem>10000 and type in ('PACKAGE','PROCEDURE','FUNCTION','PACKAGE BODY') and kept='NO';
将这些对象保存在library cache中：
Execute dbms_shared_pool.keep(‘package_name’);
对应脚本：dbmspool.sql

7)查找是否存在过大的匿名pl/sql代码块。两种解决方案：
A．转换成小的匿名块调用存储过程
B．将其保留在shared pool中
查找是否存在过大的匿名pl/sql块：
Select sql_text from v$sqlarea where command_type=47 and length(sql_text)>500;

8）Dictionary cache的 优化 
避免出现Dictionary cache的misses，或者misses的数量保持稳定,只能通过调整shared_pool_size来间接调整dictionary cache的大小。
Percent misses应该很低：大部分应该低于2％，合计应该低于15％
Select sum(getmisses)/sum(gets) from v$rowcache;
若超过15％，增加shared_pool_size的值。

2、Buffer Cache

1）granule大小的设置，db_cache_size以字节为单位定义了default buffer pool的大小。
如果SGA<128M，granule=4M,否则granule＝16M，即需要调整sga的时候以granule为单位增加大小，并且sga的大小应该是granule的整数倍。

2) 根据v$db_cache_advice调整buffer cache的大小
SELECT size_for_estimate,buffers_for_estimate,estd_physical_read_factor,estd_physical_reads FROM v$db_cache_advice WHERE NAME='DEFAULT' AND advice_status='ON' AND block_size=(SELECT Value FROM v$parameter WHERE NAME='db_block_size');
estd_physical_read_factor<=1

3) 统计buffer cache的cache hit ratio>90%，如果低于90％，可以用下列方案解决：
增加buffer cache的值；
使用多个buffer pool；
Cache table；
为 sorting and parallel reads 建独立的buffer cache；
SELECT NAME,value FROM v$sysstat WHERE NAME IN ('session logical reads','physical reads','physical reads direct','physical reads direct(lob)');
Cache hit ratio=1-(physical reads-physical reads direct-physical reads direct (lob))/session logical reads;
Select 1-(phy.value-dir.value-lob.value)/log.value from v$sysstat log, v$sysstat phy, v$sysstat dir, v$sysstat LOB where log.name='session logical reads' and phy.name='physical reads' and dir.name='physical reads direct' and lob.name='physical reads direct (lob)';
影响cache hit ratio的因素：
全表扫描；应用设计；大表的随机访问；cache hits的不均衡分布

4）表空间使用自动空间管理，消除了自由空间列表的需求，可以减少数据库的竞争

3、其他SGA对象
1）redo log buffer
对应的参数是log_buffer，缺省值与 OS相关，一般是500K。检查v$session_wait中是否存在log buffer wait,v$sysstat中是否存在redo buffer allocation retries
A、检查是否存在log buffer wait：
Select * from v$session_wait where event='log buffer wait';
如果出现等待，一是可以增加log buffer的大小，也可以通过将log 文件移到访问速度更快的磁盘来解决。
B、Select name,value from v$sysstat where name in (‘redo buffer allocation retries’,’redo entries’)
Redo buffer allocation retries接近0，小于redo entries 的1％，如果一直在增长，表明进程已经不得不等待redo buffer的空间。如果Redo buffer allocation retries过大，增加log_buffer的值。
C、检查日志文件上是否存在磁盘IO竞争现象
Select event,total_waits,time_waited,average_wait from v$system_event where event like ‘log file switch completion%’;
如果存在竞争，可以考虑将log文件转移到独立的、更快的存储设备上或增大log文件。
D、检查点的设置是否合理
检查alert.log文件中，是否存在‘checkpoint not complete’；
Select event,total_waits,time_waited,average_wait from v$system_event where event like ‘log file switch (check%’;
如果存在等待，调整log_checkpoint_interval、log_checkpoint_timeout的设置。
E、检查log archiver的工作
Select event,total_waits,time_waited,average_wait from v$system_event where event like ‘log file switch (arch%’;
如果存在等待，检查保存归档日志的存储设备是否已满，增加日志文件组，调整log_archiver_max_processes。
F、DB_block_checksum=true，因此增加了性能负担。（为了保证数据的一致性，oracle的写数据的时候加一个checksum在block上，在读数据的时候对checksum进行验证）

2）java pool
对于大的应用，java_pool_size应>=50M，对于一般的java存储过程，缺省的20M已经够用了。

3）检查是否需要调整DBWn
Select total_waits from v$system_event where event=’free buffer waits’;