深入分析LRU与DIRTY LIST（转）

在BUFFER CACHE中，oracle通过几个链表进行内存管理，最为人熟知的是LRU LIST与DIRTY LIST（WRITE LIST或CHECKPOINT QUENE），各个LIST上存放的是指向具体BUFFER的指针。

注：除LRU和DIRTY LIST这两个重要链表之外，BUFFER CACHE的管理还存在另外两个重要的数据结构：hash bucket和cache buffer chain。

具体的LRU算法不多说了，下面就BUFFER的原理及使用做个简单介绍：

1、当一个SERVER进程需要读数据到BUFFER CACHE中时，首先会判断BUFFER是否存在，如果存在且可用，则获取该数据，如果BUFFER中不存在该数据，则需要从数据文件中读取。

2、在读取数据之前，SERVER进程需要扫描LRU LIST需找FREE的BUFFER，扫描过程中SERVER进程会把发现的所有已经被修改过的BUFFER移动到CHECKPOINT QUENE上，这些DIRTY BUFFER随后可以被写出到数据文件中。

3、如果CHECKPOINT QUENE超过了阀值,SERVER进程就会通知DBWn去写出脏数据，这是触发DBWn写的一个条件，这个阀值是25%，也就是检查点队列超过25%时就会触发DBWn的写操作。

SQL> select kvittag,kvitval,kvitdsc from x$kvit
  2    where kvittag='kcbldq';

KVITTAG                                                             KVITVAL
---------------------------------------------------------------- ----------
KVITDSC
----------------------------------------------------------------
kcbldq                                                                   25
large dirty queue if kcbclw reaches this

如果SERVER进程扫描LRU超过一个阀值仍然不能找到足够的FREE BUFFER，将停止需找，转而通知DBWn去写出脏数据，释放内存空间。这个阀值是40%

SQL> select kvittag,kvitval,kvitdsc from x$kvit
  2   where kvittag='kcbfsp';

KVITTAG                                                             KVITVAL
---------------------------------------------------------------- ----------
KVITDSC
----------------------------------------------------------------
kcbfsp                                                                   40
Max percentage of LRU list foreground can scan for free

4、找到足够的BUFFER之后，SERVER进程就可以将数据从数据文件读入BUFFER CACHE中。

5、如果读取的BLOCK不满足读一致性需求，则SERVER进程需要通过当前BLOCK版本和回滚段构造前镜像返回给用户。

从ORACLE 8i开始LRU LIST和DIRTY LIST又分别增加了辅助LIST(AUXILIARY LIST)，引入辅助LIST之后，当数据库初始化时，BUFFER首先存放在LRU的辅助LIST上，当被使用后移动到LRU住LIST上（MAIN PRL_LIST），这样用户进程搜索FREE BUFFER时，就可以从LRU-AUX LIST开始，而DBWR搜索DIRTY BUFFER时，则可以从LRU-MAIN LIST开始，从而提高搜索效率和数据库性能。

可以通过如下命令转储BUFFER CACHE内容，从而清晰地看到以上描述的数据结构：

alter session set events 'immediate trace name buffers level n';

不同LEVEL转储的内容详细程度不同，此命令可用级别主要有1~10级，各级别含义如下：

LEVEL 1：仅包含BUFFER HEADERS信息。

LEVEL 2：包含BUFFER HEADERS和BUFFER概要信息转储。

LEVEL 3：包含BUFFER HEADERS和完整BUFFER内容转储。

LEVEL 4：LEVEL1 + LATCH转储 + LRU队列。

LEVEL 5：LEVEL4 + BUFFER概要信息转储。

LEVEL 6和LEVEL 7：LEVEL4 + 完整的BUFFER内容转储。

LEVEL 8：LEVEL4 + 显示users/waiters信息。

LEVEL 9：LEVEL5 + 显示users/waiters信息。

LEVEL 10：LEVEL6 + 显示users/waiters信息。

SQL> alter session set events 'immediate trace name buffers level 4';

会话已更改。

在跟踪文件中找到了我想要看到的：

MAIN RPL_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[24be8c70,24bf3a7c]
24BE8C1C=>247E7BF4=>247E7848=>247E7904=>247E7CB0=>247E79C0=>247E7D6C=>247E7A7C
247E7B38=>247E7E28=>24BE8CD8=>247F7F30=>247F7FEC=>24BE8290=>247E7EE4=>247E7FA0
247E805C=>247E8118=>247E81D4=>247E8290=>247E834C=>247E8408=>247E84C4=>247E8580
.........................
MAIN RPL_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[24be8c70,24bf3a7c]
24BF3A28=>24BF3AE4=>24BF3BA0=>24BF3C5C=>24BF3D18=>24BF3DD4=>24BF3E90=>24BF3F4C
24BF4008=>24BF40C4=>24BF4A50=>25FF2ABC=>24BEAD28=>24BEBC94=>24BEC040=>24BEBEC8
24BEB480=>24BEB770=>257E778C=>257E7848=>257E7904=>257E7D6C=>277F947C=>277F976C
.........................
MAIN WRT_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
MAIN WRT_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY WRT_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY WRT_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
MAIN XOBJ_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
MAIN XOBJ_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY XOBJ_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY XOBJ_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
MAIN XRNG_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
MAIN XRNG_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY XRNG_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY XRNG_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
MAIN REQ_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
MAIN REQ_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY REQ_LST Queue header (NEXT_DIRECTION)[NULL]
AUXILIARY REQ_LST Queue header (PREV_DIRECTION)[NULL]

红色部分我们可以清晰的看到LRU主LIST的队列信息，很直观的链表。