ORACLE的内存结构介绍

1、内存结构汇总

SGA ：系统全局区，是oracle的进程共享的内存区域。

sga当中包含6大区域：share pool 共享池

                                    buffer cache 缓冲区高速缓存

                                    redo log buffer 重做日志缓冲区

                                    large pool 大型池

                                    java pool java池

                                   stream pool 流池

                注意：sga中主要是share pool、buffer cache和redo log buffer这三块。

pga：进程全局区，是oracle的服务进程（前台进程）独占的内存区域

pga区域包含：堆栈空间

用户全局区 --> UGA

2、SGA - 共享池（share pool）

share pool属于SGA，包含：共享SQL区域（库高速缓存）、数据字典高速缓存、控制结构

1、共享SQL区域

一条SQL的执行流程：客户端 --> 实例 --> 执行SQL语句（客户端） --> SQL发送给oracle实例

--> SQL解析 --> 产生所谓的执行计划 --> 数据库实例中的优化器会基于各方面的成本进行考虑，选择最优的执行计划 --> 执行SQL语句 --> 将结果返回给客户端

Oracle为了提升执行效率，将执行过的SQL的执行计划包含在共享SQL区域。一旦有后续的SQL需要执行，则先来共享SQL区域中进行SQL对比，如果有完全一样的，有记录，则直接拿记录的执行计划去执行SQL了。从而可以省略了解析SQL和产生执行计划的过程了，可以按照记录的执行计划去执行SQL语句。oracle不区分大写小，但是共享池是严格区分大小写的，要完全一样才能引用。

软解析：直接引用共享SQL区域中的执行计划的解析方式，叫软解析

硬解析：当未匹配到完全一样的SQL的执行计划，则需要SQL进行完整解析，并重新确定执行计划

SQL中的软解析执行效率 高于 硬解析。执行效率：软解析 > 硬解析

例如：select * from test; --> 一旦执行，共享SQL区域会包含该SQL执行的执行计划。

select * from test; -->如果有完全一样的SQL再次执行，则直接调用共享池中的执行计划

来获取最终结果，他存在不是结果，是存的是这条路怎么走。

select * from TEST; --> 重新解析SQL，重新生成执行计划，重新执行

oracle数据库 --> 运行时间越长，性能越好，并且趋于稳定。

2、数据字典高速缓存

data dictionary --> 数据字典

update test set id=100 where name = ‘zhangsan’；

哪些情况会导致SQL执行失败：（1）test表不存在。--> 如果遍历硬盘中的所有表，固然能确定该表是否存在，但是这样效率太低了。所以数据库会自动维护数据字典，包含对象名称，也就是表名，他会加载到内存中的，这样查找表的时候效率就会高很多。为了提升查询表的性能，数据字典会缓存到内存中公进程访问。 （2）name字段不存在 --> 所以需要确认id字段和name是否存在。所以数据字典中会缓存表结构中基本的字段信息。（3）zhangsan这个值不存在。--> 查询数据的操作是在表中完成的。（4）权限不足。 --> 为了提高SQL的执行效率，数据库会自动维护数据字典信息，用于SQL对象确认，权限验证等操作。

3、SGA - 数据库缓冲区高速缓存（buffer cache）

1、缓冲区高速缓存的作用

buffer cache用于缓存数据块。数据块是我们在建库时定义的数据库的基本IO单位。建库时可以定义数据块大小，但是建库完成后不能修改，当时这个单个数据块大小不会影响太大性能。

show parameter block； --> db_block_size = 8192 --> 8K

buffer cache中缓存的就是来自数据库文件中的数据块。

select * from test; --> 涉及到test表的一个数据块，oracle实例会将test表对应的数据块从硬盘加载到内存，进行查询，将结果返回客户端。

update test set id=100 where name = 'zhangsan'; --> oracle实例会将zhangsan数据所在的数据块加载到内存，对buffer cahcae中的数据块进行修改，返回结果给客户端。

所以无论查询还是修改数据，都是先将数据所在的数据块加载到内存，然后执行查询/修改的操作

为什么不直接对硬盘进行修改操作？（1）进程直接修改硬盘上的数据，理论上是可以行的，但是对应数据库软件，需要定位到修改的行数据。（2）oracle实例将数据加载到内存中进行查询和修改以及oracle实际直接修改硬盘数据，这两个过程都涉及到内存中的实例和硬盘中的数据块进行交互。但是如果又有后续的操作涉及到相同的数据，则加载到内存中就不会再发生物理IO，直接写数据到硬盘需要发生再次的物理IO。所以如果再次修改的话，性能会变好。

总结：这个区域就是存放从硬盘加载到内存的数据块，使读取和修改数据都是在内存中完成。用于存放从数据文件读取的数据块副本，由所有并行用户共享。如果只是select大导致数据块被加载上来就是干净数据块，如果数据块又被修改过，则就是脏数据块。

目的：buffer cache是缓存数据块，能够提供和发生逻辑IO，提升数据库性能。

2、undo的作用

select查询会射到数据块的加载，这种情况下，数据块被加载到内存但是不进行修改，内存中的数据块就是硬盘数据库文件中数据块的副本。update涉及到数据块加载和修改，数据块刚刚被加载到内存时，和硬盘中数据库文件中的数据块一致，但是一旦修改，则产生脏数据（脏块）。

buffer cache中的脏块落盘，才能保证已修改数据的安全。但是脏块直接落盘性能很差，oracle中提出了使用redo来保证脏块数据安全。当update修改数据的操作执行完成后，数据块中的数据已经发生了变汉。

undo --> 保存已修改未提交的数据。这样做的目的是保证事务之间是隔离的。

内存 数据块 id=99 --> udpate操作 --> 数据块 id=100

--> undo id=99

在执行update语句的会话中事务未提交执行select查询，查看到的是数据块中当前值 --> id=100

在其他会话中进行select查询，查询到的都是undo中的快照值 --> id=99

undo的作用：（1）支持事务rollback

（2）RC undo解决了脏读问题

3、redo

redo重做日志 --> 一旦事务提交，则redo落盘，相较于脏块直接落盘，redo落盘性能更好

4、事务的隔离性

session1 会话1

session2 会话2

不同的隔离级别决定了事务之前的隔离性。

MySQL的隔离级别：

读未提交 RU 脏读 --> 读取到了未提交的数据

读已提交 RC 解决了脏读问题（undo），出现了幻读（读取其他事务已提交数据，inset引起

的）和不可重复读（读取其他事务已提交数据，update引起的），就是在另一

个会话中，同一个事务中前后select数据不一致

可重复读 RR 解决了欢度问题（间隙锁），解决了不可重复度问题（undo的MVCC）,MVCC

是多版本并发控制，在undo中保存多个版本

序列化 串行执行事务，没有并发事务，不使用。

oeacle中也存在事务的概念，事务之前也应该存在隔离性，但是很少讨论oracle的隔离级别。

oracle的隔离级别：读已提交 RC（默认隔离级别，但是会存在幻读和不可重复度的问题）

序列化 串行执行事务，没有并发事务，不使用。

只读模式 只读模式的事务只能进行select操作，不能进行insert、update、

delete操作。

5、keep缓冲区池和pecycle缓冲区池

这个也是属于buffer cache中的一块区域，因为db缓冲区高速缓存buffer cache，当数据块加载到buffer cache满了之后，就要刷下去数据块，oracle中会将不用的数据块加载到keep缓冲区池中，如果keep缓冲区池中在不用的时候，就会被刷到pecycle缓冲区池中。如果要被替换数据块的话，就从pecycle缓冲池。这就叫二级缓存。

6、nK缓存区高速缓存

dbca建库后，一般数据块默认使用8K的数据块，8K的数据块加载到内存中，但是如果要加载16k的数据块，则会放到nk缓存区高速缓存中。

4、SGA - 重做日志缓冲区（redo log buffer）

redo log buffer 重做日志缓冲区 --> 用于缓存redo log（重做日志）

redo log实际上就是我们进行DML操作时，对数据块进行修改产生的日志信息。

例：原id = 99，update id=100 --> 修改操作是发生在内存的数据块中的。 现在id=100

但是id=100的是脏数据，所在的数据块叫脏块，脏块保存在内存中数据是不安全的，要求数据尽快落盘，落盘才能保证数据是持久化的。脏块直接落盘性能太差，引入redo log的机制来代替脏块直接落盘。所以在现在的传统关系型数据库中，保证数据持久性机制，都是通过redo机制来保证的。

对数据块修改 --> 脏块 --> 保存在buffer cache中

--> 日志信息 --> redo log --> redo log buffer --> 日志优先落盘

日志有限落盘的好处：（1）日志数据量小于数据块数据量

（2）顺序IO（日志有限落盘）性能高于随机IO（脏块落盘）

redo log buffer中的redo log是同步落盘的，buffer cache中的脏块是异步落盘的。

redo log的好处：（1）日志优先落盘，日志数据量小，提高数据库效率保证安全。

（2）一旦数据库崩溃或者发生异常，启动数据库实例时，可以使用硬盘中的

数据页 + redo重构脏页。

5、SGA - 大型池（large pool）

为以下对象提供大型内存分配：（1）共享服务器和oracle XA接口的会话内存。（2）IO服务器进程。（3）oracle DB备份和还原操作。

服务器进程 --> 客户端连接，在oracle数据库服务器中产生服务器进程。服务器进程的工作是一对一的。就是一个服务器进程使用一块PGA空间，为一个用户连接/会话提供服务器。

共享服务器 --> 一对多的工作场景，监听进程的工作机制相关，就是一个进程服务器多个对象。

大型池和oracle的备份恢复操作相关。

6、PGA - 用户全局区（UGA）

当中包含UGA --> 用于全局区

UGA的作用：（1）保存会话信息。（2）用户查询排序。

当用户执行查询操作并且对查询结果进行排序。

select * from test order by id; --> 查询test表汇总所有行记录，并按照id排序。

MySQL --> 索引组织表。mysql会自动基于主键创建聚簇索引，并且向表中插入数据时，数据会按照聚簇索引段/主键值进行排序存放。mysql中存放的数据是有序的（主键值数据有序的）。

oracle --> 支持堆表和索引组织表，现在用的都是堆表。所以oracle数据表中存放的数据是不进行排序的，数据是无序的。堆表中的数据顺序取决于插入顺序。

我们对数据的排序操作，并不是在物理的数据块中直接进行的，而是先获取数据块中的数据，然后进行排序操作，排序的地方区域：（1）UGA --> 数据量小。（2）临时表空间 --> 数据量大。