oracle中的IMU和 PVRS

1、概述

在10g中，redolog buffer的改进，先提下，redo信息产生的过程：

1）先在PGA区域中生成redo entries，也就是redo条目，并计算大小记录之；
2）服务器进程oracle<sid>去rodolog buffer中申请 redo copy latch（redo 复制闩），失败了，会发生等待事件，成功了则：
3）再去申请redo allocation latch（在rodolog buffer中申请空间的闩），一旦redo中有足够的空间，就可以申请成功，这时
4）释放这个redo allocation latch
5）服务器进程再去申请redo writting latch（redo 写入内存的闩），成功后则：
6）服务器进程把PGA中准备好得redo entries 写入到redolog buffer中，
7）按顺序释放redo writting latch 和redo copy latch。
分析以上7步，完成redo信息的产生，接下来就是lgwr进程的写入在线日志文件的工作了，我不去介绍。

        大家观测这个过程不难发现，redo copy latch在开始就被申请，而最后才被释放，势必会引起争用，或者等待事件的发生，降低了效率，到了9i这个版本，oracle引入了PBRS(public redo strands)机制，就是借鉴了share pool 分出多个子池(subpool)的思想，也分出了多个log buffer，每个buffer有独立的latch保护，以提高并发性，提高效率。
        到了10g版本，又有了改革的新思想，就是PVRS(private redo strands)机制。原理是，在share pool中申请多个小的私有内存空间，每个在64－128KB之间，被独立的redo allocation latch保护。这样的好处是显而易见的，单个redo信息很小，但个数很多的时候（oracle多年测试得出结论就是大多数事务所产生的redo都是很小的，但次数比较多），不会在PGA中产生redo entries，而是直接放在 share pool中申请多个小的私有内存空间中，redo copy latch也不再需要，因为oracle认为redo copy latchF这个闩是是引发竞争的根源。当redo写出到文件时,LGWR将PBRS和PVRS中的内容写出到日志文件中。产生日志时首选pvrs，如果redo条目太大，或者share pool没有空间，再用redo log buffer（也就是9i时发明的PBRS中）。

2、Oracle 10g InMemory Undo新特性

     通过以前的介绍，可知道Undo的管理方式和常规的数据管理方式是相同的，当进行数据修改时，会在Buffer中创建前镜像，同时会记录相应的Redo，然后这些Undo数据同样会写出到UNDO SEGMENT上，当进行一致性读或回滚时，可能会产生大量的consistentgets和physical reads。注意到这里，Undo会产生Redo信息，又会写UNDO SEGMENT，进而又可能产生大量读取I/O，这些都是资源密集型操作。如果能够缩减Undo在这些环节的Redo与Undo写出，那么显然就可以极大地提升数据库性能，减少资源的消耗和使用。

从Oracle10g开始，Oracle在数据库中引入了In Memory Undo（可以被缩写为IMU）的新技术，使用这一技术，数据库会在共享内存中（Shared Pool）开辟独立的内存区域用于存储Undo信息，这样就可以避免Undo信息以前在Buffer Cache中的读写操作，从而可以进一步的减少Redo生成，同时可以大大减少以前的UNDO SEGMENT的操作。IMU中数据通过暂存、整理与收缩之后也可以写出到回滚段，这样的写出提供了有序、批量写的性能提升。

IMU机制与前面日志提到的PVRS紧密相关，由于每个IMU Buffer的大小在64～128KB左右，所以仅有特定的小事务可以使用，每个事务会被绑定到一个独立的空闲的IMU Buffer，同时相关的Redo信息会写入PVRS中，同样每个IMU Buffer会由一个独立的In Memory Undo Latch保护，当IMU Buffer或PVRS写满之后，数据库需要写出IMU中的信息。

一个新引入的隐含参数可以控制该特性是否启用，这个参数是_in_memory_undo，在Oracle 10g中这个参数的缺省值是TRUE（不同版本和平台参数的初始设置可能不同）：

sys@TQGZS> @GetHidPar.sql 
Enter value for par: _in_memory_undo
old   4: AND x.ksppinm LIKE '%&par%'
new   4: AND x.ksppinm LIKE '%_in_memory_undo%'
NAME                                     VALUE                                DESCRIB
------------------------------ ----------------------        ----------------------------------------------------------
_in_memory_undo               TRUE                Make in memory undo for top level transactions

IMU的内存在Shared Pool中分配，回想一下Redo Log Buffer的内存使用与功能，实际上IMU技术在某种程度上也是参考了Log Buffer的机制，通过以下查询可以获得系统当前分配的IMU内存：

sys@TQGZS> select * from v$sgastat where name ='KTI-UNDO';
POOL                          NAME                                   BYTES
------------            ------------------------------              ----------
shared pool            KTI-UNDO                         1235304

In Memory Undo池缺省的会分配3个，用以提供更好的并发：

sys@TQGZS> @GetHidPar.sql 
Enter value for par: _imu_pool
old   4: AND x.ksppinm LIKE '%&par%'
new   4: AND x.ksppinm LIKE '%_imu_pool%'
NAME                            VALUE                    DESCRIB
----------------------- ------------------    ------------------------------------------------
_imu_pools                    3                    in memory undo pools

IMU的使用信息，如提交次数可以通过V$SYSSTAT视图查询：

sys@TQGZS> select name,value from v$sysstat where name like '%commits';
NAME                                  VALUE
------------------------------ -------------
usercommits                           2877
IMUcommits                            1549

新的内存Buffer通过In Memory Undo Latch来进行保护：

sys@TQGZS> select name,gets,misses,immediate_gets,sleeps
    from v$latch_children where name like '%undo latch';
NAME                                         GETS     MISSES IMMEDIATE_GETS    SLEEPS
------------------------------           ---------- ----------     --------------                   ----------
In memory undolatch                   0         0              0                                    0
In memory undolatch                   0         0              0                                    0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undo latch                   0         0             0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   0         0              0                                   0
In memory undolatch                   4         0              2                                   0
In memory undolatch                 214       0             25                                 0
In memory undolatch                6118       0           3064                             0
In memory undolatch                4230       0           1084                             0
In memory undolatch               39583       0          2842                             0
18 rows selected.

除了前面提到的，还有几个隐含参数与IMU有关：
·_recursive_imu_transactions：控制递归事务是否使用IMU，该参数缺省值为False；

sys@TQGZS> @GetHidPar.sql 
Enter value for par: _recursive_imu_transactions
old   4: AND x.ksppinm LIKE '%&par%'
new   4: AND x.ksppinm LIKE '%_recursive_imu_transactions%'
NAME                                                     VALUE                       DESCRIB
------------------------------             ---------------------     ---------------------------------------------
_recursive_imu_transactions      FALSE               recursive transactions may be IMU

·_db_writer_flush_imu：控制是否允许DBWR将IMU事务的降级为常规事务，并执行UNDO SEGMENT的写出操作，缺省值为TRUE。

sys@TQGZS> @GetHidPar.sql 
Enter value for par: _db_writer_flush_imu
old   4: AND x.ksppinm LIKE '%&par%'
new   4: AND x.ksppinm LIKE '%_db_writer_flush_imu%'
NAME                          VALUE               DESCRIB
------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------
_db_writer_flush_imu          TRUE                If FALSE, DBWR will not downgrade IMU txns for AGING

此外，在RAC环境中，IMU不被支持。

经过不同版本Oracle技术的不断演进，Oracle的内存管理已经和以前大为不同，现在Buffer Cache、Shared Pool、Log Buffer的内容正在不断交换渗透，Redo、Undo数据都可以部分地存储在共享池中，Oracle 11g的Result Cache也被记录在Shared Pool当中。