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Oracle認(rèn)證：Oracle內(nèi)存結(jié)構(gòu)研究-PGA篇
一、概述
SGA，PGA，UGA都是Oracle管理的內(nèi)存區(qū)。
SGA(System Global Area)，即系統(tǒng)全局區(qū)，Oracle中最重要的內(nèi)存區(qū)。
PGA(Process Global Area)，即程序全局區(qū)，一個進(jìn)程的專用的內(nèi)存區(qū)。
UGA(User Global Area)，即用戶全局區(qū)，與特定的會話相關(guān)聯(lián)。
專用服務(wù)器連接模式，UGA在PGA中分配。
共享服務(wù)器連接模式，UGA在SGA中的Large Pool中分配。
如果采用專用服務(wù)器連接模式，PGA中包含UGA，其他區(qū)域用來排序，散列和位圖合并。
簡單來講，PGA=UGA+排序區(qū)+散列區(qū)+位圖合并區(qū)。
二、PGA的管理模式
PGA分兩種管理模式：
1) 手動PGA內(nèi)存管理，用戶指定排序區(qū)和散列區(qū)所使用的內(nèi)存，每個連接使用相同的內(nèi)存。
2) 自動PGA內(nèi)存管理，告訴Oracle可以使用的PGA的總量，由Oraclce根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載決定具體分配。
9iR1時默認(rèn)為手動PGA內(nèi)存管理，9iR2以后默認(rèn)為自動PGA內(nèi)存管理。
PGA內(nèi)存可以動態(tài)擴(kuò)大和回收。
PGA內(nèi)存管理模式由WORKAREA_SIZE_POLICY控制。
1) 設(shè)為MANUAL，啟用手動內(nèi)存管理。
2) 設(shè)為AUTO，并且PGA_AGGREGATE_TARGET不為0時，啟用自動內(nèi)存管理。
三、手動PGA內(nèi)存管理
有三個參數(shù)對PGA影響最大。
SORT_AREA_SIZE：對信息排序所用的內(nèi)存總量
SORT_AREA_RETAINED_SIZE：排序后在內(nèi)存中保存排序信息的內(nèi)存總量。
HASH_AREA_SIZE：存儲散列列表所用的內(nèi)存量。
下面對這三個參數(shù)進(jìn)行說明：
1) SORT_AREA_SIZE：
如果SORT_AREA_SIZE設(shè)為512KB，SORT_AREA_RETAINED_SIZE也為512KB，則Oracle使用512KB的內(nèi)存進(jìn)行排序，排序后所有數(shù)據(jù)都留在內(nèi)存中。
2) SORT_AREA_RETAINED_SIZE：
如果SORT_AREA_SIZE設(shè)為512KB，SORT_AREA_RETAINED_SIZE設(shè)為384KB，則Oracle使用512KB的內(nèi)存進(jìn)行排序，然后保留384KB的已排序數(shù)據(jù)，另外512KB-384KB=128KB的已排序數(shù)據(jù)會寫到臨時表空間中。
如果SORT_AREA_RETAINED_SIZE沒有設(shè)置，則它的值為0，但是實(shí)際保留的排序數(shù)據(jù)和SORT_AREA_SIZE相同。
3) HASH_AREA_SIZE：
一個大集合和另個集合進(jìn)行連接時，會用到HASH_AREA_SIZE參數(shù)。較小的 表會放到這部分內(nèi)存中作為驅(qū)動表，然后大表進(jìn)行探索(PROBE)操作進(jìn)行連接。如果HASH_AREA_SIZE過小會影響兩個集合(表)連接時的性能。
注意點(diǎn)：
1) 如果需要排序的數(shù)據(jù)量大于SORT_AREA_SIZE，Oracle會分批進(jìn)行排序。把當(dāng)前已排序的數(shù)據(jù)保存到臨時表空間中，然后對剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。最后，還會對這些保存在臨時表空間中的已排序數(shù)據(jù)再進(jìn)行排序，因為每次保存到臨時表空間中的已排序數(shù)據(jù)只是部分?jǐn)?shù)據(jù)的排序，對整體需排序的數(shù)據(jù)來說只是部分局部有序。
2) *_AREA_SIZE只是對某個操作的限制，一個查詢可能有多個操作，每個操作都有自己的內(nèi)存區(qū)。如果SORT_AREA_SIZE設(shè)為5MB，一個查詢可能會有10個排序操作，這樣一個查詢會占用50MB的排序內(nèi)存。
3) 3，*_AREA_SIZE內(nèi)存的分配是按需分配。如果一個查詢需要5MB內(nèi)存進(jìn)行排序，就算分配1G的SORT_AREA_SIZE也不會全部使用，只會使用需要的5MB的內(nèi)存量。
四、自動PGA內(nèi)存管理
要啟用自動PGA內(nèi)存管理，設(shè)置下列參數(shù)：
1，WORKAREA_SIZE_POLICY=AUTO
2，PGA_AGGREGATE_TARGET=非零
有關(guān)PGA_AGGREGATE_TARGET：
1) PGA_AGGREGATE_TARGET是一個目標(biāo)值。連接數(shù)少的時候?qū)嶋H分配PGA內(nèi)存會比它要小。連接數(shù)多的時候?qū)嶋H分配的PGA內(nèi)存會比它要大，但是Oracle會努力保持總PGA保持在PGA_AGGREGATE_TARGET值內(nèi)。
例如，PGA_AGGREGATE_TARGET 設(shè)為300MB。5個用戶連接時，每個用戶可能分配10MB的PGA內(nèi)存，共分配50MB的PGA內(nèi)存。300個用戶連接時每個用戶可能分配1.3MB的 PGA內(nèi)存，共分配390MB的PGA內(nèi)存。當(dāng)用戶連接多時，Oracle會降低每個用戶的PGA內(nèi)存使用量。
2) 一個串行查詢(非并行查詢)可能包括多個排序/散列操作，每個排序/散列操作最多使用5%的PGA內(nèi)存。
3) 一個并行查詢最多可用到30%的PGA內(nèi)存，無論有多少并行進(jìn)程。
五、手動PGA內(nèi)存管理與自動PGA內(nèi)存管理
自動PGA內(nèi)存管理相對于手動PGA內(nèi)存管理有很多優(yōu)點(diǎn)
1， 當(dāng)用戶連接少時
a) 手動PGA內(nèi)存管理不管有多少可用內(nèi)存都按照預(yù)設(shè)值進(jìn)行分配。比如當(dāng)前空閑內(nèi)存為300MB，連接需要10MB的內(nèi)存進(jìn)行排序，而我們設(shè)定的排序區(qū)大小為5MB，導(dǎo)致雖然有足夠的空閑內(nèi)存卻無法分配給當(dāng)前連接，造成執(zhí)行效率低下。
b) 自動PGA內(nèi)存管理會根據(jù)當(dāng)前空閑內(nèi)存來進(jìn)行分配。當(dāng)空閑內(nèi)存為300MB，當(dāng)前用戶需要10MB內(nèi)存進(jìn)行排序，Oracle就會分配10MB內(nèi)存給當(dāng)前用戶。
2， 當(dāng)用戶連接多時
a) 手動PGA內(nèi)存管理會完全按照預(yù)設(shè)值分配內(nèi)存。如果物理內(nèi)存總量為1G，排序區(qū)設(shè)為5MB，當(dāng)有300個用戶連接時，Oracle會分配1.5G的內(nèi)存，這已經(jīng)超過了我們的實(shí)際物理內(nèi)存!
b) 自動PGA內(nèi)存管理會根據(jù)當(dāng)前連接情況進(jìn)行分配。如果物理內(nèi)存總量為1G，PGA_AGGREGATE_TARGET為300MB，當(dāng)用戶數(shù)從10升到 300時，每個用戶連接的內(nèi)存會從滿足需要的10MB慢慢減少到1.3MB，雖然最后總量也會超過PGA_AGGREGATE_TARGET，但比起手動 PGA內(nèi)存管理要好很多了。
什么時候使用自動PGA內(nèi)存管理?什么時候使用手動PGA內(nèi)存管理?
白天系統(tǒng)正常運(yùn)行時適合使用自動PGA內(nèi)存管理，讓Oracle根據(jù)當(dāng)前負(fù)載自動管理、分配PGA內(nèi)存。
夜里用戶數(shù)少、進(jìn)行維護(hù)的時候可以設(shè)定當(dāng)前會話使用手動PGA內(nèi)存管理，讓當(dāng)前的維護(hù)操作獲得盡可能多的內(nèi)存，加快執(zhí)行速度。
如：服務(wù)器平時運(yùn)行在自動PGA內(nèi)存管理模式下，夜里有個任務(wù)要大表進(jìn)行排序連接后更新，就可以在該操作session中臨時更改為手動PGA內(nèi)存管理，然后分配大的SORT_AREA_SIZE和HASH_AREA_SIZE(50%甚至80%內(nèi)存，要確保無其他用戶使用)，這樣能大大加快系統(tǒng)運(yùn)行速度，又不影響白天高峰期對系統(tǒng)造成的影響。
六、操作命令
系統(tǒng)級更改：
ALTER SYSTEM SET WORKAREA_SIZE_POLICY = {AUTO | MANAUL};
ALTER SYSTEM SET PGA_AGGREGATE_TARGET=100000000;
ALTER SYSTEM SET SORT_AREA_SIZE = 65536 SCOPE = SPFILE;
ALTER SYSTEM SET HASH_AREA_SIZE = 65536 SCOPE = SPFILE;
會話級更改
ALTER SESSION SET WORKAREA_SIZE_POLICY = {AUTO | MANAUL};
ALTER SESSION SET SORT_AREA_SIZE = 65536;
ALTER SESSION SET HASH_AREA_SIZE = 65536;
七、學(xué)以致用
1，排序區(qū)：
pga_aggregate_target為100MB，單個查詢能用到5%也就是5MB時排序所需時間
SQL> create table sorttable as select * from all_objects;
表已創(chuàng)建。
SQL> insert into sorttable (select * from sorttable);
已創(chuàng)建49735行。
SQL> insert into sorttable (select * from sorttable);
已創(chuàng)建99470行。
SQL> set timing on;
SQL> set autotrace traceonly;
SQL> select * from sorttable order by object_id;
已選擇198940行。
已用時間: 00: 00: 50.49
Session級修改排序區(qū)為30mb所需時間
SQL> ALTER SESSION SET WORKAREA_SIZE_POLICY = MANUAL;
會話已更改。
已用時間: 00: 00: 00.02
SQL> ALTER SESSION SET SORT_AREA_SIZE = 30000000;
會話已更改。
已用時間: 00: 00: 00.01
SQL> select * from sorttable order by object_id;
已選擇198940行。
已用時間: 00: 00: 10.76
可以看到所需時間從50.49秒減少到10.31秒，速度提升很明顯。
2，散列區(qū)：
pga_aggregate_target為100MB，單個查詢能用到5%也就是5MB時表連接所需時間
SQL> select /*+ use_hash(tb1 tb2)*/ * from sorttable tb1,sorttable tb2 where tb1.object_id=tb2.object_id;
已選擇49735行。
已用時間: 00: 00: 40.50
Session級修改散列區(qū)為30mb所需時間
SQL> ALTER SESSION SET WORKAREA_SIZE_POLICY = MANUAL;
會話已更改。
已用時間: 00: 00: 00.01
SQL> ALTER SESSION SET HASH_AREA_SIZE = 30000000;
會話已更改。
已用時間: 00: 00: 00.01
SQL> select /*+ use_hash(tb1 tb2)*/ * from sorttable tb1,sorttable tb2 where tb1.object_id=tb2.object_id;
已選擇49735行。
已用時間: 00: 00: 04.47
所需時間由40.50秒提升到4.47秒，效果同樣很明顯。
備注：以上實(shí)驗皆執(zhí)行全表掃描保證相關(guān)表讀入緩沖區(qū)中，避免因數(shù)據(jù)沒讀入緩存造成誤差。
結(jié)論：在9iR2版以后，PGA不再像以前那樣困擾DBA了，Oracle會幫我們做好PGA的分配。但這并不意味著DBA不需要深入了解PGA了，掌握PGA并根據(jù)適當(dāng)應(yīng)用會讓工作如虎添翼。
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