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物理读之LRU（最近最少被使用）的深入解析 (解释LRU_FLAG的含义)

来源：互联网 发布：英语口语测试软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/17 18:47

物理读之LRU（最近最少被使用）的深入解析


转载请注明出处：

http://blog.csdn.net/guoyjoe/article/details/38264883


一组LRU链表包括LRU主链，LRU辅助链，LRUW主链，LRUW辅助链，称为一个WorkSet(工作组)如下图：

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. sys@ZMDB> select CNUM_SET,CNUM_REPL,ANUM_REPL,CNUM_WRITE,ANUM_WRITE from x$kcbwds where CNUM_SET>0;  
  2.   
  3.   CNUM_SET  CNUM_REPL  ANUM_REPL CNUM_WRITE ANUM_WRITE  
  4. ---------- ---------- ---------- ---------- ----------  
  5.      15221      15221       3796          0          0  
  6.      15221      15221       3783          0          0  

CNUM_SET:工作组总的buffer总数量

 CNUM_REPL:工作组中LRU的buffer总数量（主LRU+辅LRU）

 ANUM_REPL:工作组中辅LRU总BUFFER的数量

通过隐含参数查到BUFFER的总的个数是30442，正好与上面的CNUM_SET=15221+15221

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  1. sys@ZMDB> @?/rdbms/admin/show_para   
  2. Enter value for p: _db_block_buffers  
  3. old  12:     AND upper(i.ksppinm) LIKE upper('%&p%')  
  4. new  12:     AND upper(i.ksppinm) LIKE upper('%_db_block_buffers%')  
  5.   
  6. P_NAME                                   P_DESCRIPTION                                      P_VALUE                        ISDEFAULT ISMODIFIED ISADJ  
  7. ---------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------------ --------- ---------- -----  
  8. _db_block_buffers                        Number of database blocks cached in memory: hidden 30442                          TRUE      FALSE        FALSE  
  9.                                           Parameter  

我们用以下语句查下数据库中buffer所在LRU的状态

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  1. sys@ZMDB> select lru_flag,count(*) from x$bh group by lru_flag;  
  2.   
  3.   LRU_FLAG   COUNT(*)  
  4. ---------- ----------  
  5.          6        208  
  6.          2         10  
  7.          4       7122  
  8.          8      15199  
  9. 0   7646  

我们对LRU_FLAG=6，2，4，8，0等做出解释，举个例子，对于6是什么含义呢？

首先要在x$bh中找到lru_flag=6的任意的一个BUFFER

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. sys@ZMDB> select LRU_FLAG,LOWER(BA)from x$bh where lru_flag=6 and rownum=1;  
  2.   
  3.   LRU_FLAG LOWER(BA)  
  4. ---------- ----------------  
  5.          6 0000000081dae000  

DUMP buffer_cache中BH信息，如下命令：

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. sys@ZMDB> alter session set events'immediate trace name buffers level 1';  
  2.   
  3. Session altered.  
  4. ys@ZMDB> col value for a85  
  5. sys@ZMDB> select * from v$diag_info where name='Default Trace File';  
  6.   
  7.    INST_ID NAME                                               VALUE  
  8. ---------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------  
  9. 1   Default Trace File                                 /u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13235.trc  

通过BA=81dae000搜索trace文件，

/u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13235.trc

得到如下内容：

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  1. BH (0x81fe7e38) file#: 1 rdba: 0x0040ace1 (1/44257) class: 1 ba: 0x81dae000  
  2.   set: 6 pool: 3 bsz: 8192 bsi: 0 sflg: 1 pwc: 0,25  
  3.   dbwrid: 0 obj: 421 objn: 423 tsn: 0 afn: 1 hint: f  
  4.   hash: [0x9ef9d710,0x853f8da8] lru: [0x81fe7df0,0x81fe8050]  
  5.   lru-flags: moved_to_tail on_auxiliary_list  
  6.   ckptq: [NULL] fileq: [NULL] objq: [NULL] objaq: [NULL]  
  7.   st: CR md: NULL fpin: 'kdswh06: kdscgr' tch: 1  
  8.   cr: [scn: 0x0.80350f4d],[xid: 0x0.0.0],[uba: 0x0.0.0],[cls: 0x0.80350f4d],[sfl: 0x0],[lc: 0x0.8034c532]  
  9.   flags: block_written_once redo_since_read  

LRU_FLAG=6的意思是lru-flags:moved_to_tail on_auxiliary_list，就是向LRU的辅助链表的尾部移动，这有可能是SMON从LRU的主链表上的非脏块、TCH<=1并且状态是非PIN的BUFFER被挂接到LRU辅助链表的尾部。

根据以上的方法同理可以解释出LRU_FLAG的含义：

LRU_FLAG

0==>LRU-主链冷端的头部，这个比较特殊他在DUMP没有显示LRU_FLAG


2==>LRU-主链冷端的尾部，lru-flags:moved_to_tail

 

4==>LRU-辅助链,lru-flags:on_auxiliary_list

 

6==>LRU-辅助链的尾部，lru-flags:moved_to_tail on_auxiliary_list

 

8==>LUR-主链热端，lru-flags:hot_buffer

 

当发生物理读时，Oracle会从LRU辅助链表找空闲的BUFFER，然后把LRU辅助的链上的BUFFER挂接到LRU主链的冷端头，实验如下：

首先要保证有LRU辅助链上的BUFFER,即有LRU_FLAG=6或LRU_FLAG=4,如果数据库刚刚启来，可能没有LRU_FLAG=6、LRU_FLAG=4，那需要做大量的物理读操作，才会有LRU_FLAG=6或LRU_FLAG=4

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. sys@ZMDB> alter system flush buffer_cache;  
  2.   
  3. System altered.  
  4.   
  5. sys@ZMDB> select lru_flag,count(*) from x$bh group by lru_flag;  
  6.   
  7.   LRU_FLAG   COUNT(*)  
  8. ---------- ----------  
  9.          6        208  
  10.          4      30009  
  11.          0          2  

第一次DUMP整个BUFFER CACHE:

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. sys@ZMDB> alter session set events'immediate trace name buffers level 1';  
  2. /u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13480.trc  

发生物理读

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  1. gyj@ZMDB> conn gyj/gyj  
  2. Connected.  
  3. gyj@ZMDB> set autot on;  
  4. gyj@ZMDB> select id,name, dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) file#,dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) block# from gyj_t1 where id=1;  
  5.   
  6.         ID NAME                                FILE#     BLOCK#  
  7. ---------- ------------------------------ ---------- ----------  
  8.          1 gyj1                                    7        139  
  9.   
  10. Execution Plan  
  11. ----------------------------------------------------------  
  12. Plan hash value: 59758809  
  13.   
  14. ----------------------------------------------------------------------------  
  15. | Id  | Operation         | Name   | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  16. ----------------------------------------------------------------------------  
  17. |   0 | SELECT STATEMENT  |        |     1 |    14 |    68   (0)| 00:00:01 |  
  18. |*  1 |  TABLE ACCESS FULL| GYJ_T1 |     1 |    14 |    68   (0)| 00:00:01 |  
  19. ----------------------------------------------------------------------------  
  20.   
  21. Predicate Information (identified by operation id):  
  22. ---------------------------------------------------  
  23.   
  24.    1 - filter("ID"=1)  
  25.   
  26.   
  27. Statistics  
  28. ----------------------------------------------------------  
  29.           1  recursive calls  
  30.           1  db block gets  
  31.         254  consistent gets  
  32.         248  physical reads  
  33.           0  redo size  
  34.         733  bytes sent via SQL*Net to client  
  35.         523  bytes received via SQL*Net from client  
  36.           2  SQL*Net roundtrips to/from client  
  37.           0  sorts (memory)  
  38.           0  sorts (disk)  
  39.           1  rows processed  
  40.   
  41. sys@ZMDB> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=7 and dbablk=139;  
  42.   
  43.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  44. ---------- ---------------- ----------  
  45.          0 000000007d1b2000          1  
  46.          4 0000000078558000          0  
  47.          4 0000000085f68000          0  

物理读完成后，再次dump整个buffer cache,

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  1. sys@ZMDB> alter session set events'immediate trace name buffers level 1';  
  2.   
  3. /u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13511.trc  

拿BA=7d1b2000,搜索第一次DUMP的trace文件

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13480.trc  
  2.   
  3. BH (0x7d3e8098) file#: 3 rdba: 0x00c0586b (3/22635) class: 34 ba: 0x7d1b2000  
  4.   set: 5 pool: 3 bsz: 8192 bsi: 0 sflg: 1 pwc: 0,25  
  5.   dbwrid: 0 obj: -1 objn: 0 tsn: 2 afn: 3 hint: f  
  6.   hash: [0x9efa7570,0x9efa7570] lru: [0x7f7f5d30,0x7d3e8050]  
  7.   lru-flags: on_auxiliary_list  
  8.   ckptq: [NULL] fileq: [NULL] objq: [NULL] objaq: [NULL]  
  9.   st: FREE md: NULL fpin: 'ktuwh03: ktugnb' tch: 0 lfb: 33  
  10.   flags:  

拿BA=7d1b2000,搜索第二次DUMP的trace文件

[html] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /u01/app/oracle/diag/rdbms/zmdb/zmdb/trace/zmdb_ora_13511.trc  
  2.   
  3. BH (0x7d3e8098) file#: 7 rdba: 0x01c0008b (7/139) class: 1 ba: 0x7d1b2000  
  4.   set: 5 pool: 3 bsz: 8192 bsi: 0 sflg: 1 pwc: 0,25  
  5.   dbwrid: 0 obj: 22919 objn: 19567 tsn: 7 afn: 7 hint: f  
  6.   hash: [0x787e4bd8,0x9e4cda50] lru: [0x7f7f5d30,0x7d3e8050]  
  7.   ckptq: [NULL] fileq: [NULL] objq: [0x9a88e518,0x7d3e8078] objaq: [0x9a88e508,0x7d3e8088]  
  8.   st: XCURRENT md: NULL fpin: 'kdswh11: kdst_fetch' tch: 1  
  9.   flags: only_sequential_access  
  10.   LRBA: [0x0.0.0] LSCN: [0x0.0] HSCN: [0xffff.ffffffff] HSUB: [65535]  

从上面的两个trace可以得出结论ba: 0x7d1b2000

从lru-flags: on_auxiliary_list(LRU_FLAG=4)到LRU-主链冷端的头部，这个比较特殊在DUMP没有显示LRU_FLAG(LRU_FLAG=0)

 

观察LRU TCH>=2时冷端移到热端

 

1、BUFFER手动设为100M

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  1. ALTER SYSTEM SET memory_max_target=0 scope=spfile;  
  2.   ALTER SYSTEM SET memory_target=0;  
  3.  alter system set sga_target=0;  
  4.   
  5.    
  6. create table gyj1_t80 (id int,name char(2000));  
  7.   
  8. create table gyj2_t80 (id int,name char(2000));  
  9.   
  10. begin  
  11.   for i in 1 .. 30000  
  12.   loop  
  13.     insert into gyj1_t80 values(i,'gyj'||i);  
  14.  commit;  
  15.  end loop;  
  16. end;  
  17. /  
  18.   
  19. SQL> SQL> select bytes/1024/1024||'M' from dba_segments where segment_name='GYJ1_T80' and owner='GYJ';  
  20.   
  21. BYTES/1024/1024||'M'  
  22. -----------------------------------------  
  23. 80M  
  24.   
  25.   
  26. begin  
  27.   for i in 1 .. 30000  
  28.   loop  
  29.     insert into gyj2_t80 values(i,'gyj'||i);  
  30.  commit;  
  31.  end loop;  
  32. end;  
  33. /  
  34.   
  35.   
  36. create index idx_gyj1_t80m on gyj1_t80(id);  
  37.   
  38. create index idx_gyj2_t80m on gyj2_t80(id);  
  39.   
  40. SQL> show user;  
  41. USER is "GYJ"  
  42. SQL> conn / as sysdba  
  43. Connected.  
  44. SQL> shutdown immediate;  
  45. Database closed.  
  46. Database dismounted.  
  47. ORACLE instance shut down.  
  48. SQL> startup  
  49. ORACLE instance started.  

第一次dump

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  1. SQL> alter session set events'immediate trace name buffers level 1';  
  2.   
  3. Session altered.  
  4.   
  5.   
  6. SQL> select * from v$diag_info where name='Default Trace File';  
  7.   
  8.    INST_ID NAME  
  9. ---------- --------------------  
  10. VALUE  
  11. --------------------------------------------------------------------------------  
  12.          1 Default Trace File  
  13. /u01/app/oracle/diag/rdbms/jfdb/jfdb/trace/jfdb_ora_7210.trc  

发生一个物理读走索引

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  1. set autot on  
  2. select id,name,dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) file#,dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) block# from gyj1_t80 where id=1;  
  3.   
  4.   
  5. SQL> select id,name,dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) file#,dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) block# from gyj1_t80 where id=1;  
  6.   
  7.         ID NAME                      FILE#     BLOCK#  
  8. ---------- -------------------- ---------- ----------  
  9.          1 gyj1                          5        581  
  10.   
  11.   
  12. select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  13. SQL> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH, decode(state,0,'free',1,'xcur',2,'scur'  
  14.   2   ,3,'cr', 4,'read',5,'mrec',6,'irec',7,'write',8,'pi', 9,'memory',10,'mwrite',11,  
  15.   3  'donated', 12,'protected',  13,'securefile', 14,'siop',15,'recckpt', 16, 'flashf  
  16.   4  ree',  17, 'flashcur', 18, 'flashna')  from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  17.   
  18.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH DECODE(STA  
  19. ---------- ---------------- ---------- ----------  
  20.          0 000000009fca8000          1 xcur  
  21.   
  22.   
  23. SQL> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  24.   
  25.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  26. ---------- ---------------- ----------  
  27.          0 000000009fca8000          5  
  28.   
  29.   
  30.   
  31.   
  32. SQL> set autot traceonly;  
  33. SQL>  select /*+ index(G) */ count(name) from gyj1_t80 G where id<=8000;  
  34.   
  35.   
  36. SQL> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  37.   
  38.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  39. ---------- ---------------- ----------  
  40.          0 000000009fca8000          6  

再次发生物理读，此时LRU_FLAG=0变为8，同时TCH=8重置为0

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  1. SQL> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  2.   
  3.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  4. ---------- ---------------- ----------  
  5.          0 000000009fca8000          8  
  6.   
  7. SQL> select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  8.   
  9.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  10. ---------- ---------------- ----------  
  11.          8 000000009fca8000          0  
  12.   
  13.   
  14. BH (0x9ffe02a8) file#: 5 rdba: 0x01400245 (5/581) class: 1 ba: 0x9fca8000  
  15.   set: 5 pool: 3 bsz: 8192 bsi: 0 sflg: 2 pwc: 15,19  
  16.   dbwrid: 0 obj: 13537 objn: 13537 tsn: 5 afn: 5 hint: f  
  17.   hash: [0xb6a86de0,0xb6a86de0] lru: [0x9ffe0260,0x9ffe9a60]  
  18.   lru-flags: hot_buffer  
  19.   ckptq: [NULL] fileq: [NULL] objq: [0x9ffe0618,0x9ffe0028] objaq: [0x9ffe0628,0x9ffe0038]  
  20.   st: XCURRENT md: NULL fpin: 'kdswh05: kdsgrp' tch: 0  
  21.   flags:  
  22.   LRBA: [0x0.0.0] LSCN: [0x0.0] HSCN: [0xffff.ffffffff] HSUB: [65535]  

当TCH=0时，再发生大量物理读，地址为9fca8000的BUFFER就被重用了，彻底从BUFFER消失

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  1. SQL>  select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  2.   
  3.   LRU_FLAG LOWER(BA)               TCH  
  4. ---------- ---------------- ----------  
  5.          8 000000009fca8000          0  
  6.   
  7. SQL>  select LRU_FLAG,lower(BA),TCH from x$bh where file#=5 and dbablk=581;  
  8. no rows selected   


通过实验，我们更清楚地了解到物理读LRU的基本流程，可以进一步理解物理读内部的LRU算法。


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