buffer cache 的學習

buffer cache 的概念以及作用：

buffer cache用來存放從數據文件讀取來的數據的一個copy，buffer中存放最近被使用的數據，並使用LRU算法來管理，oracle 使用Buffer Touch Counts，來代替頻繁的移動鏈表。oracle使用buffer cache 的目的有一下兩點：

1.優化物理I/O

數據庫在buffer cache更新數據庫並且在redo log buffer 中存放原數據的改變。。。。當commit之後，redo log buffer中的數據會馬上寫入磁盤但是buffer cache不會馬上寫到磁盤中。這樣就能避免頻繁的讀寫磁盤的物理I/O

2.保持頻繁的讀寫cache並且減少對磁盤的寫操作。。。

數據庫可以通過讀取buffer cache 代替讀取物理磁盤改善性能。

buffer 的狀態

Unused（未使用的）：這類buffer 從來沒被使用過，所以也最容易被使用。

Clean(乾淨的)：這類buffer的數據是乾淨的，就是已經存在檢查點，被寫入到了磁盤。所以這類buffer也容易使用，不需要設置檢查點。

dirty(髒的):這類buffer中的數據是髒數據，當要使用這部分buffer是必須設置檢查點，將數據寫入到磁盤中,才能使用.

當buffer cache 真在被使用時，它就被pin住了。。。

buffer 的模式

Current mode（當前模型）： current mode get 也稱爲 db block get, 它是檢索目前存在於cache中的數據塊。比如說：一個沒有提交的事務更新了一個數據塊中的兩條數據，此時 db block get檢索數據就會檢索到兩條已經更新的數據。一般會出現在更新語句中。

Consistent mode（一致性模式）：consistent mode 是檢索數據塊的一致性讀，這個模式有可能會使用undo data。比如說：一個沒有提交的事務更新了一個數據庫中的兩條數據，此時當其它用戶查詢這兩條數據時，Oracle會使用undo data還原出這個數據庫一致性讀的狀態，並不包含當前更新了的數據（consistent read clone）。

buffer 寫入數據到磁盤：

DBWn 進程階段性將LRU末端的髒數據寫入磁盤中，一般觸發Oracle寫入進程在以下的情況中：

A server process cannot find clean buffers for reading new blocks into the database buffer cache.
The database must advance the checkpoint, which is the position in the redo thread from which instance recovery must begin.
Tablespaces are changed to read-only status or taken offline.

預測buffer cache 的大小對物理I/O的影響，可以使用 V$DB_CACHE_ADVICE

SELECT size_for_estimate, buffers_for_estimate, estd_physical_read_factor, estd_physical_reads
   FROM V$DB_CACHE_ADVICE
   WHERE name          = 'DEFAULT'
     AND block_size    = (SELECT value FROM V$PARAMETER WHERE name = 'db_block_size')
     AND advice_status = 'ON';

根據執行上面語句,我們可以看到當buffer cache 爲272M時，而不是304M時，物理讀會增加1.74倍或者是74%，所以不建議設置buffer cache爲212M。

當buffer cache 增加到334M時，物理讀會減少7%，所以當SGA_MAX設置允許的情況下，建議增加buffer cache的大小。

Estd Phys    Estd Phys
 Cache Size (MB)      Buffers Read Factor        Reads
---------------- ------------ ----------- ------------
              30        3,802       18.70  192,317,943      10% of Current Size 
              60        7,604       12.83  131,949,536
              91       11,406        7.38   75,865,861
             121       15,208        4.97   51,111,658
             152       19,010        3.64   37,460,786
             182       22,812        2.50   25,668,196
             212       26,614        1.74   17,850,847
             243       30,416        1.33   13,720,149
             273       34,218        1.13   11,583,180
             304       38,020        1.00   10,282,475      Current Size 
             334       41,822         .93    9,515,878
             364       45,624         .87    8,909,026
             395       49,426         .83    8,495,039
             424       53,228         .79    8,116,496
             456       57,030         .76    7,824,764
             486       60,832         .74    7,563,180
             517       64,634         .71    7,311,729
             547       68,436         .69    7,104,280
             577       72,238         .67    6,895,122
             608       76,040         .66    6,739,731      200% of Current Size

計算buffer cache 的命中率

1.計算buffer cache 命中率所需要的一些資料如下

Statistic	Description
`consistent gets from cache`	Number of times a consistent read was requested for a block from the buffer cache.
`db block gets from cache`	Number of times a CURRENT block was requested from the buffer cache.
`physical reads cache`	Total number of data blocks read from disk into buffer cache.

Example 7-1 Calculating the Buffer Cache Hit Ratio

SELECT NAME, VALUE
  FROM V$SYSSTAT
WHERE NAME IN ('db block gets from cache', 'consistent gets from cache', 'physical reads cache');

Using the values in the output of the query, calculate the hit ratio for the buffer cache with the following formula:

1 - (('physical reads cache') / ('consistent gets from cache' + 'db block gets from cache'))

計算命中率的sql  如下

select db_block_gets,consistent_gets,physical_read,1 - (physical_read / (db_block_gets + consistent_gets))

  from (
        SELECT max(decode(name, 'db block gets from cache', value, null)) as db_block_gets,
               max(decode(name, 'consistent gets from cache', value, null)) as consistent_gets,
               max(decode(name, 'physical reads cache', value, null)) as physical_read
          FROM V$SYSSTAT
         WHERE NAME IN ('db block gets from cache','consistent gets from cache','physical reads cache')
        
        );

根據oracle文檔，buffer cache命中率保持在98%以上比較好。。。。。。

V$BH顯示出了當前在SGA中佔用數據塊的對象，可以確定每個Segment使用了多少內存空間。

Oracle提供了兩種方法：

Method 1

The following query counts the number of blocks for all segments that reside in the buffer cache at that point in time. Depending on buffer cache size, this might require a lot of sort space.

COLUMN OBJECT_NAME FORMAT A40
COLUMN NUMBER_OF_BLOCKS FORMAT 999,999,999,999

SELECT o.OBJECT_NAME, COUNT(*) NUMBER_OF_BLOCKS
     FROM DBA_OBJECTS o, V$BH bh
    WHERE o.DATA_OBJECT_ID = bh.OBJD
      AND o.OWNER         != 'SYS'
    GROUP BY o.OBJECT_NAME
    ORDER BY COUNT(*);

Method 2

Use the following steps to determine the percentage of the cache used by an individual object at a given point in time:

Find the Oracle Database internal object number of the segment by entering the following query:
```
SELECT DATA_OBJECT_ID, OBJECT_TYPE
  FROM DBA_OBJECTS 
 WHERE OBJECT_NAME = UPPER('segment_name'); 
```
Because two objects can have the same name (if they are different types of objects), use the OBJECT_TYPE column to identify the object of interest.
Find the number of buffers in the buffer cache for SEGMENT_NAME:
```
SELECT COUNT(*) BUFFERS 
  FROM V$BH
 WHERE OBJD = data_object_id_value; 
```
where data_object_id_value is from step 1.

Find the number of buffers in the instance:

SELECT NAME, BLOCK_SIZE, SUM(BUFFERS)
  FROM V$BUFFER_POOL
 GROUP BY NAME, BLOCK_SIZE
 HAVING SUM(BUFFERS) 0;

Calculate the ratio of buffers to total buffers to obtain the percentage of the cache currently used by SEGMENT_NAME:
```
% cache used by segment_name = [buffers(Step2)/total buffers(Step3)] 
```

v$db_cache_advice 表結構如下：

列名	數據類型	說明
`ID`	`NUMBER`	緩衝池標識號（從1到8，1-6對應於DB_nK_CACHE_SIZE，DB_CACHE_SIZE與系統標準塊尺寸的序號相關，如DB_BLOCK_SIZE爲8K，則DB_CACHE_SIZE的標識號爲3（2,4,8…）。7是DB_KEEP_CACHE_SIZE，8是DB_RECYCLE_CACHE_SIZE）
`NAME`	`VARCHAR2(20)`	緩衝池名稱
`BLOCK_SIZE`	`NUMBER`	該池中的緩衝區的塊大小（以字節爲單位）。可能的值：標準塊大小，2的冪非標準的塊大小, `2048`, `4096`, `8192`,`16384`, `32768`.
`ADVICE_STATUS`	`VARCHAR2(3)`	建議器狀態：ON表示建議器在運行，OFF表示建議器已經關閉。當建議器關閉了，視圖中的數據是上一次打開所統計得出的
`SIZE_FOR_ESTIMATE`	`NUMBER`	預測性能數據的Cache大小（M爲單位）
`SIZE_FACTOR`	`NUMBER`	預測的Cache大小因子（即與當前大小的比例）
`BUFFERS_FOR_ESTIMATE`	`NUMBER`	預測性能數據的Cache大小（緩衝塊數）
`ESTD_PHYSICAL_READ_FACTOR`	`NUMBER`	這一緩衝大小時，物理讀因子，它是如果緩衝大小爲SIZE_FOR_ESTIMATE時，建議器預測物理讀數與當前實際物理讀數的比率值。如果當前物理讀數爲0，這個值爲空。
`ESTD_PHYSICAL_READS`	`NUMBER`	如果緩衝大小爲SIZE_FOR_ESTIMATE時，建議器預測物理讀數。
`ESTD_PHYSICAL_READ_TIME`	`NUMBER`	當緩衝池的大小爲size_for_estimate時需要的物理讀的時間。
`ESTD_PCT_OF_DB_TIME_FOR_READS`	`NUMBER`	當緩衝池爲size_for_estimate是物理讀所消耗時間的百分比
`ESTD_CLUSTER_READS`	`NUMBER`	爲讀取的數據塊的總數。只對RAC有效
`ESTD_CLUSTER_READ_TIME`	`NUMBER`	讀取花費的總時間。只對rac有效