OracleRedolog并行机制详解

Oracle的数据库日志称为Redo log，所有数据改变都记录Redo log，可以用于修复受损的数据库。Redo log 是用于恢复和一个高级特性的重要数据，一个redo条目包含了相应操作导致的数据库变化的所有信息，所有redo条目最终都要被写入redo文件中去。

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Redo log buffer是为了避免Redo文件IO导致性能瓶颈而在sga中分配出的一块内存。一个redo条目首先在用户内存(PGA)中产生，然后由oracle服务进程拷贝到log buffer中，当满足一定条件时，再由LGWR进程写入redo文件。由于log buffer是一块“共享”内存，为了避免冲突，它是受到redo allocation latch保护的，每个服务进程需要先获取到该latch才能分配redo buffer。因此在高并发且数据修改频繁的oltp系统中，我们通常可以观察到redo allocation latch的等待。Redo写入redo buffer的整个过程如下：

在PGA中生产Redo Enrey -> 服务进程获取Redo Copy latch(存在多个---CPU_COUNT*2) -> 服务进程获取redo allocation latch(仅1个) -> 分配log buffer -> 释放redo allocation latch -> 将Redo Entry写入Log Buffer -> 释放Redo Copy latch;

shared strand

为了减少redo allocation latch等待，在oracle 9.2中，引入了log buffer的并行机制。其基本原理就是，将log buffer划分为多个小的buffer，这些小的buffer被成为strand(为了和之后出现的private strand区别，它们被称之为shared strand)。每一个strand受到一个单独redo allocation latch的保护。多个shared strand的出现，使原来序列化的redo buffer分配变成了并行的过程，从而减少了redo allocation latch等待。

shared strand的初始数据量是由参数log_parallelism控制的;在10g中，该参数成为隐含参数，并新增参数_log_parallelism_max控制shared strand的最大数量;_log_parallelism_dynamic则控制是否允许shared strand数量在_log_parallelism和_log_parallelism_max之间动态变化。

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>select  nam.ksppinm, val.KSPPSTVL, nam.ksppdesc     
    2. 
  
  
  
  2.   2  from    sys.x$ksppi nam,     
    3. 
  
  
  
  3.   3          sys.x$ksppsv val     
    4. 
  
  
  
  4.   4  where nam.indx = val.indx     
    5. 
  
  
  
  5.   5  --AND   nam.ksppinm LIKE '_%'     
    6. 
  
  
  
  6.   6  AND   upper(nam.ksppinm) LIKE '%LOG_PARALLE%';     
    7. 
  
  
  
  7.     
    8. 
  
  
  
  8. KSPPINM                    KSPPSTVL   KSPPDESC     
    9. 
  
  
  
  9. -------------------------- ---------- ------------------------------------------     
    10. 
  
  
  
  10. _log_parallelism           1          Number of log buffer strands     
    11. 
  
  
  
  11. _log_parallelism_max       2          Maximum number of log buffer strands     
    12. 
  
  
  
  12. _log_parallelism_dynamic   TRUE       Enable dynamic strands 
    13.

每一个shared strand的大小 = log_buffer/(shared strand数量)。strand信息可以由表x$kcrfstrand查到(包含shared strand和后面介绍的private strand，10g以后存在)。　

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa != '00';     
    2. 
  
  
  
  2.     
    3. 
  
  
  
  3.       INDX STRAND_SIZE_KCRFA     
    4. 
  
  
  
  4. ---------- -----------------     
    5. 
  
  
  
  5.          0           3514368     
    6. 
  
  
  
  6.          1           3514368     
    7. 
  
  
  
  7.     
    8. 
  
  
  
  8. HELLODBA.COM>show parameter log_buffer     
    9. 
  
  
  
  9.     
    10. 
  
  
  
  10. NAME                                 TYPE        VALUE     
    11. 
  
  
  
  11. ------------------------------------ ----------- ------------------------------     
    12. 
  
  
  
  12. log_buffer                           integer     7028736   
    13.

关于shared strand的数量设置，16个cpu之内最大默认为2，当系统中存在redo allocation latch等待时，每增加16个cpu可以考虑增加1个strand，最大不应该超过8。并且_log_parallelism_max不允许大于cpu_count。

注意：在11g中，参数_log_parallelism被取消，shared strand数量由_log_parallelism_max、_log_parallelism_dynamic和cpu_count控制。

Private strand

为了进一步降低redo buffer冲突，在10g中引入了新的strand机制——Private strand。Private strand不是从log buffer中划分的，而是在shared pool中分配的一块内存空间。

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%'; 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　POOL NAME BYTES 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　------------ -------------------------- ---------- 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　shared pool private strands 2684928 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00'; 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　INDX STRAND_SIZE_KCRFA 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　---------- ----------------- 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　2 66560 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　3 66560 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19. 　　4 66560 
    20. 
  
  
  
  20. 
  
  
  
  21. 　　5 66560 
    22. 
  
  
  
  22. 
  
  
  
  23. 　　6 66560 
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. 　　7 66560 
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. 　　8 66560 
    28. 
  
  
  
  28. 
  
  
  
  29. 　　...
    30.

Private strand的引入为Oracle的Redo/Undo机制带来很大的变化。每一个Private strand受到一个单独的redo allocation latch保护，每个Private strand作为“私有的”strand只会服务于一个活动事务。获取到了Private strand的用户事务不是在PGA中而是在Private strand生成Redo，当flush private strand或者commit时，Private strand被批量写入log文件中。如果新事务申请不到Private strand的redo allocation latch，则会继续遵循旧的redo buffer机制，申请写入shared strand中。事务是否使用Private strand，可以由x$ktcxb的字段ktcxbflg的新增的第13位鉴定：

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>select decode(bitand(ktcxbflg, 4096),0,1,0) used_private_strand, count(*) 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　2 from x$ktcxb 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　3 where bitand(ksspaflg, 1) != 0 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　4 and bitand(ktcxbflg, 2) != 0 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　5 group by bitand(ktcxbflg, 4096); 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　USED_PRIVATE_STRAND COUNT(*) 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　------------------- ---------- 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　1 10 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　0 1
    18.

对于使用Private strand的事务，无需先申请Redo Copy Latch，也无需申请Shared Strand的redo allocation latch，而是flush或commit是批量写入磁盘，因此减少了Redo Copy Latch和redo allocation latch申请/释放次数、也减少了这些latch的等待，从而降低了CPU的负荷。过程如下：

事务开始 -> 申请Private strand的redo allocation latch (申请失败则申请Shared Strand的redo allocation latch) -> 在Private strand中生产Redo Enrey -> Flush/Commit -> 申请Redo Copy Latch -> 服务进程将Redo Entry批量写入Log File -> 释放Redo Copy Latch -> 释放Private strand的redo allocation latch 。#p#

注意：对于未能获取到Private strand的redo allocation latch的事务，在事务结束前，即使已经有其它事务释放了Private strand，也不会再申请Private strand了。

每个Private strand的大小为65K。10g中，shared pool中的Private strands的大小就是活跃会话数乘以65K，而11g中，在shared pool中需要为每个Private strand额外分配4k的管理空间，即：数量*69k。

 
 
 
    
  
  
  
  1. --10g: 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　SQL> select * from V$sgastat where name like '%strand%'; 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　POOL NAME BYTES 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　------------ -------------------------- ---------- 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　shared pool private strands 1198080 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　HELLODBA.COM>select trunc(value * KSPPSTVL / 100) * 65 * 1024 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　2 from (select value from v$parameter where name = 'transactions') a, 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　3 (select val.KSPPSTVL 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　4 from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19. 　　5 where nam.indx = val.indx 
    20. 
  
  
  
  20. 
  
  
  
  21. 　　6 AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') b; 
    22. 
  
  
  
  22. 
  
  
  
  23. 　　TRUNC(VALUE*KSPPSTVL/100)*65*1024 
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. 　　------------------------------------- 
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. 　　1198080 
    28. 
  
  
  
  28. 
  
  
  
  29. 　　--11g: 
    30. 
  
  
  
  30. 
  
  
  
  31. 　　HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%'; 
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. 　　POOL NAME BYTES 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35. 　　------------ -------------------------- ---------- 
    36. 
  
  
  
  36. 
  
  
  
  37. 　　shared pool private strands 706560 
    38. 
  
  
  
  38. 
  
  
  
  39. 　　HELLODBA.COM>select trunc(value * KSPPSTVL / 100) * (65 + 4) * 1024 
    40. 
  
  
  
  40. 
  
  
  
  41. 　　2 from (select value from v$parameter where name = 'transactions') a, 
    42. 
  
  
  
  42. 
  
  
  
  43. 　　3 (select val.KSPPSTVL 
    44. 
  
  
  
  44. 
  
  
  
  45. 　　4 from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val 
    46. 
  
  
  
  46. 
  
  
  
  47. 　　5 where nam.indx = val.indx 
    48. 
  
  
  
  48. 
  
  
  
  49. 　　6 AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') b; 
    50. 
  
  
  
  50. 
  
  
  
  51. 　　TRUNC(VALUE*KSPPSTVL/100)*(65+4)*1024 
    52. 
  
  
  
  52. 
  
  
  
  53. 　　------------------------------------- 
    54. 
  
  
  
  54. 
  
  
  
  55. 　　706560
    56.

Private strand的数量受到2个方面的影响：logfile的大小和活跃事务数量。

参数_log_private_mul指定了使用多少logfile空间预分配给Private strand，默认为5。我们可以根据当前logfile的大小(要除去预分配给log buffer的空间)计算出这一约束条件下能够预分配多少个Private strand：

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>select bytes from v$log where status = 'CURRENT'; 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　BYTES 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　---------- 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　52428800 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　HELLODBA.COM>select trunc(((select bytes from v$log where status = 'CURRENT') - (select to_number(value) from v$parameter where name = 'log_buffer'))* 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　2 (select to_number(val.KSPPSTVL) 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　3 from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　4 where nam.indx = val.indx 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　5 AND nam.ksppinm = '_log_private_mul') / 100 / 66560) 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19. 　　6 as "calculated private strands"
    20. 
  
  
  
  20. 
  
  
  
  21. 　　7 from dual; 
    22. 
  
  
  
  22. 
  
  
  
  23. 　　calculated private strands 
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. 　　-------------------------- 
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. 　　5 
    28. 
  
  
  
  28. 
  
  
  
  29. 　　HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00'; 
    30. 
  
  
  
  30. 
  
  
  
  31. 　　actual private strands 
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. 　　---------------------- 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35. 　　5
    36.

当logfile切换后(和checkpoint一样，切换之前必须要将所有Private strand的内容flush到logfile中，因此我们在alert log中可能会发现日志切换信息之前会有这样的信息："Private strand flush not complete"，这是可以被忽略的)，会重新根据切换后的logfile的大小计算对Private strand的限制：

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>alter system switch logfile; 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　System altered. 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　HELLODBA.COM>select bytes from v$log where status = 'CURRENT'; 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　BYTES 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　---------- 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　104857600 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　HELLODBA.COM>select trunc(((select bytes from v$log where status = 'CURRENT') - (select to_number(value) from v$parameter where name = 'log_buffer'))* 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　2 (select to_number(val.KSPPSTVL) 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　3 from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19. 　　4 where nam.indx = val.indx 
    20. 
  
  
  
  20. 
  
  
  
  21. 　　5 AND nam.ksppinm = '_log_private_mul') / 100 / 66560) 
    22. 
  
  
  
  22. 
  
  
  
  23. 　　6 as "calculated private strands"
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. 　　7 from dual; 
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. 　　calculated private strands 
    28. 
  
  
  
  28. 
  
  
  
  29. 　　-------------------------- 
    30. 
  
  
  
  30. 
  
  
  
  31. 　　13 
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. 　　HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00'; 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35. 　　actual private strands 
    36. 
  
  
  
  36. 
  
  
  
  37. 　　---------------------- 
    38. 
  
  
  
  38. 
  
  
  
  39. 　　13
    40.

参数_log_private_parallelism_mul用于推算活跃事务数量在最大事务数量中的百分比，默认为10。Private strand的数量不能大于活跃事务的数量。

 
 
 
    
  
  
  
  1. HELLODBA.COM>show parameter transactions 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. 　　NAME TYPE VALUE 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. 　　------------------------------------ ----------- ------------------------------ 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. 　　transactions integer 222 
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. 　　transactions_per_rollback_segment integer 5 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11. 　　HELLODBA.COM>select trunc((select to_number(value) from v$parameter where name = 'transactions') * 
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. 　　2 (select to_number(val.KSPPSTVL) 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. 　　3 from sys.x$ksppi nam, sys.x$ksppsv val 
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. 　　4 where nam.indx = val.indx 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19. 　　5 AND nam.ksppinm = '_log_private_parallelism_mul') / 100 ) 
    20. 
  
  
  
  20. 
  
  
  
  21. 　　6 as "calculated private strands"
    22. 
  
  
  
  22. 
  
  
  
  23. 　　7 from dual; 
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. 　　calculated private strands 
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. 　　-------------------------- 
    28. 
  
  
  
  28. 
  
  
  
  29. 　　22 
    30. 
  
  
  
  30. 
  
  
  
  31. 　　HELLODBA.COM>select count(1) "actual private strands" from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00'; 
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. 　　actual private strands 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35. 　　---------------------- 
    36. 
  
  
  
  36. 
  
  
  
  37. 　　22
    38.

注：在预分配Private strand时，会选择上述2个条件限制下最小一个数量。但相应的shared pool的内存分配和redo allocation latch的数量是按照活跃事务数预分配的。

因此，如果logfile足够大，_log_private_parallelism_mul与实际活跃进程百分比基本相符的话，Private strand的引入基本可以消除redo allocation latch的争用问题。

网页名称：OracleRedolog并行机制详解
新闻来源：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news24/404074.html

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