Oracle buffer状态深入剖析

向右看齐 2022-03-19 13:15 243阅读 0赞

这篇文章是参考甲骨论老相老师的教学视频:  
http://v.youku.com/v\_show/id\_XMzkyMjA4NDM2.html  
所做学习笔记  
  
**1. 什么是buffer**  
之前提过很多次啦， 其实在oracle数据文件中最小的单位就是block, 而用户读取block数据时，oracle就会将block的数据放入缓存，那么缓存中对应block的单位就叫buffer了， block的大小与buffer大小是一样的.  
  
  
**2. 关于buffer的动态数据字典x$dh**  
          Oracle有一个动态视图x$dh, 里面有很多个数据行, 其中每个数据行对应buffer\_cache里的每1个buffer..  
  
          x$bh里有很多列, 这次我们重点讲解几个重要的字段啦:  
SQL> desc x$bh  
 Name                       Null?    Type  
 ----------------------------------------- -------- ----------------------------  
 ADDR                            RAW(8)  
 INDX                            NUMBER  
 INST\_ID                        NUMBER  
** HLADDR**                         RAW(8)  
 BLSIZ                            NUMBER  
 NXT\_HASH                        RAW(8)  
 PRV\_HASH                        RAW(8)  
 NXT\_REPL                        RAW(8)  
 PRV\_REPL                        RAW(8)  
** FLAG     **                       NUMBER  
 FLAG2                            NUMBER  
 LOBID                            NUMBER  
** RFLAG **                           NUMBER  
 SFLAG                            NUMBER  
 LRU\_FLAG                        NUMBER  
 TS\#                            NUMBER  
 FILE\#                            NUMBER  
 DBARFIL                        NUMBER  
 DBABLK                         NUMBER  
 CLASS                            NUMBER  
** STATE  **                          NUMBER  
 MODE\_HELD                        NUMBER  
 CHANGES                        NUMBER  
 CSTATE                         NUMBER  
 LE\_ADDR                        RAW(8)  
 DIRTY\_QUEUE                        NUMBER  
 SET\_DS                         RAW(8)  
 OBJ                            NUMBER  
 BA                            RAW(8)  
 CR\_SCN\_BAS                        NUMBER  
 CR\_SCN\_WRP                        NUMBER  
 CR\_XID\_USN                        NUMBER  
 CR\_XID\_SLT                        NUMBER  
 CR\_XID\_SQN                        NUMBER  
 CR\_UBA\_FIL                        NUMBER  
 CR\_UBA\_BLK                        NUMBER  
 CR\_UBA\_SEQ                        NUMBER  
 CR\_UBA\_REC                        NUMBER  
 CR\_SFL                         NUMBER  
 CR\_CLS\_BAS                        NUMBER  
 CR\_CLS\_WRP                        NUMBER  
 LRBA\_SEQ                        NUMBER  
 LRBA\_BNO                        NUMBER  
 HSCN\_BAS                        NUMBER  
 HSCN\_WRP                        NUMBER  
 HSUB\_SCN                        NUMBER  
 US\_NXT                         RAW(8)  
 US\_PRV                         RAW(8)  
 WA\_NXT                         RAW(8)  
 WA\_PRV                         RAW(8)  
 OQ\_NXT                         RAW(8)  
 OQ\_PRV                         RAW(8)  
 AQ\_NXT                         RAW(8)  
 AQ\_PRV                         RAW(8)  
 OBJ\_FLAG                        NUMBER  
** TCH     **                       NUMBER  
 TIM                            NUMBER  
 CR\_RFCNT                        NUMBER  
 SHR\_RFCNT                        NUMBER  
  
  
**3. Buffer 的 state (就是上面的state 字段啦)**  
查看当前的状态, 如下图 只有3个值..

![Oracle buffer状态深入剖析 - 饥民 - 饥民2011][Oracle buffer_ - _ - _2011]  
  
每种值的意思如下面表

0, FREE, no valid block image    
        1, XCUR, a current mode block, exclusive to this instance  
        2, SCUR, a current mode block, shared with other instances  
        3, CR,   a consistent read (stale) block image--表明此块存在于回滚段中  
        4, READ, buffer is reserved for a block being read from disk  
        5, MREC, a block in media recovery mode  
        6, IREC, a block in instance (crash) recovery mode

下面解释这几种状态意思  
  
**3.1   Free**   
          就是未被使用过的buffer啦, 好容易理解~  
  
**3.2   XCUR  
        ** 字面意思就是当前实例独享的当前模式块, 其中重点要留意current的意思.  
  
![Image 1][]

如上图 当1个server process要读取dbf文件中的1个block时,必然会将这个block数据放入buffer cache中, 那么buffer cache里那个对应buffer就被占用了, 状态的就成了为current.  
  
        **CUR状态的buffer肯定有1个dbf文件文中的中的block与其对应的.**  
        
       在单实例里, CUR状态的buffer肯定就是XCUR,因为不可能被其他实例共享啦.  
  
**3.3   SCUR**  
      字面意思就是与其他实例共享的CUR状态的buffer, 在RAC集群数据库会出现这种block, 老相老师视频里没有深讲,以后再补充了.  
      个人猜测因为RAC是有个多个实例的, 也就代表有多个SGA, 也就是多个Buffer cache,  既然其中1个buffer cache有了这个CUR的buffer,  其他实例的Buffer cache就没必要重复了, 可以共享给其他实例的server process访问?  
  
  
**3.4   CR**  
       当1个CUR buffer被其中1个server process修改, 但是 **并没有提交**. 如果下一个server process访问这个buffer时,就会形成脏读了.  
       为了避免这种情况, 下1个server process发现要访问的CUR buffer已被其他server process修改后而未提交时,就会在buffer cache里申请多1个空间, 复制1个修改前的buffer 镜像, 这个buffer 就叫做CR块.  
  
如下图, 当buffer cache里的1个buffer被修改且未提交时, 下个buffer是不能访问的.

![6597284171423951185.jpg][]  
  
  
       这时Server process B会申请1个新的buffer空间, 复制要访问的buffe到1个新的空间,  但是还要把这个buffer修改后的数据还原回去.  这时,重做日志就发挥作用了, 因为server process A修改数据后即使没有提交, 但是一样会产生重做日志的, server process B就会利用这些重做日志, 改动回滚, 就形成1个新的CR块了. 如下图:

![6597707483401143283.jpg][]  
  
要注意如下几点:  
       1. 上面提到1个CUR块是与1个数据文件中的block一一对应的,  而CR块作为镜像,是没有dbf中的block与其对应..  
       2. 也就是说对与dbf文件中1个block来讲,只会存在1个CUR块.  
       3. Server process只能对CUR buffer作修改, 而不能修改CR块.  
  
      也就是说对于1个同1行数据不能有两个session同时修改,   假如1行数据的值是x ,其中1个会话执行x+y,  另1个同时执行x+z,这时会话1先提交, 那么值就变成x+y了.  但是会话2再提交时, 值变成x+z了,  所以最后丢失了y的数据.

**3.5   READ**  
      这个也很容易理解,  就是正在读取当中的状态啦, 因为从dbf文件中1个block读取数据到buffer cache里的1个buffer时, 会发生物理IO, 假如这个过程需要10毫秒, 那么在这10毫米中这个buffer状态就是READ.  
  
**3.6   XREC  
    ** 这个buffer 处于介质恢复状态中.  
  
**3.7   IREC  
    ** 这个buffer 处于实例恢复状态中.

关于XREC和IREC状态以后再详细讨论,  在Oracle正常使用中是不会出现这两种状态的buffer的.  
  
  
**4. 做个例子啦  
   **  **步骤1:首先查看一下HR.CL\_DEPT这张表, 有6行数据啦~**

![6598103307586935574.jpg][]

**步骤2:  跟住清空buffer\_cache里的数据, 注意在生产中执行这个动作很危险, 因为跟住就会有大量的物理IO了.**

![6597488680586969444.jpg][]

**步骤3:  执行下面sql语句, 能查询某个数据库 对象的buffer占用状态:**  
**select** o.object\_name,  
       **decode**(state, 0, 'free', 1, 'xcur' , 2, 'scur', 3, 'cr',  
                     4, 'read', 5, 'mrec' , 6, 'irec', 7, 'write',  
                     8, 'pi') **as** state,  
       count(1) blocks  
**from** x$bh b, dba\_objects o  
**where**b.obj = o.data\_object\_id  
  **and** o.object\_name = ' **CL\_DEPT**'  
  **and** o.owner = ' **HR**'  
**group by** o.object\_name, state  
**order by** blocks **desc**;  
  
 执行一下:

![6597428207447440465.jpg][]  
  
可以见到这个表还占用5个buffer ,但是状态是free的, 所以这个5个buffer是没有数据的.  
那为什么会占住5个free呢, 是因为我们刚才select过一次, 即使执行清空buffer cache,但是在CRC链区可能还存在buffer的头部信息指向, 但是buffer数据就的确被清空了.  
  
隔2分钟再看一次:

![6598112103679957859.jpg][]  
  
发现只占用4个free了, 所以CRC链里的信息也会慢慢清除的.

**步骤4: 进行select 操作, 然后再查看buffer状态**  
首先select一下这个张表, 因为buffer里并没有这张表的缓存,所以会发生物理IO啦:

![6597534860075584098.jpg][]  
  
这时查看buffer状态:

![6597256683635087488.jpg][]  
  
见到6个 xcur buffer了, 也说明有6个block的被写入到buffer cache里面  
  
**步骤5: 用当前session (SYS 帐号)修改一条数据, 但并不提交**

![6597300664098369449.jpg][]  
  
  
**步骤6: 用另1个session (scott 帐号)查看这张表, 看到的是修改前的数据**

![6597515068866037711.jpg][]  
  
**步骤7: 只所以会见到修改前的数据, 是因为构造了CR块啦!**

![6598280328959008455.jpg][]

**步骤8: SYS这个session提交修改, 然后scott 在查看1次表, 见到修改后的数据.**

![6597938380842988623.jpg][]

![6598149487075296813.jpg][]

**步骤9: 再查看buffer 状态  
发现CR 块并不会马上消失哦**

![6597960371075547353.jpg][]

[Oracle buffer_ - _ - _2011]: http://img0.ph.126.net/GixFJ_8kK79rQwADo14KzQ==/6598060426633427090.jpg
[Image 1]: 
[6597284171423951185.jpg]: http://img5.ph.126.net/-4ZaEDH9gaJkFIOUxg8TUw==/6597284171423951185.jpg
[6597707483401143283.jpg]: http://img3.ph.126.net/WteDmBinIB5eORyD0umwog==/6597707483401143283.jpg
[6598103307586935574.jpg]: http://img4.ph.126.net/RR0Rgxi0b4SvQFP1J8Fkxg==/6598103307586935574.jpg
[6597488680586969444.jpg]: http://img4.ph.126.net/UaBbixHYr2HHAOPUQz6lRw==/6597488680586969444.jpg
[6597428207447440465.jpg]: http://img5.ph.126.net/R114_B1BP1dR6ZyUWa3qPw==/6597428207447440465.jpg
[6598112103679957859.jpg]: http://img9.ph.126.net/X_kFf_sTn5EeCuYbZQeVuA==/6598112103679957859.jpg
[6597534860075584098.jpg]: http://img8.ph.126.net/9cLxp6ezKyYKu7z6JVNp8Q==/6597534860075584098.jpg
[6597256683635087488.jpg]: http://img8.ph.126.net/iiRy_olgBtuGqTGml-C76g==/6597256683635087488.jpg
[6597300664098369449.jpg]: http://img9.ph.126.net/YHOa7zzvxwV__lvYECQaKQ==/6597300664098369449.jpg
[6597515068866037711.jpg]: http://img1.ph.126.net/vR2gOc4yBVfpk6-01EYNzA==/6597515068866037711.jpg
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[6597938380842988623.jpg]: http://img3.ph.126.net/NYwPvkaTG9CUTRf3m40qMQ==/6597938380842988623.jpg
[6598149487075296813.jpg]: http://img3.ph.126.net/_Fl-j8HQRd8SFvXwchT1aA==/6598149487075296813.jpg
[6597960371075547353.jpg]: http://img3.ph.126.net/Q7MwGBoL6Iu_rUgFWFlwrQ==/6597960371075547353.jpg