Oracle Share Pool内部管理机制

     SHARE POOL利用堆（HEAP)的内存管理方式管理，在物理上由多个内存区（EXTENT)组成，内存区又由多个不同大小的CHUNK组成。而CHUNK又有可重用和空闲之分，并且它们分别有LRU LIST、FREE LIST、RESERVED LIST串联起来。

堆管理

     Shared Pool是利用堆内存管理方式管理的（KGH:Kernel Generic Heap).从Oracle 9i开始，可以有多个最高级堆（TOP-LEVLE HEAP)，最高级堆可以分成多个副堆，副堆下面还拥有子堆。堆和副对结构基本相同。从物理上讲，一个堆由多个内存区已link list的形式连接组成。一个内存区物理上使用一个Granule，一个内存区由多个chunk组成，所以chunk是heap的最小内存单位。

       Chunk的使用情况可由X$KSMSP内部视图查看。每个堆头上则包含了可使用的chunk列表和已使用的chunk列表。通过dump heap命令可以在trace文件中观察heap和extent的关系。

      alter system set events ‘immediate trace name heapdump level 2‘;

案例：

SQL> select name,bytes/1024/1024 from v$sgainfo;
NAME                             BYTES/1024/1024
-------------------------------- ---------------
Fixed SGA Size                        1.27566528
Redo Buffers                          5.59765625
Buffer Cache Size                            180
Shared Pool Size                             104
Large Pool Size                                4
Java Pool Size                                 4
Streams Pool Size                              0
Shared IO Pool Size                            0
Granule Size                                   4
Maximum SGA Size                         498.875
Startup overhead in Shared Pool               52
NAME                             BYTES/1024/1024
-------------------------------- ---------------
Free SGA Memory Available                    200
12 rows selected.


[oracle@node1 ~]$ more  /u01/app/oracle/diag/rdbms/prod/prod/trace/prod_ora_14983.trc
Trace file /u01/app/oracle/diag/rdbms/prod/prod/trace/prod_ora_14983.trc
Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.1.0 - Production
With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options
ORACLE_HOME = /u01/app/oracle/product/11.2.0/db_1
System name:    Linux
Node name:      node1
Release:        2.6.18-194.el5
Version:        #1 SMP Tue Mar 16 21:52:43 EDT 2010
Machine:        i686
Instance name: prod
Redo thread mounted by this instance: 1
Oracle process number: 32
Unix process pid: 14983, image: oracle@node1 (TNS V1-V3)
*** 2014-07-02 14:58:47.532
*** SESSION ID:(32.758) 2014-07-02 14:58:47.532
*** CLIENT ID:() 2014-07-02 14:58:47.532
*** SERVICE NAME:(SYS$USERS) 2014-07-02 14:58:47.532
*** MODULE NAME:(sqlplus@node1 (TNS V1-V3)) 2014-07-02 14:58:47.532
*** ACTION NAME:() 2014-07-02 14:58:47.532
KGH Latch Directory Information
ldir state: 2  last allocated slot: 99
Slot [  1] Latch: 0x200065ec  Index: 1  Flags:  3  State: 2  next:  (nil)
Slot [  2] Latch: 0x3e75571c  Index: 1  Flags:  3  State: 2  next:  (nil)

......(省略）

Slot [ 99] Latch: 0x2002616c  Index: 1  Flags:  3  State: 2  next:  0x1
******************************************************
HEAP DUMP heap name="sga heap"  desc=0x200010b4
 extent sz=0x7ad4 alt=124 het=32767 rec=9 flg=-126 opc=0
 parent=(nil) owner=(nil) nex=(nil) xsz=0x0 heap=(nil)
 fl2=0x60, nex=(nil)
 ds for latch 1: 0x2002a990 0x2002b5c8 0x2002c200 0x2002ce38
 reserved granule count 0 (granule size 4194304)
******************************************************
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)"  desc=0x2002a990
 extent sz=0xfc4 alt=124 het=32767 rec=9 flg=-126 opc=0
 parent=(nil) owner=(nil) nex=(nil) xsz=0x400000 heap=(nil)
 fl2=0x20, nex=(nil)
 latch set 1 of 1
 durations enabled for this heap
 reserved granules for root 0 (granule size 4194304)
EXTENT 0 addr=0x3b800000
  Chunk 3b800038 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3b800050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3b833fe8 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3b834000 sz=  3981312    perm      "perm           "  alo=3290272
EXTENT 1 addr=0x3bc00000
  Chunk 3bc00038 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3bc00050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3bc33fe8 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3bc34000 sz=  3510272    perm      "perm           "  alo=3510272
  Chunk 3bf8d000 sz=   465920    perm      "perm           "  alo=465920
  Chunk 3bffec00 sz=     5120    free      "               "
EXTENT 2 addr=0x3c000000
  Chunk 3c000038 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c000050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c033fe8 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c034000 sz=  3850176    perm      "perm           "  alo=3850176
  Chunk 3c3dffc0 sz=   131088    perm      "perm           "  alo=131088
  Chunk 3c3fffd0 sz=       48    free      "               "
EXTENT 3 addr=0x3c400000
  Chunk 3c400038 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c400050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c433fe8 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c434000 sz=  3980368    perm      "perm           "  alo=3980368
  Chunk 3c7ffc50 sz=      944    free      "               "
EXTENT 4 addr=0x3c800000
  Chunk 3c800038 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c800050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c833fe8 sz=       24  R-freeable  "reserved stoppe"
  Chunk 3c834000 sz=  3672700    perm      "perm           "  alo=3672700
  Chunk 3cbb4a7c sz=   308240    perm      "perm           "  alo=308240
  Chunk 3cbffe8c sz=      372    free      "               "

CHUNK

      Chunk是以链条（chain）的方式存在于内存区，每个chunk包含header和body两部分，chunk的状态大体上可以分为free（可立即使用）、recreatable（可再生）、freeable（只有在session或call期间内保存必要的对象状态）、permanent（永久、不可再生）等，其中free和recreatable状态下的chunk可以重复使用。

FREE LIST

     Free list主要用于管理空闲的chunk，并且是用bucket管理的。从Oracle 9i开始，一个heap总共255个bucket，bucket所包含的free chunk大小随bucket的编号增加而递增，个bucket下的free chunk已linked list的形式链接。

     （1）获得shared pool latch在free list中查找合适大小的空闲chunk。如果在获取shared pool latch时发生了争用，则会出现latch：shared pool等待事件。这时Oracle会一直持有shared pool latch，直到获得所需的内存为止。所在内存碎片化比较严重的shared pool中，进程持有shared pool latch的时间也会相应变长。

      （2）如果不存在合适大小的空闲chunk，则在查找到更大的空闲chunk后分割（split）使用，分割后剩下的内存区域则重新登记到free list中。分割内存意味着内存中的碎片开始增多。由于每个cursor所需内存的大小不同，所以shared pool的空闲内存不像buffer cache中的空闲内存一样具有固定大小。

       （3）如果检索了free list也没有找到所有合适的空闲chunk，则检索lru list。lru list上的chunk是重建（recreatable）的，而且是当前不使用的（没有处于pin状态）。

        （4）如果在lru list上也没有找到合适的chunk，且所请求的内存还没有达到隐含参数_shared_pool_reserved_min_alloc的阈值，则追加分配share pool中剩余的内存空间。

         （5）如果以上请求的内存均失败，则出现ORA-4031错误

FREE LISTS:
 Bucket 0 size=16
 Bucket 1 size=20
 Bucket 2 size=24
 Bucket 3 size=28
 Bucket 4 size=32
 Bucket 5 size=36
 Bucket 6 size=40
 Bucket 7 size=44
 Bucket 8 size=48
  Chunk 3c3fffd0 sz=       48    free      "               "
  Chunk 3ebfffd0 sz=       48    free      "               "
 Bucket 9 size=52
 Bucket 10 size=56
 Bucket 11 size=60
 Bucket 12 size=64
 Bucket 13 size=68
 Bucket 14 size=72
 Bucket 15 size=76
 Bucket 16 size=80
 Bucket 17 size=84
 Bucket 18 size=88
  Chunk 3e7fffa8 sz=       88    free      "               "
 Bucket 19 size=92
 Bucket 20 size=96
 Bucket 21 size=100
 Bucket 22 size=104
 Bucket 23 size=108
 Bucket 24 size=112
 Bucket 25 size=116
 Bucket 26 size=120
 Bucket 27 size=124
......

LRU LIST

      Lru list主要保存着当前未使用而且可以重建的chunk。当会话在free list中找不到空闲的chunk时，在会在lru list中寻找。

UNPINNED RECREATABLE CHUNKS (lru first):
  Chunk 3b1f4000 sz=     4096    recreate  "CCUR^3de2d7f5  "  latch=(nil)
  Chunk 3a649000 sz=     4096    recreate  "CCUR^f5a8106a  "  latch=(nil)
  Chunk 383b3000 sz=     4096    recreate  "CCUR^2b855a04  "  latch=(nil)
  Chunk 383b1000 sz=     4096    recreate  "CCUR^f65cc3ed  "  latch=(nil)
  Chunk 3ee4c524 sz=      332    recreate  "KGLHD          "  latch=(nil)
  Chunk 3af76da8 sz=     4096    recreate  "SQLA^13df1501  "  latch=(nil)
  Chunk 3a72e000 sz=     4096    recreate  "CCUR^13df1501  "  latch=(nil)
  Chunk 39ff96e0 sz=      332    recreate  "KGLHD          "  latch=(nil)
  Chunk 3a37e740 sz=     4096    recreate  "SQLA^7a9f4a60  "  latch=(nil)
  Chunk 38330000 sz=     4096    recreate  "CCUR^7a9f4a60  "  latch=(nil)
  Chunk 39f8732c sz=      332    recreate  "KGLHD          "  latch=(nil)
  Chunk 3ab0dec4 sz=     4096    recreate  "SQLA^8005cf3c  "  latch=(nil)
  Chunk 3a670000 sz=     4096    recreate  "CCUR^8005cf3c  "  latch=(nil)
  Chunk 3ed28b1c sz=     1524    recreate  "KGLHD          "  latch=(nil)
  Chunk 39cb0d20 sz=      332    recreate  "KGLHD          "  latch=(nil)
  Chunk 3aaeb214 sz=     4096    recreate  "SQLA^63c15ff   "  latch=(nil)
  Chunk 3a646000 sz=     4096    recreate  "CCUR^63c15ff   "  latch=(nil)
  Chunk 39ff9a38 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3ee4c88c sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3ee4caa8 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 39fabd2c sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 39fabf48 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3ee481f8 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3ee48414 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3ee48630 sz=      540    recreate  "KQR PO         "  latch=0x3ca28438
  Chunk 3a1a1228 sz=     4096    recreate  "KGLS^9b4819a8  "  latch=(nil)
  Chunk 39b4a504 sz=     4096    recreate  "KGLS^6ccccfe   "  latch=(nil)
  Chunk 3abf0fb4 sz=     4096    recreate  "KGLS^8db54da   "  latch=(nil)
  Chunk 3aa65508 sz=     4096    recreate  "KGLS^e2d7481e  "  latch=(nil)
  Chunk 3a2839d0 sz=     4096    recreate  "KGLS^8dd845ff  "  latch=(nil)
  Chunk 3abd4f78 sz=     4096    recreate  "KGLS^f79d229a  "  latch=(nil)

RESERVED FREE LIST

     Oracle 设置了保留内存区域，该区域用 Reserved free list管理。其大小由参数shared_pool_reserved_size决定（最小为5000字节，最大不能超过shared pool的50%）。

RESERVED FREE LISTS:
 Reserved bucket 0 size=16
  Chunk 3dfffc14 sz=      980  R-free      "               "
  Chunk 3dbffbe0 sz=     1032  R-free      "               "
 Reserved bucket 1 size=4400
 Reserved bucket 2 size=8204
 Reserved bucket 3 size=8460
 Reserved bucket 4 size=8464
 Reserved bucket 5 size=8468
 Reserved bucket 6 size=8472
 Reserved bucket 7 size=9296
 Reserved bucket 8 size=9300
 Reserved bucket 9 size=12320
 Reserved bucket 10 size=12324
 Reserved bucket 11 size=16396
 Reserved bucket 12 size=32780
 Reserved bucket 13 size=65548
  Chunk 3b800050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3bc00050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c000050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c400050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3c800050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3cc00050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3d3cb8b8 sz=   214832  R-free      "               "
  Chunk 3d400050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3e000050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3e400050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3e800050 sz=   212888  R-free      "               "
  Chunk 3f000050 sz=   212888  R-free      "               "
 Reserved bucket 14 size=1990630
Total reserved free space   =  2558612
UNPINNED RECREATABLE CHUNKS (lru first):
  Chunk 3b1f4000 sz=     4096    recreate  "CCUR^3de2d7f5  "  latch=(nil)
  Chunk 3a649000 sz=     4096    recreate  "CCUR^f5a8106a  "  latch=(nil)
......

      Oracle对进入reserved free list的对象大小有限制，即只有大于_shared_pool_reserved_min_alloc隐含参数阈值（默认值4400）的cursor才能进入到reserved free list。

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