all about Oracle memory

Oracle的内存配置与oracle性能息息相关。而且关于内存的错误（如4030、4031错误）都是十分令人头疼的问题。可以说，关于内存的配置，是最影响Oracle性能的配置。内存还直接影响到其他两个重要资源的消耗：CPU和IO。

首先，看看Oracle内存存储的主要内容是什么：

• 程序代码（PLSQL、Java）；    
• 关于已经连接的会话的信息，包括当前所有活动和非活动会话；    
• 程序运行时必须的相关信息，例如查询计划；
• Oracle进程之间共享的信息和相互交流的信息，例如锁；    
• 那些被永久存储在外围存储介质上，被cache在内存中的数据（如redo log条目，数据块）。

此外，需要记住的一点是，Oracle的内存是与实例对应的。也就是说，一个实例就有一个独立的内存结构。

先从Oracle内存的组成架构介绍。

1.   Oracle的内存架构组成

Oracle的内存，从总体上讲，可以分为两大块：共享部分（主要是SGA）和进程独享部分（主要是PGA和UGA）。而这两部分内存里面，根据功能不同，还分为不同内存池（Pool）和内存区（Area）。下面就是Oracle内存构成框架图：

下面分别介绍这两块内存区。

1.1.SGA（System Global Area）

SGA（System Global Area 系统全局区域）是一组包含一个Oracle实例的数据和控制信息的共享内存结构。这句话可以说是SGA的定义。虽然简单，但其中阐述了SGA几个很重要的特性：1、SGA的构成——数据和控制信息，我们下面会详细介绍；2、SGA是共享的，即当有多个用户同时登录了这个实例，SGA中的信息可以被它们同时访问（当涉及到互斥的问题时，由latch和enquence控制）；3、一个SGA只服务于一个实例，也就是说，当一台机器上有多个实例运行时，每个实例都有一个自己的SGA，尽管SGA来自于OS的共享内存区，但实例之间不能相互访问对方的SGA区。

Oracle进程和一个SGA就构成了一个Oracle实例。当实例启动时，Oracle会自动从系统中分配内存给SGA，而实例关闭时，操作系统会回收这些内存。下面就是当实例启动后，显示已经分配了SGA：

SQL> startup

ORACLE instance started.

Total System Global Area  289406976 bytes

Fixed Size                  1248576 bytes

Variable Size             117441216 bytes

Database Buffers          163577856 bytes

Redo Buffers                7139328 bytes

Database mounted.

Database opened.

SGA区是可读写的。所有登录到实例的用户都能读取SGA中的信息，而在oracle做执行操作时，服务进程会将修改的信息写入SGA区。

SGA主要包括了以下的数据结构：

• 数据缓冲（Buffer Cache）    
• 重做日志缓冲（Redo Log Buffer）    
• 共享池（Shared Pool）    
• Java池（Java Pool）    
• 大池（Large Pool）    
• 流池（Streams Pool --- 10g以后才有）    
• 数据字典缓存（Data Dictionary Cache）    
• 其他信息（如数据库和实例的状态信息）

最后的两种内存信息会被实例的后台进程所访问，它们在实例启动后就固定在SGA中了，而且不会改变，所以这部分又称为固定SGA（Fixed SGA）。这部分区域的大小一般小于100K。

此外，用于并发进程控制的锁（latch）的信息也包含在SGA区中。

Shared Pool、Java Pool、Large Pool和Streams Pool这几块内存区的大小是相应系统参数设置而改变的，所以有通称为可变SGA（Variable SGA）。

1.1.1.SGA的重要参数和特性

在设置SGA时，有一些很重要的参数，它们设置正确与否，会直接影响到系统的整体性能。下面一一介绍他们：

SGA_MAX_SIZE

SGA区包括了各种缓冲区和内存池，而大部分都可以通过特定的参数来指定他们的大小。但是，作为一个昂贵的资源，一个系统的物理内存大小是有限。尽管对于CPU的内存寻址来说，是无需关系实际的物理内存大小的（关于这一点，后面会做详细的介绍），但是过多的使用虚拟内存导致page in/out，会大大影响系统的性能，甚至可能会导致系统crash。所以需要有一个参数来控制SGA使用虚拟内存的最大大小，这个参数就是SGA_MAX_SIZE。

当实例启动后，各个内存区只分配实例所需要的最小大小，在随后的运行过程中，再根据需要扩展他们的大小，而他们的总和大小受到了SGA_MAX_SIZE的限制。

当试图增加一个内存的大小，并且如果这个值导致所有内存区大小总和大于SGA_MAX_SIZE时，oracle会提示错误，不允许修改。

当然，如果在设置参数时，指定区域为spfile时（包括修改SGA_MAX_SIZE本身），是不会受到这个限制的。这样就可能出现这样的情况，在spfile中，SGA各个内存区设置大小总和大于SGA_MAX_SIZE。这时，oracle会如下处理：当实例再次启动时，如果发现SGA各个内存总和大于SGA_MAX_SIZE，它会将SGA_MAX_SIZE的值修改为SGA各个内存区总和的值。

SGA所分配的是虚拟内存，但是，在我们配置SGA时，一定要使整个SGA区都在物理内存中，否则，会导致SGA频繁的页入/页出，会极大影响系统性能。

对于OLTP系统，我个人建议可以如下配置SGA_MAX_SIZE（一般有经验的DBA都会有自己的默认配置大小，你也可以通过一段时间的观察、调整自己的系统来得到适合本系统的参数配置）：

SGA的实际大小可以通过以下公式估算：

SGA实际大小 = DB_CACHE_SIZE + DB_KEEP_CACHE_SIZE + DB_RECYCLE_CACHE_SIZE + DB_nk_CACHE_SIZE+ SHARED_POOL_SIZE + LARGE_POOL_SIZE + JAVA_POOL_SIZE + STREAMS_POOL_SIZE（10g中的新内存池） + LOG_BUFFERS + 11K(Redo Log Buffer的保护页) + 1MB + 16M(SGA内部内存消耗，适合于9i及之前版本)

公式种涉及到的参数在下面的内容种会一一介绍。

PRE_PAGE_SGA

我们前面提到，oracle实例启动时，会只载入各个内存区最小的大小。而其他SGA内存只作为虚拟内存分配，只有当进程touch到相应的页时，才会置换到物理内存中。但我们也许希望实例一启动后，所有SGA都分配到物理内存。这时就可以通过设置PRE_PAGE_SGA参数来达到目的了。

这个参数的默认值为FALSE，即不将全部SGA置入物理内存中。当设置为TRUE时，实例启动会将全部SGA置入物理内存中。它可以使实例启动达到它的最大性能状态，但是，启动时间也会更长（因为为了使所有SGA都置入物理内存中，oracle进程需要touch所有的SGA页）。

我们可以通过TopShow工具（本站原创工具，可在http://www.HelloDBA.com/Download/TopShow.html中下载）来观察windows（Unix下的内存监控比较复杂，这里暂不举例）下参数修改前后的对比。

PRE_PAGE_SGA为FALSE：

SQL> show parametersga

NAME                                 TYPE        VALUE

----------------------------------------------- --------------------------

lock_sga                             boolean     FALSE

pre_page_sga                         boolean     FALSE

sga_max_size                         big integer 276M

sga_target                           big integer 276M

SQL> startup force

ORACLE instance started.

Total System Global Area  289406976 bytes

Fixed Size                  1248576 bytes

Variable Size             117441216 bytes

Database Buffers          163577856 bytes

Redo Buffers                7139328 bytes

Database mounted.

Database opened.

SQL>

启动后，Oracle的内存情况