OracleRedo的并行机制运行中要用到的代码

我们今天主要介绍的是Redo log 恢复与高级特性的重要相关数据，我们大家都知道一个Oracle redo条目包含了相应操作导致的数据库变化的所有的信息，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Oracle 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;

 
 
 
    
  
  
  
  1. shared strand
    2.

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Oracle 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***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. 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. INDX STRAND_SIZE_KCRFA  
    3. 
  
  
  
  3. ---------- -----------------  
    4. 
  
  
  
  4. 0 3514368  
    5. 
  
  
  
  5. 1 3514368  
    6. 
  
  
  
  6. HELLODBA.COM>show parameter log_buffer  
    7. 
  
  
  
  7. NAME TYPE VALUE  
    8. 
  
  
  
  8. ------------------------------------ ----------- ------------------------------  
    9. 
  
  
  
  9. log_buffer integer 7028736  
    10.

关于shared strand的数量设置，16个cpu之内***默认为2，当系统中存在Oracle redo allocation latch等待时，每增加16个cpu可以考虑增加1个strand，***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。

 
 
 
    
  
  
  
  1. Private strand
    2.

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. POOL NAME BYTES 
    3. 
  
  
  
  3. ------------ -------------------------- ---------- 
    4. 
  
  
  
  4. shared pool private strands 2684928 
    5. 
  
  
  
  5. HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00'; 
    6. 
  
  
  
  6. INDX STRAND_SIZE_KCRFA 
    7. 
  
  
  
  7. ---------- ----------------- 
    8. 
  
  
  
  8. 2 66560 
    9. 
  
  
  
  9. 3 66560 
    10. 
  
  
  
  10. 4 66560 
    11. 
  
  
  
  11. 5 66560 
    12. 
  
  
  
  12. 6 66560 
    13. 
  
  
  
  13. 7 66560 
    14. 
  
  
  
  14. 8 66560 
    15. 
  
  
  
  15. ... 
    16.

Private strand的引入为Oracle的Oracle 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. 2 from x$ktcxb 
    3. 
  
  
  
  3. 3 where bitand(ksspaflg, 1) != 0 
    4. 
  
  
  
  4. 4 and bitand(ktcxbflg, 2) != 0 
    5. 
  
  
  
  5. 5 group by bitand(ktcxbflg, 4096); 
    6. 
  
  
  
  6. USED_PRIVATE_STRAND COUNT(*) 
    7. 
  
  
  
  7. ------------------- ---------- 
    8. 
  
  
  
  8. 1 10 
    9. 
  
  
  
  9. 0 1 
    10.

对于使用Private strand的事务，无需先申请Oracle 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

注意：对于未能获取到Private strand的Oracle 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

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