Oracle Redo log并行机制详解(1)
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。
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。
- HELLODBA.COM>select nam.ksppinm, val.KSPPSTVL, nam.ksppdesc
- 2 from sys.x$ksppi nam,
- 3 sys.x$ksppsv val
- 4 where nam.indx = val.indx
- 5 --AND nam.ksppinm LIKE '_%'
- 6 AND upper(nam.ksppinm) LIKE '%LOG_PARALLE%';
- KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC
- -------------------------- ---------- ------------------------------------------
- _log_parallelism 1 Number of log buffer strands
- _log_parallelism_max 2 Maximum number of log buffer strands
- _log_parallelism_dynamic TRUE Enable dynamic strands
每一个shared strand的大小 = log_buffer/(shared strand数量)。strand信息可以由表x$kcrfstrand查到(包含shared strand和后面介绍的private strand，10g以后存在)。
- HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa != '00';
- INDX STRAND_SIZE_KCRFA
- ---------- -----------------
- 0 3514368
- 1 3514368
- HELLODBA.COM>show parameter log_buffer
- NAME TYPE VALUE
- ------------------------------------ ----------- ------------------------------
- log_buffer integer 7028736
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。
- HELLODBA.COM>select * from V$sgastat where name like '%strand%';
- POOL NAME BYTES
- ------------ -------------------------- ----------
- shared pool private strands 2684928
- HELLODBA.COM>select indx,strand_size_kcrfa from x$kcrfstrand where last_buf_kcrfa = '00';
- INDX STRAND_SIZE_KCRFA
- ---------- -----------------
- 2 66560
- 3 66560
- 4 66560
- 5 66560
- 6 66560
- 7 66560
- 8 66560
- ...
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$ktcxb的字段ktcxbflg的新增的第13位鉴定：
- HELLODBA.COM>select decode(bitand(ktcxbflg, 4096),0,1,0) used_private_strand, count(*)
- 2 from x$ktcxb
- 3 where bitand(ksspaflg, 1) != 0
- 4 and bitand(ktcxbflg, 2) != 0
- 5 group by bitand(ktcxbflg, 4096);
- USED_PRIVATE_STRAND COUNT(*)
- ------------------- ----------
- 1 10
- 0 1
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 。
