DBA手记:共享池的改进与ORA-04031的变化
2015-07-30 20:22
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作者：eygle |English 【转载时请标明出处和作者信息】|【恩墨学院 OCM培训传DBA成功之道】
链接：http://www.eygle.com/archives/2011/02/ora-04031_kghdsidx_count.html
我们知道，从Oracle 9i开始，Shared Pool可以被分割为多个子缓冲池（SubPool）进行管理，以提高并发性，减少竞争。
Shared Pool的每个SubPool可以被看作是一个Mini Shared Pool，拥有自己独立的Free List、内存结构以及LRU List。同时Oracle提供多个Latch对各个子缓冲池进行管理，从而避免单个Latch的竞争（Shared Pool Reserved Area同样进行分割管理）。SubPool最多可以有7个，Shared Pool Latch也从原来的一个增加到现在的7个。如果系统有4个或4个以上的CPU，并且SHARED_POOL_SIZE大于250MB，Oracle可以把Shared
Pool分割为多个子缓冲池（SubPool）进行管理，在Oracle 9i中，每个SubPool至少为128MB。
如果你看到过类似如下信息，那就意味着你可能遇到了SubPool的问题，如下所示：
Tue Dec 11 17:14:49 2007
Errors in file /oracle/app/admin/ctais2/udump/ctais2_ora_778732.trc:
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","IDX_DJ_NSRXX_P_NSRMCCTAIS2","sga heap(2,0)","library cache")
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","IDX_DJ_NSRXX_P_NSRMCCTAIS2","sga heap(2,0)","library cache")
Tue Dec 11 17:14:51 2007
Errors in file /oracle/app/admin/ctais2/bdump/ctais2_pmon_393248.trc:
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","unknown object","sga heap(2,0)","library cache")
Oracle 9i中多个子缓冲池的结构如图所示。
子缓冲池的数量受一个新引入的隐含参数_KGHDSIDX_COUNT影响。可以手工调整该参数（仅限于试验环境研究用），观察共享池管理的变化，可以通过如下步骤转储默认情况以及修改后的Shared Pool，再进行观察：
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
alter system set "_kghdsidx_count"=2 scope=spfile;
startup force;
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
以下是概要输出，注意在前者的跟踪文件中，sga heap(1,0)指共享池只存在一个子缓冲，后者则存在sga heap(1,0)以及sga heap(2,0)两个子缓冲池：
[oracle@jumper udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_25766.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x5000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x5001ef0c
[oracle@jumper udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_25786.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x5000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x5001ef0c
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,0)" desc=0x50023c04
子缓冲池的分配的算法很简单：
l 每个子缓冲池必须满足一定的内存约束条件；
l 每4颗CPU可以分配一个子缓冲池，子缓冲池的数量最多7个。
在Oracle 9i中，每个SubPool容量至少128MB，而在Oracle 10g中，每个子缓冲池至少为256MB。如前所述，SubPool的数量可以通过_kghdsidx_count参数来控制，但是没有参数可以显式地控制SubPool的大小。
根据以上规则，在一个12颗CPU的系统中，如果分配容量为300MB的Shared Pool，Oracle 9i将创建两个SubPool，每个容量大约150MB，如果共享池容量增加到500MB，Oracle将创建3个SubPool，每个大约166MB。
不管Oracle 9i中的128MB以及Oracle10g中的256MB，这样的SubPool在许多复杂的系统中，都可能是过小的，在这些情况下，可能要增大SubPool。可以通过控制Shared Pool大小以及SubPool的数量来改变SubPool的大小。一些Bug以及内部测试表明500MB的SubPool可能会带来更好的性能，所以从Oracle 11g开始，每个SubPool至少为512MB。
除大小控制之外，在Oracle 10g中，Oracle仍然对共享池的管理做出了进一步改进，那就是对单个子缓冲池进行进一步的细分。现在默认，Oracle 10g会将单个缓冲池分割为4个子分区进行管理（这可能是因为通常4颗CPU才分配一个SubPool），使用类似如上的方法在Oracle 10gR2中进行测试：
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
alter system set "_kghdsidx_count"=2 scope=spfile;
startup force;
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
分析得到的日志，当仅有一个子缓冲池时，Shared Pool被划分为sga heap(1,0)～sga heap(1,3)共4个子分区：
[oracle@eygle udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_13577.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x2000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x2001b550
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,1)" desc=0x2001c188
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,2)" desc=0x2001cdc0
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,3)" desc=0x2001d9f8
当使用两个子缓冲池时，Shared Pool则被划分为8个子分区进行管理如下：
[oracle@eygle udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_13618.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x2000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x2001b550
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,1)" desc=0x2001c188
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,2)" desc=0x2001cdc0
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,3)" desc=0x2001d9f8
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,0)" desc=0x20020640
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,1)" desc=0x20021278
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,2)" desc=0x20021eb0
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,3)" desc=0x20022ae8
Oracle 10g中多缓冲池结构如图所示。
通过一个内部表X$KGHLU（[K]ernel [G]eneric memory [H]eap manager State of [L]R[U] Of Unpinned Recreatable chunks）可以查询这些子缓冲池的分配：
SQL> select addr,indx,kghluidx,kghludur,kghluops,kghlurcr from x$kghlu;
ADDR INDX KGHLUIDX KGHLUDUR KGHLUOPS KGHLURCR
-------- ---- ---------- ---------- ---------- ----------
B5F4C5B4 0 2 3 12773 257
B5F4C1AC 1 2 2 43675 1042
B5F4D9C8 2 2 1 18831 1518
B5F4D5C0 3 2 0 0 0
B5F4D1B8 4 1 3 144697 327
B5F4E9E4 5 1 2 483428 1462
B5F4E5DC 6 1 1 6558 982
B5F4E1D4 7 1 0 0 0
8 rows selected.
通过这一系列的算法改进，Oracle中Shared Pool管理得以不断增强，较好地解决了大Shared Pool的性能问题；Oracle 8i中，过大Shared Pool设置可能带来的栓锁争用等性能问题在某种程度上得以解决。从Oracle 10g开始，Oracle开始提供自动共享内存管理，使用该特性，用户可以不必显示设置共享内存参数，Oracle会自动进行分配和调整，虽然Oracle为用户提供了极大的便利，但是了解自动化后面的原理对于理解Oracle的运行机制仍然是十分重要的。
虽然多缓冲池技术使Oracle可以管理更大的共享池，但是SubPool的划分可能也会导致各分区之间的协调问题，甚至可能因为内存分散而出现ORA-04031错误。最常见的问题是某个子缓冲池（SubPool）可能出现过度使用，当新的进程仍然被分配到这个SubPool时，可能会导致内存请求失败（而此时其他SubPool可能还有很多内存空间）。
因为子缓冲池存在的种种问题，从Oracle 10g开始，允许内存请求在不同SubPool之间进行切换（Switch），从而提高了请求成功的可能（但是显然切换不可能是无限制的，所以问题仍然可能存在）。
以下是来自客户系统的一个实际案例，在一个Oracle9i的系统中，经常出现ORA-04031的错误，客户系统的主要配置如下：
SQL> select * from v$version where rownum <2;
BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle9i Enterprise Edition Release 9.2.0.6.0 - 64bit Production
SQL> show parameter cpu_count
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
cpu_count integer 48
SQL> select * from v$sga;
NAME VALUE
------------------------------ ----------------
Fixed Size 762240
Variable Size 2600468480
Database Buffers 18975031296
Redo Buffers 6578176
我们检查其参数设置，默认的子池设置是7个，代码如下：
SQL> select a.ksppinm, b.ksppstvl from x$ksppi a, x$ksppsv b
2 where a.indx = b.indx and a.ksppinm = '_kghdsidx_count';
KSPPINM KSPPSTVL
---------------------------------------------------------------- --------------------
_kghdsidx_count 7
7个子池都被使用，其Latch使用情况如下：
SQL> select child#, gets from v$latch_children
2 where name = 'shared pool' order by child#;
CHILD# GETS
---------- ----------
1 333403016
2 355720323
3 273944301
4 197980497
5 282347697
6 354398593
7 468809111
看一下具体的子池使用及内存情况，注意到各个Shared Pool子池平均分配了320MB内存左右，共享池合计约2256MB：
SELECT 'shared pool (' || NVL (DECODE (TO_CHAR (ksmdsidx), '0', '0 - Unused', ksmdsidx),'Total') || '):' subpool,
SUM (ksmsslen) BYTES, ROUND (SUM (ksmsslen) / 1048576, 2) mb
FROM x$ksmss WHERE ksmsslen > 0
GROUP BY ROLLUP (ksmdsidx) ORDER BY subpool ASC
/
SUBPOOL BYTES MB
------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): 352321536 336
shared pool (2): 335544320 320
shared pool (3): 335544320 320
shared pool (4): 335544320 320
shared pool (5): 335544320 320
shared pool (6): 335544320 320
shared pool (7): 335544320 320
shared pool (Total): 2365587456 2256
8 rows selected.
进一步可以查询一下各个子池的剩余内存，注意到各个子池剩余内存约在7MB~15MB之间，而这些剩余内存又可能是零散的碎片：
SELECT subpool, NAME, SUM (BYTES), ROUND (SUM (BYTES) / 1048576, 2) mb
FROM (SELECT 'shared pool (' || DECODE (TO_CHAR (ksmdsidx), '0', '0 - Unused', ksmdsidx)
|| '):' subpool, ksmssnam NAME, ksmsslen BYTES
FROM x$ksmss WHERE ksmsslen > 0 AND LOWER (ksmssnam) LIKE LOWER ('%free memory%'))
GROUP BY subpool, NAME ORDER BY subpool ASC, SUM (BYTES) DESC
/
SUBPOOL NAME SUM(BYTES) MB
------------------------------ ------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): free memory 8158640 7.78
shared pool (2): free memory 7414472 7.07
shared pool (3): free memory 7831608 7.47
shared pool (4): free memory 10690992 10.2
shared pool (5): free memory 17201856 16.4
shared pool (6): free memory 8239920 7.86
shared pool (7): free memory 13925416 13.28
通过以下查询可以详细列举不同子池的Free内存块情况，从输出可以观察到，每个子池大于10KB的内存块都很少，这也就意味着，当有大块的共享内存请求时就可能出现ORA-04031错误（注意：R-free指保留池的剩余空间）：
SQL> SELECT ksmchidx "SubPool", 'sga heap(' || ksmchidx || ',0)' sga_heap,
2 ksmchcom chunkcomment,
3 DECODE (ROUND (ksmchsiz / 1000),
4 0, '0-1K', 1, '1-2K',2, '2-3K',3, '3-4K',4, '4-5K', 5, '5-6k',
5 6, '6-7k', 7, '7-8k',8, '8-9k',9, '9-10k', '> 10K'
6 ) "size",
7 COUNT (*), ksmchcls status, SUM (ksmchsiz) BYTES
8 FROM x$ksmsp WHERE ksmchcom = 'free memory'
9 GROUP BY ksmchidx, ksmchcls, 'sga heap(' || ksmchidx || ',0)',ksmchcom, ksmchcls,
10 DECODE (ROUND (ksmchsiz / 1000),
11 0, '0-1K', 1, '1-2K',2, '2-3K',3, '3-4K',4, '4-5K', 5, '5-6k',
12 6, '6-7k', 7, '7-8k',8, '8-9k',9, '9-10k', '> 10K' );
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- ------------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
1 sga heap(1,0) free memory 0-1K 5173 free 922568
1 sga heap(1,0) free memory 1-2K 5422 free 5274920
.........
1 sga heap(1,0) free memory 6-7k 2 R-free 11968
1 sga heap(1,0) free memory 7-8k 9 R-free 62096
1 sga heap(1,0) free memory 8-9k 12 R-free 95480
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 11 R-free 99192
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 25 R-free 434272
2 sga heap(2,0) free memory 0-1K 4919 free 848864
.......
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 5 R-free 46056
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 43 R-free 769144
3 sga heap(3,0) free memory 0-1K 6921 free 1058264
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 9 R-free 81344
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 64 R-free 1212424
4 sga heap(4,0) free memory 0-1K 6430 free 928688
.......
4 sga heap(4,0) free memory 9-10k 9 R-free 80464
4 sga heap(4,0) free memory > 10K 34 R-free 689640
5 sga heap(5,0) free memory 0-1K 4416 free 779096
......
5 sga heap(5,0) free memory 9-10k 4 R-free 36344
5 sga heap(5,0) free memory > 10K 40 R-free 1669384
6 sga heap(6,0) free memory 0-1K 6203 free 863104
。。。。。。
6 sga heap(6,0) free memory 9-10k 11 R-free 99464
6 sga heap(6,0) free memory > 10K 56 R-free 1758912
7 sga heap(7,0) free memory 0-1K 3814 free 607616
......
7 sga heap(7,0) free memory 9-10k 6 R-free 54432
7 sga heap(7,0) free memory > 10K 52 R-free 2816480
120 rows selected.
针对这种情况，我们可以相应减少Shared Pool子池的数量，以使得每个子池可以有足够的空闲内存可用。在这个客户环境中，首先将_kghdsidx_count调整为3，ORA-04031错误即没有再次出现，调整之后，每个子池的内存扩大到750MB左右：
SUBPOOL BYTES MB
------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): 788529152 752
shared pool (2): 788529192 752
shared pool (3): 771751936 736
shared pool (Total): 2348810280 2240
现在每个子池的空闲内存达到了20MB~60MB左右：
SUBPOOL NAME SUM(BYTES) MB
------------------------------ -------------------------- ---------- ----------
shared pool (1): free memory 56014080 53.42
shared pool (2): free memory 20292704 19.35
shared pool (3): free memory 67884912 64.74
调整后具体的内存使用情况如下，我们注意到，保留池的大块的空闲内存（R-free）数量大大增加，这样在要请求大块内存时，就更容易获得共享内存资源：
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- ---------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
。。。。。。
1 sga heap(1,0) free memory 8-9k 6 free 48016
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 4 free 45448
。。。。。。
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 22 R-free 197536
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 144 R-free 2606992
。。。。。。
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 8 free 72784
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 15 free 172616
......
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 22 R-free 195280
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 155 R-free 2839248
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 8-9k 14 free 111736
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 1 free 8808
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 29 R-free 261272
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 186 R-free 3434512
客户的系统是一个双节点RAC环境，在运行中，应用设置为只连接其中的一个节点，另外一个空闲节点的Shared Pool使用情况如下，列举供参考：
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- --------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
1 sga heap(1,0) free memory 0-1K 373 free 41144
1 sga heap(1,0) free memory 1-2K 1 free 1488
1 sga heap(1,0) free memory 2-3K 1 free 1936
1 sga heap(1,0) free memory 3-4K 1 free 2704
1 sga heap(1,0) free memory 4-5K 1 free 3776
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 4 free 34864
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 157 free 460271664
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
2 sga heap(2,0) free memory 0-1K 357 free 37376
2 sga heap(2,0) free memory 3-4K 2 free 6152
2 sga heap(2,0) free memory 4-5K 1 free 3776
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 130 free 454592888
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
3 sga heap(3,0) free memory 0-1K 425 free 51280
3 sga heap(3,0) free memory 3-4K 1 free 2704
3 sga heap(3,0) free memory 7-8k 1 free 6664
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 44 free 467930312
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
ORA-04031出现时，可能共享池没有足够空闲内存，但是Shared Pool保留池（shared_pool_reserved_size）还有一定的内存空闲，所以我们可以释放降低使用保留池的内存大小，在这个案例中，降低_shared_pool_reserved_min_alloc参数设置，也帮助数据库更好地利用了保留内存。
链接：http://www.eygle.com/archives/2011/02/ora-04031_kghdsidx_count.html
我们知道，从Oracle 9i开始，Shared Pool可以被分割为多个子缓冲池（SubPool）进行管理，以提高并发性，减少竞争。
Shared Pool的每个SubPool可以被看作是一个Mini Shared Pool，拥有自己独立的Free List、内存结构以及LRU List。同时Oracle提供多个Latch对各个子缓冲池进行管理，从而避免单个Latch的竞争（Shared Pool Reserved Area同样进行分割管理）。SubPool最多可以有7个，Shared Pool Latch也从原来的一个增加到现在的7个。如果系统有4个或4个以上的CPU，并且SHARED_POOL_SIZE大于250MB，Oracle可以把Shared
Pool分割为多个子缓冲池（SubPool）进行管理，在Oracle 9i中，每个SubPool至少为128MB。
如果你看到过类似如下信息，那就意味着你可能遇到了SubPool的问题，如下所示：
Tue Dec 11 17:14:49 2007
Errors in file /oracle/app/admin/ctais2/udump/ctais2_ora_778732.trc:
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","IDX_DJ_NSRXX_P_NSRMCCTAIS2","sga heap(2,0)","library cache")
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","IDX_DJ_NSRXX_P_NSRMCCTAIS2","sga heap(2,0)","library cache")
Tue Dec 11 17:14:51 2007
Errors in file /oracle/app/admin/ctais2/bdump/ctais2_pmon_393248.trc:
ORA-04031: unable to allocate 4216 bytes of shared memory
("shared pool","unknown object","sga heap(2,0)","library cache")
Oracle 9i中多个子缓冲池的结构如图所示。
子缓冲池的数量受一个新引入的隐含参数_KGHDSIDX_COUNT影响。可以手工调整该参数（仅限于试验环境研究用），观察共享池管理的变化，可以通过如下步骤转储默认情况以及修改后的Shared Pool，再进行观察：
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
alter system set "_kghdsidx_count"=2 scope=spfile;
startup force;
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
以下是概要输出，注意在前者的跟踪文件中，sga heap(1,0)指共享池只存在一个子缓冲，后者则存在sga heap(1,0)以及sga heap(2,0)两个子缓冲池：
[oracle@jumper udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_25766.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x5000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x5001ef0c
[oracle@jumper udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_25786.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x5000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x5001ef0c
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,0)" desc=0x50023c04
子缓冲池的分配的算法很简单：
l 每个子缓冲池必须满足一定的内存约束条件；
l 每4颗CPU可以分配一个子缓冲池，子缓冲池的数量最多7个。
在Oracle 9i中，每个SubPool容量至少128MB，而在Oracle 10g中，每个子缓冲池至少为256MB。如前所述，SubPool的数量可以通过_kghdsidx_count参数来控制，但是没有参数可以显式地控制SubPool的大小。
根据以上规则，在一个12颗CPU的系统中，如果分配容量为300MB的Shared Pool，Oracle 9i将创建两个SubPool，每个容量大约150MB，如果共享池容量增加到500MB，Oracle将创建3个SubPool，每个大约166MB。
不管Oracle 9i中的128MB以及Oracle10g中的256MB，这样的SubPool在许多复杂的系统中，都可能是过小的，在这些情况下，可能要增大SubPool。可以通过控制Shared Pool大小以及SubPool的数量来改变SubPool的大小。一些Bug以及内部测试表明500MB的SubPool可能会带来更好的性能，所以从Oracle 11g开始，每个SubPool至少为512MB。
除大小控制之外，在Oracle 10g中，Oracle仍然对共享池的管理做出了进一步改进，那就是对单个子缓冲池进行进一步的细分。现在默认，Oracle 10g会将单个缓冲池分割为4个子分区进行管理（这可能是因为通常4颗CPU才分配一个SubPool），使用类似如上的方法在Oracle 10gR2中进行测试：
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
alter system set "_kghdsidx_count"=2 scope=spfile;
startup force;
alter session set events 'immediate trace name heapdump level 2';
分析得到的日志，当仅有一个子缓冲池时，Shared Pool被划分为sga heap(1,0)～sga heap(1,3)共4个子分区：
[oracle@eygle udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_13577.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x2000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x2001b550
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,1)" desc=0x2001c188
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,2)" desc=0x2001cdc0
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,3)" desc=0x2001d9f8
当使用两个子缓冲池时，Shared Pool则被划分为8个子分区进行管理如下：
[oracle@eygle udump]$ grep "sga heap" eygle_ora_13618.trc
HEAP DUMP heap name="sga heap" desc=0x2000002c
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,0)" desc=0x2001b550
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,1)" desc=0x2001c188
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,2)" desc=0x2001cdc0
HEAP DUMP heap name="sga heap(1,3)" desc=0x2001d9f8
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,0)" desc=0x20020640
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,1)" desc=0x20021278
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,2)" desc=0x20021eb0
HEAP DUMP heap name="sga heap(2,3)" desc=0x20022ae8
Oracle 10g中多缓冲池结构如图所示。
通过一个内部表X$KGHLU（[K]ernel [G]eneric memory [H]eap manager State of [L]R[U] Of Unpinned Recreatable chunks）可以查询这些子缓冲池的分配：
SQL> select addr,indx,kghluidx,kghludur,kghluops,kghlurcr from x$kghlu;
ADDR INDX KGHLUIDX KGHLUDUR KGHLUOPS KGHLURCR
-------- ---- ---------- ---------- ---------- ----------
B5F4C5B4 0 2 3 12773 257
B5F4C1AC 1 2 2 43675 1042
B5F4D9C8 2 2 1 18831 1518
B5F4D5C0 3 2 0 0 0
B5F4D1B8 4 1 3 144697 327
B5F4E9E4 5 1 2 483428 1462
B5F4E5DC 6 1 1 6558 982
B5F4E1D4 7 1 0 0 0
8 rows selected.
通过这一系列的算法改进，Oracle中Shared Pool管理得以不断增强，较好地解决了大Shared Pool的性能问题；Oracle 8i中，过大Shared Pool设置可能带来的栓锁争用等性能问题在某种程度上得以解决。从Oracle 10g开始，Oracle开始提供自动共享内存管理，使用该特性，用户可以不必显示设置共享内存参数，Oracle会自动进行分配和调整，虽然Oracle为用户提供了极大的便利，但是了解自动化后面的原理对于理解Oracle的运行机制仍然是十分重要的。
虽然多缓冲池技术使Oracle可以管理更大的共享池，但是SubPool的划分可能也会导致各分区之间的协调问题，甚至可能因为内存分散而出现ORA-04031错误。最常见的问题是某个子缓冲池（SubPool）可能出现过度使用，当新的进程仍然被分配到这个SubPool时，可能会导致内存请求失败（而此时其他SubPool可能还有很多内存空间）。
因为子缓冲池存在的种种问题，从Oracle 10g开始，允许内存请求在不同SubPool之间进行切换（Switch），从而提高了请求成功的可能（但是显然切换不可能是无限制的，所以问题仍然可能存在）。
以下是来自客户系统的一个实际案例，在一个Oracle9i的系统中，经常出现ORA-04031的错误，客户系统的主要配置如下：
SQL> select * from v$version where rownum <2;
BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle9i Enterprise Edition Release 9.2.0.6.0 - 64bit Production
SQL> show parameter cpu_count
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
cpu_count integer 48
SQL> select * from v$sga;
NAME VALUE
------------------------------ ----------------
Fixed Size 762240
Variable Size 2600468480
Database Buffers 18975031296
Redo Buffers 6578176
我们检查其参数设置，默认的子池设置是7个，代码如下：
SQL> select a.ksppinm, b.ksppstvl from x$ksppi a, x$ksppsv b
2 where a.indx = b.indx and a.ksppinm = '_kghdsidx_count';
KSPPINM KSPPSTVL
---------------------------------------------------------------- --------------------
_kghdsidx_count 7
7个子池都被使用，其Latch使用情况如下：
SQL> select child#, gets from v$latch_children
2 where name = 'shared pool' order by child#;
CHILD# GETS
---------- ----------
1 333403016
2 355720323
3 273944301
4 197980497
5 282347697
6 354398593
7 468809111
看一下具体的子池使用及内存情况，注意到各个Shared Pool子池平均分配了320MB内存左右，共享池合计约2256MB：
SELECT 'shared pool (' || NVL (DECODE (TO_CHAR (ksmdsidx), '0', '0 - Unused', ksmdsidx),'Total') || '):' subpool,
SUM (ksmsslen) BYTES, ROUND (SUM (ksmsslen) / 1048576, 2) mb
FROM x$ksmss WHERE ksmsslen > 0
GROUP BY ROLLUP (ksmdsidx) ORDER BY subpool ASC
/
SUBPOOL BYTES MB
------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): 352321536 336
shared pool (2): 335544320 320
shared pool (3): 335544320 320
shared pool (4): 335544320 320
shared pool (5): 335544320 320
shared pool (6): 335544320 320
shared pool (7): 335544320 320
shared pool (Total): 2365587456 2256
8 rows selected.
进一步可以查询一下各个子池的剩余内存，注意到各个子池剩余内存约在7MB~15MB之间，而这些剩余内存又可能是零散的碎片：
SELECT subpool, NAME, SUM (BYTES), ROUND (SUM (BYTES) / 1048576, 2) mb
FROM (SELECT 'shared pool (' || DECODE (TO_CHAR (ksmdsidx), '0', '0 - Unused', ksmdsidx)
|| '):' subpool, ksmssnam NAME, ksmsslen BYTES
FROM x$ksmss WHERE ksmsslen > 0 AND LOWER (ksmssnam) LIKE LOWER ('%free memory%'))
GROUP BY subpool, NAME ORDER BY subpool ASC, SUM (BYTES) DESC
/
SUBPOOL NAME SUM(BYTES) MB
------------------------------ ------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): free memory 8158640 7.78
shared pool (2): free memory 7414472 7.07
shared pool (3): free memory 7831608 7.47
shared pool (4): free memory 10690992 10.2
shared pool (5): free memory 17201856 16.4
shared pool (6): free memory 8239920 7.86
shared pool (7): free memory 13925416 13.28
通过以下查询可以详细列举不同子池的Free内存块情况，从输出可以观察到，每个子池大于10KB的内存块都很少，这也就意味着，当有大块的共享内存请求时就可能出现ORA-04031错误（注意：R-free指保留池的剩余空间）：
SQL> SELECT ksmchidx "SubPool", 'sga heap(' || ksmchidx || ',0)' sga_heap,
2 ksmchcom chunkcomment,
3 DECODE (ROUND (ksmchsiz / 1000),
4 0, '0-1K', 1, '1-2K',2, '2-3K',3, '3-4K',4, '4-5K', 5, '5-6k',
5 6, '6-7k', 7, '7-8k',8, '8-9k',9, '9-10k', '> 10K'
6 ) "size",
7 COUNT (*), ksmchcls status, SUM (ksmchsiz) BYTES
8 FROM x$ksmsp WHERE ksmchcom = 'free memory'
9 GROUP BY ksmchidx, ksmchcls, 'sga heap(' || ksmchidx || ',0)',ksmchcom, ksmchcls,
10 DECODE (ROUND (ksmchsiz / 1000),
11 0, '0-1K', 1, '1-2K',2, '2-3K',3, '3-4K',4, '4-5K', 5, '5-6k',
12 6, '6-7k', 7, '7-8k',8, '8-9k',9, '9-10k', '> 10K' );
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- ------------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
1 sga heap(1,0) free memory 0-1K 5173 free 922568
1 sga heap(1,0) free memory 1-2K 5422 free 5274920
.........
1 sga heap(1,0) free memory 6-7k 2 R-free 11968
1 sga heap(1,0) free memory 7-8k 9 R-free 62096
1 sga heap(1,0) free memory 8-9k 12 R-free 95480
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 11 R-free 99192
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 25 R-free 434272
2 sga heap(2,0) free memory 0-1K 4919 free 848864
.......
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 5 R-free 46056
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 43 R-free 769144
3 sga heap(3,0) free memory 0-1K 6921 free 1058264
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 9 R-free 81344
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 64 R-free 1212424
4 sga heap(4,0) free memory 0-1K 6430 free 928688
.......
4 sga heap(4,0) free memory 9-10k 9 R-free 80464
4 sga heap(4,0) free memory > 10K 34 R-free 689640
5 sga heap(5,0) free memory 0-1K 4416 free 779096
......
5 sga heap(5,0) free memory 9-10k 4 R-free 36344
5 sga heap(5,0) free memory > 10K 40 R-free 1669384
6 sga heap(6,0) free memory 0-1K 6203 free 863104
。。。。。。
6 sga heap(6,0) free memory 9-10k 11 R-free 99464
6 sga heap(6,0) free memory > 10K 56 R-free 1758912
7 sga heap(7,0) free memory 0-1K 3814 free 607616
......
7 sga heap(7,0) free memory 9-10k 6 R-free 54432
7 sga heap(7,0) free memory > 10K 52 R-free 2816480
120 rows selected.
针对这种情况，我们可以相应减少Shared Pool子池的数量，以使得每个子池可以有足够的空闲内存可用。在这个客户环境中，首先将_kghdsidx_count调整为3，ORA-04031错误即没有再次出现，调整之后，每个子池的内存扩大到750MB左右：
SUBPOOL BYTES MB
------------------------------ ---------- ----------
shared pool (1): 788529152 752
shared pool (2): 788529192 752
shared pool (3): 771751936 736
shared pool (Total): 2348810280 2240
现在每个子池的空闲内存达到了20MB~60MB左右：
SUBPOOL NAME SUM(BYTES) MB
------------------------------ -------------------------- ---------- ----------
shared pool (1): free memory 56014080 53.42
shared pool (2): free memory 20292704 19.35
shared pool (3): free memory 67884912 64.74
调整后具体的内存使用情况如下，我们注意到，保留池的大块的空闲内存（R-free）数量大大增加，这样在要请求大块内存时，就更容易获得共享内存资源：
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- ---------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
。。。。。。
1 sga heap(1,0) free memory 8-9k 6 free 48016
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 4 free 45448
。。。。。。
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 22 R-free 197536
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 144 R-free 2606992
。。。。。。
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 8 free 72784
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 15 free 172616
......
2 sga heap(2,0) free memory 9-10k 22 R-free 195280
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 155 R-free 2839248
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 8-9k 14 free 111736
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 1 free 8808
。。。。。。
3 sga heap(3,0) free memory 9-10k 29 R-free 261272
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 186 R-free 3434512
客户的系统是一个双节点RAC环境，在运行中，应用设置为只连接其中的一个节点，另外一个空闲节点的Shared Pool使用情况如下，列举供参考：
SUBPOOL SGA_HEAP CHUNKCOMMENT size COUNT(*) STATUS BYTES
------- --------------- ---------------- ----- ---------- -------- ----------
1 sga heap(1,0) free memory 0-1K 373 free 41144
1 sga heap(1,0) free memory 1-2K 1 free 1488
1 sga heap(1,0) free memory 2-3K 1 free 1936
1 sga heap(1,0) free memory 3-4K 1 free 2704
1 sga heap(1,0) free memory 4-5K 1 free 3776
1 sga heap(1,0) free memory 9-10k 4 free 34864
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 157 free 460271664
1 sga heap(1,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
2 sga heap(2,0) free memory 0-1K 357 free 37376
2 sga heap(2,0) free memory 3-4K 2 free 6152
2 sga heap(2,0) free memory 4-5K 1 free 3776
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 130 free 454592888
2 sga heap(2,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
3 sga heap(3,0) free memory 0-1K 425 free 51280
3 sga heap(3,0) free memory 3-4K 1 free 2704
3 sga heap(3,0) free memory 7-8k 1 free 6664
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 44 free 467930312
3 sga heap(3,0) free memory > 10K 38 R-free 25520800
ORA-04031出现时，可能共享池没有足够空闲内存，但是Shared Pool保留池（shared_pool_reserved_size）还有一定的内存空闲，所以我们可以释放降低使用保留池的内存大小，在这个案例中，降低_shared_pool_reserved_min_alloc参数设置，也帮助数据库更好地利用了保留内存。
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