PGA管理

PGA的概念及其包含的内存结构
PGA按照Oracle官方文档解释，叫做程序全局区（Program Global Area），但也有些资料上说还可以理解为进程全局区（Process Global Area）。这两者没有本质的区别，它首先是一个内存区域，其次，该区域中包含了与某个特定服务器进程相关的数据和控制信息。每个进程都具有自己私有的PGA区，这也就意味着，这块区域只能被其所属的进程进入，而不能被其他进程访问，所以在PGA中不需要latch这样的内存结构来保护其中的信息。
笼统地说，PGA里包含了当前进程所使用的有关操作系统资源的信息（比如打开的文件句柄等）以及一些与当前进程相关的一些私有的状态信息。每个PGA区都包含以下两部分。
固定PGA部分（Fixed PGA）：这部分包含一些小的固定尺寸的变量，以及指向变化PGA部分的指针。
变化PGA部分（Variable PGA）：这部分是按照堆（Heap）来进行组织的，所以这部分也叫做PGA堆。PGA堆中所包含的内存结构包括：
有关一些固定表的永久性内存。
如果session使用的是专用连接方式（dedicated server），则还含有用户全局区（User Global Area，UGA）子堆。如果session使用的是共享连接方式（shared server），则UGA位于SGA中。UGA是PGA中的最重要的部分。
调用全局区（Call Global Area，CGA）子堆。
UGA是包含与某个特定session相关信息的内存区域，比如session的登录信息以及session私有的SQL区域等。每个UGA也包含以下两个部分。
固定UGA部分（Fixed UGA）：这部分包含一些小的固定尺寸的变量，以及指向变化UGA部分的指针。
变化UGA部分（Variable UGA）：这部分也是按照堆来进行组织的，可以从X$KSMUP视图中看到有关UGA堆的分布情况。UGA堆的分布与open_cursors、 open_links等参数有关系。所谓的游标（cursor）就是放在这里的，游标指向shared pool里的包含SQL文本以及执行计划等的对象。

UGA堆中所包含的内存结构
私有SQL区域（Private SQL Area）：这部分区域包含绑定变量信息以及运行时的内存结构等数据。每一个发出SQL语句的session都有自己的私有SQL区域。这部分区域又可分成以下两部分。
永久内存区域：这里存放了相同SQL语句多次执行时都需要的一些游标信息，比如绑定变量信息、数据类型转换信息等。这部分内存只有在游标被关闭时才会被释放。
运行时区域：在处理SQL语句时的第一步就是要创建运行时区域，这里存放了当SQL语句运行时所使用的一些信息。对于DML（INSERT、 UPDATE、DELETE）语句来说，SQL语句执行完毕就释放该区域；而对于查询语句（SELECT）来说，则是在所有数据行都被获取并传递给用户以后被释放，或者该查询被取消以后也会被释放。
Session相关的信息。这部分信息包括以下几部分。
正在使用的包（package）的状态信息。
使用alter session这样的命令所启用的跟踪信息，或者所修改的session级别的优化器参数（optimizer_mode）、排序参数（sort_area_size等）、修改的NLS参数等。
所打开的db links。
可使用的角色（roles）等。
工作区（Work area）：这块区域主要用来存放执行SQL的过程中所产生的中间数据，比如排序时，需要在这里存放排序过程中的中间数据。这部分占据了PGA中的大部分空间。其大小依赖于所要处理的SQL语句的复杂程度而定。如果SQL语句包含诸如group by、hash-join等这样的操作，则会需要很大的SQL工作区域。实际上，我们调整PGA也就是调整这块区域。
UGA所处的位置完全由session连接的方式决定：
如果session是通过共享服务器（shared server）方式登录到数据库的，则毫无疑问，UGA必须能够被所有进程访问，所以在这种情况下，UGA是从SGA中进行分配的。进一步说，如果SGA 中设置了large pool，则UGA从large pool里进行分配；否则，如果没有设置large pool，则UGA只能从shared pool里进行分配。
如果session是通过专用服务器（dedicated server）方式登录到数据库的，则UGA是从进程的PGA中进行分配的。

PGA自动管理

在Oracle 9i之前，我们主要是通过设置sort_area_size、hash_area_size等参数值（通常都叫做*_area_size）来管理PGA的 使用，不过严格说来，是对PGA中的UGA进行管理。但是，这里有个问题，就是这些参数都是针对某个session而言的，也就是说设置的参数值对所有登 录到数据库的session都生效。在数据库实际运行过程中，总有些session需要的PGA多，而有些session需要的PGA少。如果都设置一个 很小的*_area_size，则会使得某些SQL语句运行时由于需要将临时数据交换到磁盘而导致效率低下。而如果都设置一个很大的值，又有可能一方面浪费空间；另一方面，消耗过多内存可能导致操作系统其他组件所需要的内存短缺，而引起数据库整体性能下降。所以如何设置*_area_size的值一直都是 DBA很头疼的一个问题。

而从Oracle 9i起（当然也包括Oracle 10g）所引入的一个新的特性可以有效的解决这个问题，这个特性就是自动PGA管理。

首先，设置workarea_size_policy参数。该参数为auto（也是默认值）时，表示启用PGA自动管理；而设置该参数为 manual时，则表示禁用PGA自动管理，仍然沿用Oracle 9i之前的方式，也就是使用*_area_size对PGA进行管理。
然 后，DBA可以根据数据库的负载情况估计所有session大概需要消耗的PGA的内存总和，然后把该值设置为初始化参数 pga_aggregate_target的值即可。Oracle会按照每个session的需要为其分配PGA，同时会尽量维持整个PGA的内存总和不 超过该参数所定义的值。这样的话，Oracle就能尽量避免整个PGA的内存容量异常增长而影响整个数据库的性能。从而，就有效的解决了设 置*_area_size所带来的问题。

不过遗憾的是，Oracle 9i下的PGA自动管理只对专用连接方式有效，对共享连接方式无效。Oracle 10g以后对两种连接方式都有效。

在PGA中，对性能影响最大的就是SQL工作区了。通常来说，SQL工作区越大则对于SQL语句的执行的效率就高，从而对于用户的响应时间就越少。 理想情况下，SQL工作区应该可以容纳SQL执行过程中所涉及的所有输入数据和控制信息。当然，这只是理想情况，现实往往总是不能尽如人意，很多情况下 SQL工作区是不能容纳执行SQL所需要的内存空间的，从而不得不交换到临时表空间里。为了衡量执行SQL所需要的内存与实际分配给该SQL的SQL工作 区之间的契合程度，Oracle将所分配的SQL工作区大小分成以下三种类型。
optimal尺寸：SQL语句能够完全在所分配的SQL工作区内完成所有的操作。这时的性能最佳。

onepass尺寸：SQL语句需要与磁盘上的临时表空间交互一次才能够在所分配的SQL工作区中完成所有的操作。

multipass尺寸：由于SQL工作区过小，从而导致SQL语句需要与磁盘上的临时表空间交互多次才能完成所有的操作。这个时候的性能将急剧下降。

当系统整体负载不大时，Oracle倾向于为每个session的PGA分配optimal尺寸大小的SQL工作区。

而随着负载上升，比如连接的session逐渐增多导致同时执行的SQL语句越来越多时，Oracle就会倾向于为每个session的PGA分配onepass尺寸大小的SQL工作区，甚至是multipass尺寸的SQL工作区了。

我们一旦设置了pga_aggregate_target以后，所有的*_area_size就将被忽略。那么，我们该如何来设置该参数的值呢？这依赖于数据库的用途，如果数据库为OLTP（联机事务处理）应用的，则其应用一般都是小的短的进程，所需要的PGA也相应较少，所以该值该值通常为总共分配给Oracle实例的20%，另外的80%则给了SGA；如果数据库为OLAP（DSS）（数据仓库或决策分析）应用的，则其应用一般都是很大的，运行时间很长的进程，因此需要的PGA就多。所以通常为PGA分配50%的内存。而如果数据库为混合类型的，则情况比较复杂，一般会先分配40%的初始值，而 后随着数据库的应用，而不断对PGA进行监控，并进行相应的调整。

比如，对于8GB物理内存的数据库服务器来说，按照Oracle推荐的，分配给Oracle实例的内存为物理内存的80%。那么对于OLTP应用来 说，pga_aggregate_target的值大约就是1310MB（（8192MB×80%）×20%）。而对于OLAP来说，则该值大约就是 3276MB（（8192MB×80%）×50%）。

当然，这里所说的都是对于一个新的数据库来说，初始设置的值。这些值并不一定正确，可能设置过大，也可能设置过小。必须随着系统的不断运行，DBA需要不断监控，从而对其进行调整。

Oracle为了帮助我们确定这个参数的值，引入了一个新的视图v$pga_target_advice。为了使用该视图，需要将初始化参数statistics_level设置为typical（默认值）或all。

SQL> select
2     round(pga_target_for_estimate /(1024*1024)) "Target (M)",
3     estd_pga_cache_hit_percentage "Est. Cache Hit %",
4     round(estd_extra_bytes_rw/(1024*1024)) "Est. ReadWrite (M)",
5     estd_overalloc_count "Est. Over-Alloc"
6    from v$pga_target_advice
7  /

Target (M)        Est. Cache Hit %    Est. ReadWrite (M)   Est. Over-Alloc
------------------------------------------------------------------------
15      34                      264                 1
30      34                      264                 0
45      34                      264                 0
60      67                       66                 0
72      67                       66                 0
84      67                       66                 0
96      67                       66                 0
108     67                       66                 0
120     67                       66                 0
……
360     67                       66                 0
480     67                       66                 0

该输出告诉我们，按照系统目前的运转情况，我们PGA设置的不同值所带来的不同效果。根据该输出，随着我们增加PGA的尺寸，estd_pga_cache_hit_percentage不断增加，同时estd_extra_bytes_rw（表示onepass、 multipass读写的字节数）不断减小。从上面的结果我们可以知道，将pga_aggregate_target设置为60MB是最合理的，因为即便将其设置为480MB，命中率也不会有所提高。

注意：即使设置了PGA_AGGREGATE_TARGET以后，每个进程PGA内存的大小也是受限制的：
串行操作时，每个进程可用的PGA内存为MIN(PGA_AGGREGATE_TARGET * 5%, _pga_max_size/2)，其中隐含参数_pga_max_size的默认值是200M，不建议修改它。
并行操作时，并行语句可用的PGA内存为PGA_AGGREGATE_TARGET * 30% / DOP （Degree Of Parallelism 并行度）。

参考至：《教你成为10g OCP》韩思捷著

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