Oracle的段空间分配

一、基本概念

一个表空间由若干个数据文件组成，表空间的属性可以从dba_tablespaces中获取：

SQL> desc dba_tablespaces;

TABLESPACE_NAME    名称

 BLOCK_SIZE        一个blocik的大小，

 INITIAL_EXTENT    分配给一个segment的第一个extent的大小，以字节为单位 NEXT_EXTENT,第二个extent的大小等于next的值，以后的next=前一next*(1+pctincrease/100)

 MIN_EXTENTS       segment 第一次创建时分配的extent数量

 MAX_EXTENTS       一个segment最多的extent数量                                              

 PCT_INCREASE      见next_extent                                            

 MIN_EXTLEN                             

 STATUS            状态 online|offline                                           

 CONTENTS          permanent|temp|undo                                           

 LOGGING           是否记录redo                                            

 FORCE_LOGGING     yes|no对表空间里的segment记录redo，即使该segment的logging属性logging       

 EXTENT_MANAGEMENT local | dictionary                                               

 ALLOCATION_TYPE   system|uniform extent的分配类型：系统分配，或者是统一

  PLUGGED_IN                                                    

 SEGMENT_SPACE_MANAGEMENT   段管理 manual|auto 手动后自动                                   

 DEF_TAB_COMPRESSION                                           

 RETENTION                                                     

 BIGFILE                           是否大文件（10g）                            

 

• 本地管理或字典管理，两种方式的差别是表空间中extends的使用信息存放在表空间本身还是存在在数据字典中。本地管理比字典管理的性能要好，因为减少了访问数据字典的冲突。
• 段空间管理，自动管理使用位图管理段的可用空间，手动使用链表管理，需要设置pctused,freelists,freelists groups 等参数。通常自动比手动性能要好。
• Extent的分配，可以是autoallocate （自动分配）或 uniform（统一大小）。自动分配模式下，extent的大小由系统决定，通常初始是8个block，之后逐渐增加，这样segment的空闲空间比较多。Uniform模式下，每个extent的大小是一致的，空闲的空间比较少。对于数据量增长比较稳定，而且知道增长量的大小，可设置合适的uniform大小。
• 用户表空间, extent建议使用本地管理,segment 建议使用自动管理
• 创建表空间的时候，如果指定extent management local，就不能再指定default storage子句。default storage子句包含了INITIAL_EXTENT、NEXT_EXTENT、MIN_EXTENTS、MIN_EXTENTS、MAX_EXTENTS、PCT_INCREASE这些参数。
• 9.2版本以上，若system表空间是local manage，则不能创建dictionary manage的表空间。
• 区管理和段管理方式在创建表空间时指定，之后不能再改，只有本地管理表空间可以使用自动的段空间管理方式。

二、数据文件的组织和段的空间分配

用得最多的是extent本地管理，segment自动管理的表空间。这种情况下，每个段使用位图来记录空间的使用情况，位图分为三个级别，L0,L1,L2　．其中第一个L0块就是段头，L0-L1-L2是一种树形结构。

BMB : bitmap block

 

以下是一个数据文件可能的例子：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

每格为1个block，block size为8k，每个extent有8个block

每个数据文件最前面的8个块，是LMT用于管理extent分配的，每一个segmen的前三个block分别是bmb L1，bmb L2，和段头信息(L0)，L1还会出现在其它extent中，但不是每个extent都会有L1。

 

三、通过直接路径插入和间接路径插入的对比来了解段的空间分配（在ITPUB晶晶小妹文章中的例子基础上）

直接路径插入与间接路径插入

• 采用直接路径插入方式向一个表插入记录时，不需要将该表原有的记录读入缓存，而直接在其物理数据块的高水位（hwm）后插入记录，因此提高了数据插入的效率，且不产生redo数据，而是通过高水位的值来进行回滚操作。使用直接路径插入的语句有create table as select 和inert 。
• 采用间接路径插入方式向一个表插入记录时，先将该表原有记录的数据块读入缓存，然后在缓存中插入新记录，数据块成为脏数据，再等待dbw进程将数据块写入数据文件（如checkpoint后）。

(一）准备

1.创建两个表。

SQL> create table aa(id number(4),name varchar2(5));

SQL> create table bb(id number(4),name varchar2(5));

2.aa表中插入数据

SQL> insert into aa values(1,'aa');

SQL> insert into aa values(2,'bb');

SQL> insert into aa values(3,'cc');

SQL> insert into aa values(4,'dd');

SQL> commit;

 

3.查看这些数据所在的数据块，可以看到这四条记录都位于文件4的463块上

SQL> select dbms_rowid.rowid_relative-fno(rowid),dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) from aa;

DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) BMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID)

                                   4                                  463

                                   4                                  463

                                   4                                  463

                                   4                                  463

4.清空缓冲区，通过重新启动数据库来实现。使用alter system flush buffer cache不能完整清空。

SQL> shutdown immediate;

SQL> startup

5.查看缓冲区内aa、bb的数据块，可以看到这时缓冲区没有这两个表的数据块

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='AA');

未选定行

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='BB');

未选定行

5.再次查看aa记录所在的数据块

SQL> select dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid),dbms_rowid.rowid_block_number(owid) from aa;

DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) BMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID)

                                   4                                  463

                                   4                                  463

                                   4                                  463

                                   4                                  463

6.由于上一个查询操作，现在可以看到aa的数据块463和其它信息块已经读入缓存,bb也可类似查询。

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='AA');

    FILE#     BLOCK#

    4        461

    4        464

    4        459

    4        459

    4        462

    4        460

    4        463

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='BB');

     FILE#     BLOCK#

    4        467

    4        467

7.通过alter system dump datafile 4 block 467，可以看到这是bb的块头，且高水位为468,使用了3个块。

...

frmt: 0x02 chkval: 0x6632 type: 0x23=PAGETABLE SEGMENT HEADER

Hex dump of block: st=0, typ_found=1

Extent Header:: spare1: 0      spare2: 0      #extents: 1      #blocks: 8    

                  last map  0x00000000  #maps: 0      offset: 2716 

      Highwater::  0x010001d4  ext#: 0      blk#: 3      ext size: 8    

（二）直接路径插入

１、直接插入

SQL> insert into BB select * from aa;

SQL> commit;

２、查询，可以看到，bb的数据块468并没有在缓存中：

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='BB');

     FILE#     BLOCK#

         4        467

         4        467

         4        465

SQL> select dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid),dbms_rowid.rowid_block_number(r

owid) from BB;

DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) BMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID)

                                   4                                  468

３、465块通过dump出来看，是‘FIRST LEVEL BITMAP BLOCK’，也就是段自动管理使用的位图块L1，这是因为插入数据后要更新位图块信息。而467块显示该segment已用块数变为4；

465 dump:

...

frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x20=FIRST LEVEL BITMAP BLOCK

Hex dump of block: st=0, typ_found=1

467 dump:

 ...

frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x23=PAGETABLE SEGMENT HEADER

Hex dump of block: st=0, typ_found=1

Extent Header:: spare1: 0      spare2: 0      #extents: 1      #blocks: 8    

                  last map  0x00000000  #maps: 0      offset: 2716 

      Highwater::  0x010001d5  ext#: 0      blk#: 4      ext size: 8    

（二）间接路径插入

１、间接插入

SQL> insert into BB select * from aa;

SQL> commit;

２、查看

SQL> select file#,block# from v$bh where objd=(select object_id from user_object

s where object_name='BB');

     FILE#     BLOCK#

     4        469

     4        472

     4        467

     4        467

     4        470

     4        465

     4        468

     4        471

     4        466

SQL> select dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid),dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) from BB;

DBMS_ROWID.ROWID_RELATIVE_FNO(ROWID) BMS_ROWID.ROWID_BLOCK_NUMBER(ROWID)

                                   4                                  468

                                   4                                  468

                                   4                                  468

                                   4                                  468

                                   4                                  472

                                   4                                  472

                                   4                                  472

                                   4                                  472

可以看到，bb的数据块468，472都已经在缓存中

３、 dump　467

...

      Highwater::  0x010001d9  ext#: 0      blk#: 8      ext size: 8     

... 

  #blocks in seg. hdr's freelists: 0    

  #blocks below: 8    

  mapblk  0x00000000  offset: 0    

  Level 1 BMB for High HWM block: 0x010001d1

  Level 1 BMB for Low HWM block: 0x010001d1

  Segment Type: 1 nl2: 1      blksz: 8192   fbsz: 0     

  L2 Array start offset:  0x00001434

  First Level 3 BMB:  0x00000000

  L2 Hint for inserts:  0x010001d2

  Last Level 1 BMB:  0x010001d1

  Last Level II BMB:  0x010001d2

  Last Level III BMB:  0x00000000

     Map Header:: next  0x00000000  #extents: 1    obj#: 52657  flag: 0x10000000

  Inc # 0

  Extent Map

   0x010001d1  length: 8    

    Auxillary Map

   Extent 0     :  L1 dba:  0x010001d1 Data dba:  0x010001d4

     Second Level Bitmap block DBAs

  高水位变为473，已用块变为8，bmb L1 地址 0x010001d1（file 4,block 465）, bmb  L2 地址 0x010001d2（file 4,block 466）,数据块开始位置0x010001d4（file 4,block 468）

本文转自 vfast_chenxy 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/chenxy/743909，如需转载请自行联系原作者