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Hugepage、VLM、SGA和Share memory(转)--用来扩展内存的管理  

2011-07-26 17:55:26|  分类: oracle管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、相关概念
Hugepage/Big page:
系统进程是通过虚拟地址访问内存,但是CPU必须把它转换程物理内存地址才能真正访问内存。为了提高这个转换效率,CPU会缓存最近的虚拟内存地址和物理内存地址的映射关系,并保存在一个由CPU维护的映射表中。为了尽量提高内存的访问速度,需要在映射表中保存尽量多的映射关系。
而在Redhat Linux中,内存都是以页的形式划分的,默认情况下每页是4K,这就意味着如果物理内存很大,则映射表的条目将会非常多,会影响CPU的检索效率。因为内存大小是固定的,为了减少映射表的条目,可采取的办法只有增加页的尺寸。这种增大的内存页尺寸在Linux 2.1中,称为Big page;在AS 3/4中,称为Hugepage。
如果系统有大量的物理内存(大于8G),则物理32位的操作系统还是64位的,都应该使用Hugepage。
注意:使用Hugepage内存是共享内存,它会一直keep在内存中的,不会被交换出去,也就是说使用hurgepage的内存不能被其他的进程使用,所以,一定要合理设置这个值,避免造成浪费。对于只使用Oracle的服务器来说,把Hugepage_pool设置成SGA大小即可。

VLM(Very Large Memory ):这个是要是针对32位的操作系统,对于64位操作系统,则需要设置VLM。在启用了Hugepage的情况下,32位的ORACLE可以把SGA扩展到62G。需要注意的是,VLM只对SGA中buffer cache有效,对shared pool、large pool、java pool等无效。
VLM的原理是把内存虚拟程一个文件,系统进程通过读取这个内存文件达到使用内存的目的。
如果ORACLE想要使用VLM,则必须设置参数use_indirect_data_buffers=true。如果是10g的数据库,还需要把db_cache_size转换成老版本的db_block_buffers,否则会报错。
当SGA使用VLM时,SGA对应的共享内存会分成两个部分:
 . 普通的系统共享内存,也就是可以从ipcs -ma看到的部分,这部分主要对应非buffer cache的SGA(large pool/shared pool/java pool/streams pool)等。
 . 基于内存文件的共享内存,这部分可以通过ls -al /dev/shm查看。这部分主要对应SGA中的data buffer部分。

注意:使用VLM时,用于非buffer cache部分的内存会保留512M用于管理VLM。如如果分配了2.5G给非buffer cache使用,实际上,只有2G的实际可用内存。

当使用VLM时,以上两个部分共享内存之和等于SGA。(如果不使用VLM,则SGA大小就等于ipcs -ma显示的大小基本一致)

下面举一个例子说明这四者的关系:

1、SGA相关
SQL> show sga

Total System Global Area 1879048192 bytes
Fixed Size                   778452 bytes
Variable Size             802430764 bytes
Database Buffers         1073741824 bytes
Redo Buffers                2097152 bytes
-----非BUFFER CACHE部分
SQL> show parameter shared_pool_size

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
shared_pool_size                     big integer 512M
SQL> show parameter java_pool_size

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
java_pool_size                       big integer 32M
SQL> show parameter large_pool_size

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
large_pool_size                      big integer 128M
SQL> show parameter streams_pool_size

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
streams_pool_size                    big integer 80M
SQL> show parameter log_buffer

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
log_buffer                           integer     2097152


-----BUFFER CACHE部分
SQL> show parameter block_size

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
db_block_size                        integer     8192
SQL> show parameter db_block_buffers

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
db_block_buffers                     integer     131072

 

2、ipcs显示的大小
$ipcs -a

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status
0xf258e130 32769      oracle    600        807403520  0
0x00000000 65538      oracle    640        4096       0

------ Semaphore Arrays --------
key        semid      owner      perms      nsems
0x610520f4 98304      oracle    640        602
0x610520f5 131073     oracle    640        602
0x610520f6 163842     oracle    640        602

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages

 
3、/dev/shm大小
$ls -al /dev/shm
total 120
drwxrwxrwt    1 root     root            0 Feb 15 02:11 .
drwxr-xr-x   22 root     root       118784 Feb 15 02:11 ..
-rw-r-----    1 oracle   dba      1073741824 Feb 15 02:12 ora_test_65538

 

 
(shared_pool_size + java_pool_size + large_pool_size + streams_pool_size + log_buffer) = (512 + 32 + 128 + 80)*1024*1024+2097152=790626304 和ipcs的结果807403520基本一致。
131072*8192=1073741824 和ls -al /dev/shm的结果1073741824相等。
这个结果也验证了以上我们做的结论。

 

 

二、配置Hugepage
因为使用hugepage部分的共享内存不能被swap,也不能被其他进程使用,如果把hugepage共享内存设置过大,会导致系统hang住。
既要考虑性能,又要不浪费内存,一定要把使用hugepage部分的共享内存设置一个最佳值。下面的一些参考:
1) 如果是32位操作系统,且没有用VLM,则设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例SGA总和。如果有ASM,则每一个ASM实例再增加200M左右
2) 如果是32位操作系统,且使用了VLM,则设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例除data buffer外的SGA总和。如果有ASM,则每一个ASM实例再增加200M左右
3) 如果是64位操作系统,不管是否启用VLM,都设置 hugetlb_pool=所有运行在该服务器上的实例SGA总和。如果有ASM,则每一个ASM实例再增加200M左右

在RHEL 2.1/3/4设置Hugepage的方法各不一样,因为2.1版本太低,这里就不介绍了。

1、在RHEL3中设置hugepage
很简单,只需要在/etc/sysctl.conf添加如下行即可:
#设置1024M hugepage momory
vm.hugetlb_pool=1024

执行sysctl -p使得修改生效。

此时从/proc/meminfo中可以验证设置是否生效:
$more /proc/meminfo |grep -i HugePage
HugePages_Total:   512
HugePages_Free:    512
Hugepagesize:     2048 kB

因为设置的1024M的hugepage_pool,每页2M,所以会有512页。
理想情况下,当oracle实例启动后,HugePages_Free应等于或者接近0。

2、在RHEL4中设置hugepage
类似于RHEL3,在RHEL4配置hugepage也很简单,
1)在/etc/sysctl.conf添加如下行:
#设置1024M hugepage momory
vm.nr_hugepages=512

在RHEL4中,是直接设置hugepage的页数。

执行sysctl -p使得修改生效。

2) 在/etc/security/limits.conf 添加如下行
oracle           soft    memlock         1048576
oracle           hard    memlock         1048576

必须设置这个,否则启动数据库可能会报错:
ORA-27103: internal error
Linux Error: 11: Resource temporarily unavailable

此时从/proc/meminfo中可以验证设置是否生效:
$more /proc/meminfo |grep -i HugePage
HugePages_Total:   512
HugePages_Free:    512
Hugepagesize:     2048 kB

理想情况下,当oracle实例启动后,HugePages_Free应等于或者接近0。

如果不想设置hugepage,则设置vm.nr_hugepages=0即可。

有几点需要注意:
1) 无论RHEL3还是RHEL4,只要设置了hugepage_pool或者nr_hugepages,都意味着指定尺寸的内存被pin在内存中了。就算SGA需要的共享内存小于设置的hugepage_pool,这部分内存也无法被其他进程使用,所以,一定要计算好需要的大小,不宜设置过大的hugepage共享内存,避免浪费。

 

三、配置VLM
在RHEL3和RHEL4中,可以使用两种内存文件方式配置VLM:
. shmfs/tmpfs:这个内存文件方式会发生换页,与hugepage冲突,不适用于使用hugepage的内存管理方式。其中shmfs只适用于RHEL3,tempfs适用于RHEL3和RHEL4。
. ramfs:这种方式不会发生换页,可以与hugepage搭配使用。
要配置VLM,系统内核必须支持以上三种文件系统之一,可以用以下命令判断:
egrep "shm|tmpfs|ramfs" /proc/filesystems
如果结果有对应的条目输出,则表示支持该类型文件系统,如:
nodev   tmpfs
nodev   ramfs
表示内存支持tmpfs和ramfs两种内存文件系统。

下面以为一个32位的数据库配置8G大小的buffer cache为例说明如何在RHEL3/4中配置VLM(首先要保证内核支持并已经配置Hugepage)
1、挂载内存文件系统
umount /dev/shm
mount -t ramfs ramfs /dev/shm
chown oracle:dba /dev/shm
注意
1)为了重启后也生效,最好把以上几行写在/etc/rc.local里
2)如果oracle用户的主组不是dba,如是oinstall,则chown oracle:oinstall /dev/shm

2、修改oracle参数
use_indirect_data_buffers=true
db_block_size=8192
db_block_buffers=1048576
shared_pool_size=2831155200


3、修改oracle的资源限制
在/etc/security/limits.conf中设置memlock=3145728,也就是在该文件中添加如下两行:
 
oracle           soft    memlock         3145728
oracle           hard    memlock         3145728

用ulimit -l验证

 

 

 

 

使用VLM时:
1) 无论是什么版本,不能用db_cache_size参数,必须转换成对应的db_block_buffers和db_block_size
2) data buffer部分的共享内存来自VLM,但SGA的其他部分,如shared_pool使用的共享内存来自系统的普通共享内存。
3) kernel.shmmax的设置应大于等于除data buffer以外的其他SGA部件之和
4) 不必像设置hugepage_pool那样考虑要位data buffer设置多大的共享内存,操作系统会自动生成一个与设置的data buffer一样大小的内存文件
5) 即使hugepage足够大,data buffer需要的共享内存也不会从hugepage_pool中分配,而是使用VLM内存文件扩展共享内存段
6) 即使hugepage不足,非data buffer部分的SGA需要的共享内存也不会从VLM中分配,而是使用系统其他的空闲内存扩展共享内存段


最后做一个简单总结:

1、hugepage是为了提高内存的性能;VLM是为了使32位操作系统使用大内存
2、如果服务器上有大量物理内存:
如果是64位的操作系统,只需要设置hugepage即可,且可以使用db_cache_size这一新参数。
如果是32位的操作系统,需要配置hugepage和VLM,并且不能使用db_cache_size这一新参数。其中hugepage_pool设置为非buffer cache的内存总和大小。buffer cache对应的共享内存部分无需设置,OS会自动分配适当大小的内存文件作为共享内存。

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