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5.1 테스트를 통한 FLM 방식의 동작 원리 분석




본장의 목적은 블록에 대한 이해를 기반으로 오라클의 구조를 심도 깊게 이해하는 것이다. 본장에서는 테이블 및 인덱스 세그먼트를 구성하는 블록을 중점적으로 다룬다.

  • 오라클은 프리블록 관리를 위해서 FLM(Free List Management)방식과 오라클 9i부터 소개된 ASSM(Automatic Segment Space Management) 방식을 사용
    • FLM 방식 : MFL(Master Free List),PFL(Process Free List), TFL(Transaction Free List)을 이용하여 프리블록을 관리하는 방식
    • ASSM방식 : 비트맵 블록을 이용하여 프리블록을 관리하는 방식
      FLM 방식에서 freelists를 기본설정 값인 1로 설정할 경우에는 PFL을 사용하지 않고 MFL과 TFL만을 사용하여 프리블록을 관리
      여러세션에서 동시에 프리블록에 대한 요청이 있을 경우에 MFL에 대한 경합이 발생
      MFL에 대한 경합을 줄이기 위해 테이블 생성 시나 생성 후 FREELISTS 값을 1보다 큰 수치로 변경하여 PFL의 개수를 증가
      PFL이 사용될 경우, 프리블록을 요청한 세션은 세션의 PID(V$PROCESS.PID)값을 이용하여 PFL을 할당 받음으로써 프리리스트에 대한 경합을 줄일 수 있음.

아래의6개의 테스트 케이스를 이용하여 FLM 방식의 동작원리를 알아보도록 하자.

– FLM 방식의 테이블 스페이스 생성

Create tablespace test_block
extent management local uniform size 1m
segment space management manual
datafile 'e:\oracle\product\10.2.0\oradata\hunny\test_block01.dbf' size 100m;

– 해당 테이블스페이스에 테이블 생성

create table free_list_test(name char(1000))
tablespace test_block
pctfree 10
pctused 40;

– DBA_SEGMENTS 뷰를 조회하여 세그먼터 헤더 블록 주소 확인

select segment_name, header_file, header_block, blocks
from dba_segments
where segment_name = 'FREE_LIST_TEST';

SEGMENT_NAME     HEADER_FILE HEADER_BLOC BLOCKS     
---------------- ----------- ----------- -----------
FREE_LIST_TEST             5           9         128

1 rows selected.

Case 1. 데이터 입력 전의 테이블 세그먼트 헤더 블록 분석

테이블 세그먼트 헤드 블록 덤프 수행
*alter system dump datafile 5 block 9;*
Start dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 9 maxblk 9
buffer tsn: 6 rdba: _0x01400009 (5/9) ------->DBA값은 5번째 파일의 9번째 블록
scn: 0x0000.007f902b seq: 0x01 flg: 0x00 tail: 0x902b1001
frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x10=DATA SEGMENT HEADER - UNLIMITED ------->블록 유형이 데이터 세그먼트 블록임을 나타냄(*아래Block Type 표참고)
Hex dump of block: st=0, typ_found=1
Dump of memory from 0x0000000012D6A600 to 0x0000000012D6C600
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140000a ext#: 0 blk#: 0 ext size: 127 ------->아직 데이터가 입력되지 않은 상태 이므로 HWM는 0번 익스텐트의 0번째 블록을 가리킨다
#blocks in seg. hdr's freelists: 0
#blocks below: 0
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58922 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140000a length: 127 ---> 사용가능한 블록의 시작 DBA는 0x0140000a이며 해당 익스텐트를 구성하는 블록의 개수는 127개
nfl = 1, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 0 ---> 1개의 프리리스트를 1개의 블록에서 관리하며 TFL은 현재 사용되지 않았음
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 -------> MFL를 나타내며 아직 사용되지않았음.
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 9 maxblk 9
  • 프리리스트 분석
    FLM 방식을 사용할 경우, freelist groups와 freelists의 기본설정 값은 1
    • nfl : 프리리스트 개수
    • nfb : 프리리스트 블록의 개수
    • typ : 프리리스트 type
    • nxf : transaction free lists 개수
    • lhd : 시작 프리블록의 DBA
    • ltl : 마지막 프리블록의 DBA값
  • Block Type
    10진수 16진수 블록유형
    1 0x01 Undo sement header
    11 0x0b Data file header
    12 0x0c Data segment header with FLG blocks
    14 0x0e Unlimited undo segment header
    15 0x0f Unlimited save undo segment header
    16 0x10 Unlimited data segment header
    17 0x11 Unlimited data segment header with FLS blocks
    18 0x12 Extent map block
    23 0x17 Bitmapped segment header
    29 0x1d Bitmapped file space header
    32 0x20 First level bitmap block
    33 0x21 Second level bitmap block
    34 0x22 Third level bitmap block
    35 0x23 Pagetable segment header block
    36 0x24 Pagetable extent map block
    37 0x25 System Managed Undo Extent Map Blck

Case 2. 데이터 입력 후의 테이블 세그먼트 헤더 블록 분석

– 데이터를 입력 한 후 세그먼트 헤더 블록에 대한 덤프를 수행

begin 
 for I in 1..15 loop
    insert into free_list_test values ('TEST' ||lpad(to_char(i),3,0));
    commit;
    end loop;
    end;
    /
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 9;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140000d ext#: 0 blk#: 3 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 1 ------->프리블록을 관리하는데 사용 된 freelists가 1개로 증가
#blocks below: 3 -------> HWM아래에 3개의 블록
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58923 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140000a length: 127 -------> 첫번째 익스텐트의 데이터 블록 시작 주소값
nfl = 1, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 3
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x0140000c ltl: 0x0140000c ------->프리리스트가 가리키는 프리블록의 DBA값=세번째 블록(아래12번블록)의 주소 값
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 9 maxblk 9

– 각각의 블록에 저장된 레코드 수 확인

SQL> select dbms_rowid.rowid_block_number(rowid), count(*) 
    from free_list_test 
    group by dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) 
    order by 1;
DBMS_ROWID. COUNT(*)   
----------- -----------
         10           7 
         11           7
         12           1     ------->1개의 레코드, 추후 발생되는 입력작업은 여기에..
3 rows selected.

Case 3. TFL 동작 방식 분석

  • TFL(트랜잭션 수행, 일반적으로 DELETE 작업)
    • Uncommitted TFL - 트랜잭션 내부에서만 사용되는 리스트, 외부에서 관찰 불가능
    • Committed TFL - 본장에서 설명되는 TFL

– TFL 확인하기 위해 DELETE 수행 후 TFL 정보확인
(테이블 생성 시 PCTUSED를 40으로 지정해서 생성했으므로 4건의 레코드를 첫 번째 블록에서 삭제하여 해당 TFL 변화 확인)
– 4건 삭제

delete free_list_test where name in ('TEST007','TEST006','TEST05','TEST04');
commit;

– DBMS_ROWID 패키지를 이용하여 블록 별 데이터 건수 확인

SQL> select dbms_rowid.rowid_block_number(rowid), count(*) 
    from free_list_test 
    group by dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) 
    order by 1;
DBMS_ROWID. COUNT(*)   
----------- -----------
         10           3
         11           7
         12           1
3 rows selected.
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 9;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140000d ext#: 0 blk#: 3 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 2 ------->프리블록을 관리하는데 사용 된 freelists가 2개로 증가
#blocks below: 3
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58923 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140000a length: 127
nfl = 1, nfb = 1 typ = 1 nxf = 1 ccnt = 3 -------> nxf값(TFL의 개수)이 1로 증가
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x0140000c ltl: 0x0140000c
XCT LST:: flg: USED lhd: 0x0140000a ltl: 0x0140000a xid: 0x0001.01c.00000e20 ------->DELETE작업에 의해 프리블록이발생, 이프리블록을 관리하기위해 TFL추가, lhd: 0x0140000a TFL에 의해 관리되는 프리블록의 시작주소
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 9 maxblk 9

Case 4. FREELISTS절 사용 시의 Freelist 관리 방법 분석

위의 테스트에선 FREELISTS절을 지정하지 않았으므로 기본적으로 MFL,TFL만이 사용

– 테스트 테이블 생성

create table free_list_test2(name char(1000))
storage(freelists 2)
tablespace test_block
pctfree 10
pctused 40;

– DBA_SEGMENTS 뷰를 조회하여 세그먼트 헤더블록 주소 확인

SQL> select segment_name, header_file, header_block, blocks 
from dba_segments 
where segment_name = 'FREE_LIST_TEST2';
SEGMENT_NAME                  HEADER_FILE  HEADER_BLOC BLOCKS     
--------------------------------- ------------------ ------------------- -----------
FREE_LIST_TEST2                                  5                   137         128
1 rows selected.
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 137;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140008a ext#: 0 blk#: 0 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 0
#blocks below: 0
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58924 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140008a length: 127
nfl = 2, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 0
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 -------> MFL
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 -------> PFL
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 -------> PLF
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 137 maxblk 137

– PFL은 PID값을 이용하여 사용할 프리리스트를 정하게 됨

-- PID값 확인
SQL> select pid from v$process 
where addr = (select paddr from v$session where sid = (select sid from v$mystat where rownum=1));
PID        
-----------
         22
1 rows selected.

– 테스트 데이터 입력

begin 
 for I in 1..15 loop
    insert into free_list_test2 values ('TEST' ||lpad(to_char(i),3,0));
    commit;
    end loop;
    end;
    /
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 137;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140008d ext#: 0 blk#: 3 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 1
#blocks below: 3
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58924 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140008a length: 127
nfl = 2, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 0
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x0140008c ltl: 0x0140008c ------->MFL을 제외한 2개의 PFL중 첫번째 PFL이 사용(mod(pid,freelists)+1)
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 137 maxblk 137

– PFL할당 공식

SQL> select mod(22,2) +1 as PFL_Number FROM dual;                                                     
PFL_NUMBER
----------
         1

다른 세션에서 데이터를 입력 할 경우 프리리스트의 사용변화 확인
PID = 19

– 테스트 데이터 입력

begin 
 for I in 16..20 loop
    insert into free_list_test2 values ('TEST' ||lpad(to_char(i),3,0));
    commit;
    end loop;
    end;
    /
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 137;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x0140008e ext#: 0 blk#: 4 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 2 ------->프리블록을 관리하기위해 사용중인 freelists 개수
#blocks below: 4
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58924 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140008a length: 127
nfl = 2, nfb = 1 typ = 1 nxf = 0 ccnt = 0
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x0140008c ltl: 0x0140008c
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x0140008d ltl: 0x0140008d ------->두번째 PFL을 사용
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 137 maxblk 137
SQL> select mod(19,2) +1 as PFL_Number FROM dual;
PFL_NUMBER 
-----------
          2
1 rows selected.

  • PID값에 따라서 서로다른 PFL을 사용함으로 프리블록을 얻기 위한 경합을 줄이는 것이 가능
  • FREELISTS의 최대값은 블록 크기에 의존적

Case 5. 블록 덤프를 이용한 프리블록 여부 확인 방법

데이터 블록의 프리블록 여부는 블록 덤프를 통해서 확인이 가능

– DBA_SEGMENTS 뷰를 조회하여 세그먼트 헤더블록 주소 확인

SQL> select segment_name, header_file, header_block, blocks 
from dba_segments 
where segment_name = 'FREE_LIST_TEST2';
SEGMENT_NAME                  HEADER_FILE  HEADER_BLOC BLOCKS     
--------------------------------- ------------------ ------------------- -----------
FREE_LIST_TEST2                                  5                   137         128


alter system dump datafile 5 block 138;
alter system dump datafile 5 block 139;
alter system dump datafile 5 block 140;
alter system dump datafile 5 block 141;
데이터 블록 덤프 수행(헤더부분만 요약)
Block header dump: 0x0140008a flg: - fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01
Block header dump: 0x0140008b flg: - fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01
Block header dump: 0x0140008c flg: O fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01
Block header dump: 0x0140008d flg: O fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01

– flg : 블록이 프리리스트에 등록된 블록인지의 여부를 나타내는 flag값 ( - : 프리블록아님 , O : 프리블록)
– fsl : Free Space Lock 해당블록이 Transaction Free List로 관리 될 경우 TFL의 개수를 나타냄
– fnx : 다음 프리블록에 대한 주소 값을 나타냄

Case 6. 프리리스트를 이용한 프리블록 관리 방식

  • 추가입력 작업과 삭제 작업 후 세그먼트 헤더 블록과 각각의 데이터 블록 덤프를 확인

– 데이터 입력

begin
 for I in 1..50 loop
    insert into free_list_test2 values ('TEST' ||lpad(to_char(i),3,0));
    commit;
    end loop;
    end;
    /

SQL> select dbms_rowid.rowid_block_number(rowid), count(*) 
    from free_list_test2 
    group by dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) 
    order by 1;
DBMS_ROWID. COUNT(*)   
----------- -----------
        138           7
        139           7
        140           7
        141           7
        142           7
        143           7
        144           7
        145           1
8 rows selected.

– 데이터 삭제

delete free_list_test2 where name in ('TEST003','TEST004','TEST005','TEST006','TEST007','TEST008','TEST009','TEST010','TEST011');
테이블 세그먼트 헤더 블록 덤프 수행
alter system dump datafile 5 block 137;
Extent Control Header
-----------------------------------------------------------------
Extent Header:: spare1: 0 spare2: 0 #extents: 1 #blocks: 127
last map 0x00000000 #maps: 0 offset: 4128
Highwater:: 0x01400094 ext#: 0 blk#: 10 ext size: 127
#blocks in seg. hdr's freelists: 5
#blocks below: 10
mapblk 0x00000000 offset: 0
Unlocked
Map Header:: next 0x00000000 #extents: 1 obj#: 58925 flag: 0x40000000
Extent Map
-----------------------------------------------------------------
0x0140008a length: 127
nfl = 2, nfb = 1 typ = 1 nxf = 2 ccnt = 0
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 ------->MFL
SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 ------->PFL
SEG LST:: flg: USED lhd: 0x01400091 ltl: 0x01400093 ------->PFL에 의해 관리되는 블록
XCT LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 xid: 0x0000.000.00000000------->TFL
XCT LST:: flg: USED lhd: 0x0140008b ltl: 0x0140008a xid: 0x0007.01f.00000dee------->TFL에의해 관리되는 블록
End dump data blocks tsn: 6 file#: 5 minblk 137 maxblk 137
alter system dump datafile 5 block 138;
alter system dump datafile 5 block 139;
alter system dump datafile 5 block 140;
alter system dump datafile 5 block 141;
alter system dump datafile 5 block 142;
alter system dump datafile 5 block 143;
alter system dump datafile 5 block 144;
alter system dump datafile 5 block 145;
데이터 블록 덤프 수행(헤더부분만 요약)
Block header dump: 0x0140008a flg: O fsl: 1 fnx: 0x0 ------->다음 프리블록에 대한주소값:fnx: 0x0(없음)
Block header dump: 0x0140008b flg: O fsl: 2 fnx: 0x140008a ------->다음 프리블록에 대한주소값:fnx: 0x140008a
Block header dump: 0x0140008c flg: - fsl: 0 fnx: 0x0
Block header dump: 0x0140008d flg: - fsl: 0 fnx: 0x0
Block header dump: 0x0140008e flg: - fsl: 0 fnx: 0x0
Block header dump: 0x0140008f flg: - fsl: 0 fnx: 0x0
Block header dump: 0x01400090 flg: - fsl: 0 fnx: 0x0
Block header dump: 0x01400091 flg: O fsl: 0 fnx: 0x1400092

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