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DB버퍼캐시




2. DB 버퍼캐시

정의
사용자가 입력한 데이터를 데이터 파일에 저장하고 이를 다시 읽는 과정에서 거쳐가는 캐시영역
물리적인 I/O를 최소화하기 위해 최근에 사용한 블록에 대한 정보를 저장하는 메모리의 일정 영역

(1) 블록단위 I/O

오라클에서 I/O는 블록단위로 이루어 진다.

  • 메모리 버퍼 캐시에서 버퍼 블록을 액세스 할때 블록 I/O
  • 데이터파일에 저장된 데이터 블록을 DB 버퍼 캐시로 적재할때 블록 I/O
  • 캐시에서 변경된 블록을 다시 데이터파일에 저장할 때 블록 I/O
    single block I/O : 인덱스를 경유해 테이블 액세스시.
    multi block I/O : Full Table Scan 시
    => 옵티마이져가 인덱스를 이용해 테이블을 액세스할 지, Full Table Scan을 할 지를 결정하는 판단 기준은 읽어야 할 레코드 수가 아니라 블록 갯수이다.

    (2) 버퍼 캐시 구조

    해시테이블 구조로 관리 됨.
    해싱(hasing)알고리즘 <= 주소록에 비유
    해시버킷 - 성씨가 같은 고객은 같은 페이지
    입수시점이 같지 않으므로 해시 버킷내에서는 정렬상태를 유지 하지 않는다.(스캔방식으로 탐색)
    해시 체인은 Shared Pool 내에 존재, 버킷(Bucket) ==> 체인(Chain) ==> 헤더(Header)의 구조.

  • 해시 테이블(Hash table)은 여러개의 해시 버킷으로 구성.
  • 블록의 주소(Database Block Address)와 블록클래스에 대해 해시함수 적용한 결과를 이용하여 버킷을 찾아간다.
  • 해시 버킷에는 같은 해시 값을 갖는 버퍼 헤더들이 체인 형태 있다.
  • 버퍼 헤더는 버퍼에 대한 메타 정보, 버퍼 메모리 영역의 실제 버퍼에 대한 포인터 값을 가지고 있다.
    => 찾고자 하는 데이터블록 주소를 해시값으로 변환해서 해당 해시 버킷에서 체인을 따라 스캔하다가 찾아지면 바로 읽고,
    찾지 못하면 디스크에서 읽어 해시 체인에 연결한 후 읽는다.

    Hash table -> Hash bucket -> buffer header chain -> buffer header -> buffer body -> block header -> block body

    (3) 캐시 버퍼 체인


    정의
    각 Database Buffer는 Data Block Address(DBA)가 Hash Function에 의해 해시되어 Hash Table에 할당되어 관리되는데, 이를 Cache Buffer Chain List라 한다.
    즉 Cache Buffer Chain List란 양방향의 링크된 리스트로, 인스턴스가 시작될 때 할당되는 Hash Table로 구성된다.
    이 Hash Table 안의 Bucket은 각 Database Block Buffer들의 Header 정보를 가지며, 이 각 Buffer들은 LRU List 나 Dirty List의 한 가지에 속한다.

  • 래치
    => 같은 리소스에 대한 액세스를 직렬화 하여 리소스를 보호하기 위해 구현된 일종의 Lock 메커니즘.
    • 캐시 버퍼 체인 래치이벤트의 대기원인*
      버퍼 캐시를 사용하기 위해 해시 체인을 탐색하거나 변경하려는 프로세스는 반드시 해당 체인을 관리하는 cache buffers chains 래치를 획득해야 한다.
      cache buffers chains 래치를 획득하는 과정에서 경합이 발생하면 latch: cache buffers chains 이벤트를 대기하게 된다.
      캐시 버퍼 체인 래치 경합이 발생하는 대표적인 경우
      • 비효율적인 SQL - 동시에 여러 프로세스가 넓은 범위의 인덱스나 넓은 범위의 테이블에 대해 스캔을 수행할 경우.
        - 핫블록(Hot Block)
        - SQL 문의 작동방식이 소수의 특정 블록을 계속해서 스캔하는 형태로 작성되었다면, 여러 세션이 동시에 이 SQL 문을 수행하는 경우.


      (4) 캐시버퍼 LRU 체인


      두 종류의 LRU(Least Recently Used) 리스트 사용

    • Dirty 리스트* : 캐시 내에서 변경됐지만, 아직 디스크에 기록되지 않은 Dirty버퍼 블록들을 관리.LRUW(LRU Write)리스트 라고도 함.
    • LRU 리스트* : 아직 Dirty 리스트로 옮겨지지 않은 나머지 버퍼블록들을 관리함.
      LRU 리스트의 버퍼의 상태

      1) Free 버퍼 : 아직 데이터가 읽히지 않아 비어있는 상태 혹은 언제든지 덮어써도 무방한 상태.
      2) Dirty 버퍼 : 버퍼에 캐시된 후 변경이 발생했지만, 아직 디스크에 기록되지 않아 동기화가 필요한 버퍼블록.
      3) Pinned 버퍼 : 읽기 또는 쓰기 작업을 위해 현재 액세스되고 있는 버퍼블록.




oracle_memory-believe_2292.pdf
참고문헌 오라클메모리심층분석. Oracle Technical Note. 한국오라클. 박경희

문서정보

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