cache ORACLE讀寫磁碟經過的快取

cache和buffer是兩個不同的概念，簡單的說，cache是加速「讀」，而buffer是緩衝「寫」，前者解決讀的問題，儲存從磁碟上讀出的資料，後者是解決寫的問題，儲存即將要寫入到磁碟上的資料。在很多情況下，這兩個名詞並沒有嚴格區分，常常把讀寫混合型別稱為buffer cache，本文後續的論述中，統一稱為cache。

oracle中的log buffer是解決redo寫入的問題，而data buffer cache則解決data block的讀寫問題。對於oracle來說，如果io沒有在sga中命中，都會發生物理io，oracle並不關心底層儲存的型別，可能是一套儲存系統，可能是本地磁碟，可能是raid 10，也可能是raid 5，可能是檔案系統，也可能是裸裝置，或是asm。總之，oracle把底層的儲存系統稱為儲存子系統。

在儲存系統中，cache幾乎無處不在(在後面的論述中，我們統稱為cache)，檔案系統有cache，儲存有cache，raid控制器上有cache，磁碟上也有cache。為了提高效能，oracle的乙個寫操作，很有可能寫在儲存的cache上就返回了，如果這時儲存系統發生問題，oracle如何來保證資料一致性的問題。

首先先說明一下oracle體系結構裡面會出現快取的地方：

1、oracle快取（包括pga/sga）；

2、os快取（其實這個一直都有點歧義，我個人感覺應該是說檔案系統的快取，所以說如果是裸裝置的話就會沒有os快取這個說法）；

3、儲存快取；

4、硬碟快取；（如果使用的是儲存，硬碟快取通常都是關掉的。儲存的電池，一般只保護儲存cache，不對硬碟快取提供保護。如果沒使用儲存，我們之前的做法，是禁掉硬碟快取。）

5、cpu一二級快取。

oracle的buffer cache和作業系統的cache buffer誰更有效率。其實無論誰，都很有效率，但為什麼通常建議繞過os 檔案系統的cache呢，這是因為資料庫的buffer cache是針對資料庫設計的，os 檔案系統層cache是通用型的，所以在有些情況下，os層cache不如oracle buffer cache表現更好。

一般讀流程：

cpu------一二級快取（如有）-----sga-----os（如有）------儲存coache-----硬碟coache------儲存物理

一般寫寫流程：

cpu-----sga-----儲存coache-----儲存物理

相關cache l1、l2 cache的，在oracle中不必關心，因為無法觀察。如果對這一塊感興趣，推薦一本書《深入理解計算機系統》，有比較詳細的cpu 一、二級cache原理。還有就是，硬碟cache大部分是關閉的，如果沒關，建議關閉，否則有可能丟失資料。

oracle資料庫最重要的特性是：write ahead logging，在data block在寫入前，必須保證首先寫入redo log，在事務commit時，同時必須保證redo log被寫入。oracle為了保證資料的一致性，對於redo log採用了direct io，direct io會跳過了os上檔案系統的cache這一層。但是，os管不了儲存這一層，雖然跳過了檔案系統的cache，但是依然可能寫在儲存的cache上。

一般的儲存都有cache，為了提高效能，寫操作在cache上完成就返回給os了，我們稱這種寫操作為writeback，為了保證掉電時cache中的內容不會丟失，儲存都有電池保護，這些電池可以供儲存在掉電後工作一定時間，保證cache中的資料被刷入磁碟，不會丟失。不同於ups，電池能夠支撐的時間很短，一般都在30分鐘以內，只要保證cache中的資料被寫入就可以了。儲存可以關閉寫cache，這時所有的寫操作必須寫入到磁碟才返回，我們稱這種寫操作為writethrouogh，當儲存發現某些部件不正常時，儲存會自動關閉寫cache，這時寫效能會下降。

raid卡上也有cache，目前一般是256mb或者更大，同樣是通過電池來保護的，不同於儲存的是，這個電池並不保證資料可以被寫入到磁碟上，而是為cache供電以保護資料不丟失，一般可以支撐幾天的時間。還有些raid卡上有flashcache，掉電後可以將cache中的內容寫入到flash cache中，保證資料不丟失。如果你的資料庫沒有儲存，而是放在普通pc機的本地硬碟之上的，一定要確認主機中的raid卡是否有電池，很多硬體提供商預設是不配置電池的。當然，raid卡上的cache同樣可以選擇關閉。

磁碟上的cache，一般是16mb-64mb，很多儲存廠商都明確表示，儲存中磁碟的cache是禁用的，這也是可以理解的，為了保證資料可靠性，而儲存本身又提供了非常大的cache，相比較而言，磁碟上的cache就不再那麼重要。scsi指令中有乙個fua(force unit access)的引數，設定這個引數時，寫操作必須在磁碟上完成才可以返回，相當於禁用了磁碟的寫cache。雖然沒有查證到資料，但是我個人認為一旦磁碟被接入到raid控制器中，寫cache就會被禁用，這也是為了資料可靠性的考慮，我相信儲存廠商應該會考慮這個問題。

至此，我們可以看到oracle的乙個物理io是經歷了一系列的cache之後，最終被寫入到磁碟上。cache雖然可以提高效能，但是也要考慮掉電保護的問題。關於資料的一致性，是由oracle資料庫，作業系統和儲存子系統共同來保證的。

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