DBWR의 상호작용

DBWR과 LGWR의 상호작용

• LGWR은 DBWR이 데이터블록을 디스크로 기록하기 전에 변경내역을 기록함.
• DBWR은 버퍼를 디스크로 기록 후, 기록 완료 관련 리두레코드를 생성한다. (이를 block written record (BWR) 이라 한다.)
• DBWR은 배치방식으로 BWR을 로그버퍼에 저장, 이후 lgwr을 포스팅한다.
• log file sync 대기이벤트 대기하지 않지만, redo writing래치를 획득해야 한다.

REDO RECORD - Thread:1 RBA: 0x0002a7.00000003.031c LEN: 0x0074 VLD: 0x02
SCN: 0x0000.049e100b SUBSCN: 1 08/08/2011 21:15:04
CHANGE #1 MEDIA RECOVERY MARKER SCN:0x0000.00000000 SEQ: 0 OP:23.1
Block Written - afn:5 rdba: 0x01805b0d BFT:(1024,21589133) non-BFT:(6,23309)
                  scn: 0x0000.049e0fa9 seq: 0x02 flg:0x06
Block Written - afn:5 rdba: 0x01805b13 BFT:(1024,25189139) non-BFT:(6,23315)
                  scn: 0x0000.049e0fd3 seq: 0x02 flg:0x06
Block Written - afn:5 rdba: 0x01805b18 BFT:(1024,21589144) non-BFT:(6,23320)
                  scn: 0x0000.049e0fd1 seq: 0x02 flg:0x06
Block Written - afn:5 rdba: 0x01805b19 BFT:(1024,21589145) non-BFT:(6,23321)
                  scn: 0x0000.049e0fb3 seq: 0x02 flg:0x06

• BWR은 블록에 대한 last change SCN 을 포함한 블록 주소의 목록.
• 블록의 절대파일 ( afn: ) 번호는 5. 상대 파일 번호는 6.
• 덤프를 생성한 코드는 해당 블록들이 bigfile tablespace 내 존재하는 블록인지, 일반 테이블스페이스에 존재하는 블록인지 알지 못한다.
• rdba: 값을 BFT: (bigfile 테이블스페이스에 존재할 경우) , non-BTF: (일반 테이블스페이스에 존재할 경우) 로 제공한다.

DBWR과 LRU

• DBWR은 체크포인트 큐 끝에 도달하기 전, 해당 버퍼를 디스크로 기록하기도 함.
• LRU/TCH 알고리즘 동작방식을 보다 정확하게 표현.
  
• REPL_MAIN 과 REPL_AUX
  • REPL_AUX 리스트에 전체 버퍼의 25% 유지하려함.
  • REPL_AUX 리스트에 연결된 버퍼는 재사용 가능 버퍼로, 새로운 블록을 메모리로 읽어들일 때 재사용되며,
    REPL_MAIN 리스트의 cold_hd 위치에 연결됨.
  • REPL_AUX 리스트에 연결된 버퍼들은 CR복제본 혹은 방문 횟수가 1 (REPL_MAIN 리스트의 hot영역으로 이동될 필요가 없는) 이거나,
    디스크로 기록될 필요 없는 블록이다.
  • 그러나, 이상현상 발생 가능.
  • ex) 디스크로부터 대량 블록을 읽어들이면 REPL_AUX 리스트를 모두 소진할 수 있다.
  • ex) 랜덤I/O 가 극심하게 발생 시 : 대량의 블록을 메모리로 읽어 REPL_AUX 리스트 소진
  1. REPL_AUX 리스트에 연결되었던 버퍼들은
  2. REPL_MAIN 리스트에 연결 후, 점차적으로 REPL_AUX 리스트의 LRU 끝으로 이동.
  3. 재사용을 위해 버퍼를 찾는 세션은 REPL_AUX 리스트 검색 후, 재사용 버퍼가 없으면 REPL_MAIN 리스트의 LRU 끝부터 검색 시작.
  4. 일정 버퍼 개수 (_db_block_max_scan_pct 히든파라미터로 설정) 이상 검색 후에도 재사용 버퍼 찾지 못하면
  5. dbwr 포스트 후 dbwr이 더티 버퍼를 디스크로 기록할 때까지 free buffer waits 대기이벤트 대기.

• WRITE_MAIN, WRITE_AUX ( 이 한쌍을 LRU-W 라 한다) : Working data set 과 관련된 또 다른 한쌍의 링크드 리스트.
• x$kcbwds 구조로 확인 가능함

SQL> desc x$kcbwds
 Name                                      Null?    Type
 ----------------------------------------- -------- ----------------------------
.......
 NXT_WRITE                                          RAW(8)
 PRV_WRITE                                          RAW(8)
 NXT_WRITEAX                                        RAW(8)
 PRV_WRITEAX                                        RAW(8)
 CNUM_WRITE                                         NUMBER
 ANUM_WRITE                                         NUMBER
.......

• 위 컬럼은 교체 리스트의 컬럼들과 동일하다.
• NXT_WRITE, PRV_WRITE = WRITE_MAIN 리스트를 가리킨다.
• NXT_WRITEAX, PRV_WRITEAX = WRITE_AUX 리스트를 가리킨다.
• CNUM_WRITE 컬럼은 투개의 리스트에 연결된 전체 버퍼 수를 나타냄.
• ANUM_WRITE 컬럼은 보조 리스트에 연결된 버퍼 수를 나타냄.
• 프리버퍼를 검색하는 절차
  
• 음영 : 더티 버퍼 (핀이 설정되지 않은)를 의미
• 교체 리스트의 나머지 블록은 핀이 설정되었거나, 터치카운트 수치가 높아서 REPL_MAIN의 hot영역으로 이동될 대상.
• 세션이 프리버퍼를 찾기 위해 REPL_MAIN 리스트를 검색하는 중, 더티 버퍼 발견 시
  1. REPL_MAIN 리스트에서 분리한 뒤 WRITE_MAIN 리스트에 연결.
  2. 프리 버퍼를 검색하는 세션에 의해 포스트된 DBWR은 WRITE_MAIN 리스트에 연결된 더티버퍼를 디스크로 기록
  3. free buffer waits 대기이벤트를 대기하는 세션들을 포스팅
  4. 만일 일정 버퍼 개수 이상을 검색한 후에도 프리 버퍼를 발견하지 못하면, DBWR을 포스트하고
     DBWR은 WRITE_MAIN리스트에 연결된 버퍼들을 WRITE_AUX 리스트에 연결한다.
• 더티 버퍼를 디스크로 기록하기 위해서는, 반드시 관련된 리두가 디스크로 기록되어야만 한다.
• 하여 이 시점에 DBWR은 WRITE_MAIN 리스트에서 WRITE_AUX 리스트로 이동할 수 있는지 여부, LGWR을 포스팅 할 필요가 있는지 확인.
• DBWR이 해당 작업 완료 시, WRITE_AUX 리스트에 연결된 버퍼에 배타적 모드로 핀 설정, 디스크로 기록 시작.
• 기록 완료 시 더티버퍼는 프리 버퍼로 변경. WRITE_AUX 리스트에서 분리하여 REPL_AUX 리스트에 재연결, 체크포인트 큐에서 분리.

체크포인트와 큐

• 체크포인트는 동기화를 의미한다.
• "체크포인트 직후의 데이터 파일은 모든 변경내역을 반영했으므로, 체크포인트 전에 생성된 리두는 불필요하다." 는 것을 의미
• 로그스위치 체크포인트는 각 로그팡리이 꽉 찼을때 발생.
• 체크포인트 발생 -> dbwr 데이터 블록을 디스크로 기록 -> 기록 완료시점에 데이터파일 헤더 블록의 SCN변경.
• Oracle 6 버전은 dbwr이 데이터파일 헤더 변경 / 데이터베이스 규모가 커지면서 ckpt 가 파일헤더를 변경한다.
• ckpt 는 incremental 체크포인트를 위해 컨트롤파일 내 low RBA (또는 SCN, 혹은 둘다) 를 매 3초마다 변경한다.

• incremental 체크포인트 등장 배경
  • 로그 스위치 체크포인트 (media recovery checkpoint)가 처리할 I/O양이 증가 시 성능문제 유발함.
  • 지속적으로 dbwr이 기록작업 수행하게 하여, I/O급증 현상을 감소시키며 세션이 프리버퍼를 찾는 시간을 단축시킴.

• dbwr은 다양한 체크포인트 (로그 스위치 체크포인트, incremental 체크포인트 ...) 를 관리하기 위해 다양한 링크드 리스트를 관리한다.
• x$kcbwds 구조에서 확인 가능.
• 링크드 리스트를 위해 여섯개의 컬럼을 갖는다.

-- 11.1.0.7
desc x$kcbwds
 Name						       Null?	Type
 ----------------------------------------------------- -------- ------------------------------------
 ......
 NXT_WRITE							RAW(8)
 PRV_WRITE							RAW(8)
 NXT_WRITEAX							RAW(8)
 PRV_WRITEAX							RAW(8)
 CNUM_WRITE							NUMBER
 ANUM_WRITE							NUMBER
 ......
 NXT_XOBJ							RAW(8)
 NXT_XRNG							RAW(8)
 NXT_REQ							RAW(8)
 NXT_PNG							RAW(4) -- 8.1
 NXT_L2W							RAW(8) -- 11.2
 NXT_L2R							RAW(8) -- 11.2
 NXT_L2K							RAW(8) -- 11.2

• 다양한 링크드 리스트의 목록

• 필자의 예측 : 11.2 에서 소개된 database flash cache 와 L2리스트들이 관련있을 것이라 추측함.

• 대량의 버퍼를 빠르게 디스크로 기록 시 bulk 오퍼레이션이 필요하다.
• 이러한 동작은 체크포인트 시 발생한다.
• "strings -a oracle" 명령으로 체크포인트 명을 추출
• 체크포인트 명과 동작 시점

• 병렬 쿼리는 direct path read (full tablescan/Index fast full scan시) 유발한다.
• 이는 버퍼캐시를 경유하지 않고 디스크에 저장된 블록을 세션의 프라이빗 메모리로 읽어들인다.
• 하여 버퍼 캐시에 더티버퍼가 존재한다면, 쿼리 시작 전 해당 버퍼를 디스크로 기록해야 한다.
  => 병렬 쿼리는 체크포인트가 필요하다.
• 11g 부터 serial full table scan 시에도 direct path reads 방식으로 동작할 수 있다. ( 체크포인트 발생 )
• 오브젝트 drop, truncate 시 오브젝트 체크포인트 발생. ( 해당 오브젝트의 더티버퍼를 디스크 기록 )
• 테이블스페이스 begin backup, offline 시 상태변경 전 해당 테이블스페이스의 더티버퍼를 디스크로 기록
• 링크드리스크의 우선순위가 필요하다. : drop 시 체크포인트는 비교적 느려도 되나, 병렬쿼리 실행 시 빠르게 처리되어야 한다.