Buffer cache

客户昨日一套核心系统有进程挂住，top等待事件为enq: TX – allocate ITL entry，判断为itl争用的原因，这方面以前做了不少测试并没有整理，这里顺便做个整理作为诊断手段用。该内容主要分为主要的三个部分：

一.itl的解释以及原理
二.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试
三.索引块上递归事务专用的itl slot争用的识别判断

一.ITL原理解释

ITL(Interested Transaction List)是Oracle数据块内部的一个组成部分，用来记录该块所有发生的事务，一个itl可以看作是一个记录，在一个时间，可以记录一个事务（包括提交或者未提交事务）。当然，如果这个事务已经提交，那么这个itl的位置就可以被反复使用了，因为itl类似记录，所以，有的时候也叫itl槽位。Oracle的每个数据块中都有一个或者多个事务槽，每一个对数据块的并发访问事务都会占用一个事务槽。表和索引的事务槽ini_trans是1、max_trans是255，在oracle10g中，不能修改max_trans这个参数，因为oracle10g忽略了这个参数。如果一个事务一直没有提交，那么，这个事务将一直占用一个itl槽位，itl里面记录了事务信息，回滚段的嵌入口，事务类型等等。如果这个事务已经提交，那么，itl槽位中还保存的有这个事务提交时候的SCN号。如dump一个块，就可以看到itl信息：

Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
0x01   0x0006.002.0000158e  0x0080104d.00a1.6e  --U-  734  fsc 0x0000.6c9deff0
0x02   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000

如果在并发量特别大的系统中，最好分配足够的itl个数（10g之前的版本），其实它并浪费不了太多的空间，或者，设置足够的pctfree，保证itl能扩展，但是pctfree有可能是被行数据给消耗掉的，如update可能一下占满块空间，所以，也有可能导致块内部的空间不够而导致itl等待，所以在通常情况下，10g版本后引起itl等待的原因往往是因为块的空间不足导致，并不是tran事务槽数量不足，在正常情况下2k的数据块最多可以拥有41个itl，4k数据块最多拥有83，8k最多用友169个itl（以itl 24byte为单位）。INITRANS不足的问题不会出现在索引数据块上，当发现没有足够空间分配ITL slot时，无论是枝点块还是叶子块，数据块会发生分裂(Index Block Split)。

有一种特殊情况也会引起ITL的等待，就是在索引上的递归事务itl争用，这种情况比较特殊。在索引的枝节点上，有且只有一个ITL slot，它是用于当发生节点分裂的递归事务(Recursive Transaction)。在叶子节点上，第一条ITL Slot也是用于分裂的递归事务的。在一个用户事务中，如果发生多次分裂，每一次分裂都是由一个单独的递归事务控制的，如果下层节点分裂导致其父节点分裂，它们的分裂则由同一个递归事务控制。当2个事务同时需要分裂一个枝节点或者叶子节点时，或者枝节点下的2个子节点分别被2个事务分裂，就会造成这种ITL等待。

2.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试

我们做个测试关于如果数据块没有空间留给itl slot扩展时候的测试，创建表luda，指定pctfree为0，同时指定initrans为1然后填满相关数据块，再对块满的数据进行更新模拟出itl的等待。
创建表luda，并指定pctfree为0，initrans为1

SQL> create table luda(a int) pctfree 0 initrans 1;

Table created.

插入大量数据

SQL> begin
2 for i in 1..20000 loop
3 insert into luda values(i);
4 end loop;
5 end;
6 /

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> commit ;

Commit complete.

 

SQL> select f,b,count(*) from (select dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) f,dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) b
2 from luda) group by f,b order by 3;

F B COUNT(*)
---------- ---------- ----------
1 61101 200
1 61093 734
1 61089 734
1 61095 734
1 61085 734
1 61099 734
1 61074 734
1 61077 734
1 61080 734
1 61092 734
1 61100 734
1 61083 734
1 61091 734
1 61097 734
1 61098 734
1 61075 734
1 61076 734
1 61078 734
1 61081 734
1 61084 734
1 61087 734
1 61096 734
1 61079 734
1 61094 734
1 61088 734
1 61090 734
1 61082 734
1 61086 734

插入20018条数据后可以发现该表有26个数据块，填满了除了61101块意外的其他数据块。
接着导出已经填满的数据块61074.

SQL> alter system dump datafile 1 block 61074;

System altered.

 

Block header dump: 0x0040ee92
Object id on Block? Y
seg/obj: 0xcb0a csc: 0x00.bb6a1 itc: 2 flg: - typ: 1 - DATA
fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01

Itl Xid Uba Flag Lck Scn/Fsc
0x01 0x0005.020.0000013b 0x0080078c.013c.3a --U- 734 fsc 0x0000.000bb765
0x02 0x0000.000.00000000 0x00000000.0000.00 ---- 0 fsc 0x0000.00000000
--可以发现initrans为1的情况下默认是有2个事务槽，itc=2
data_block_dump,data header at 0xd7fe45c
===============
tsiz: 0x1fa0
hsiz: 0x5ce
pbl: 0x0d7fe45c
bdba: 0x0040ee92
76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=734
frre=-1
fsbo=0x5ce
fseo=0xbf8

avsp=0x4
tosp=0x4
0xe:pti[0] nrow=734 offs=0

块满的情况测试slot的分配，根据前面的查询结果我们知道单个块的存储行数为734行，也可以通过dump中的nrow=734得知，所以我们在这部测试中依次更新第100，200，300行的数据。

session 1 更新第100行的数据：

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61074
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=100;

1 row updated.

session 2更新第200行的数据：

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61074
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=200;

1 row updated.

session 3更新第300行的数据，session3的sid为158，并且在执行过程中session 3 hang住：

SQL> select sid from v$mystat where rownum=1;

SID
----------
158

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61074
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=300;
--此时进程hang住
 

alter system dump datafile 1 block 61074；

 

Block header dump: 0x0040ee92
Object id on Block? Y
seg/obj: 0xcb0a csc: 0x00.bb97e itc: 2 flg: - typ: 1 - DATA
fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01

Itl Xid Uba Flag Lck Scn/Fsc
0x01 0x0003.014.00000159 0x008006bb.01f1.12 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
0x02 0x0005.00e.0000013c 0x0080083c.014b.20 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
--通过此时的dump我们也可以发现原先为被占用的2个事务槽已经被占用而且事务未提交。
data_block_dump,data header at 0xd77645c
===============
tsiz: 0x1fa0
hsiz: 0x5ce
pbl: 0x0d77645c
bdba: 0x0040ee92
76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=734
frre=-1
fsbo=0x5ce
fseo=0xbf8
avsp=0x4
tosp=0x4
0xe:pti[0] nrow=734 offs=0

 

 
--查询158进程的等待事件为itl的相关等待事件enq: TX - allocate ITL entry
SQL> select sid,event from v$session where sid=158;

SID EVENT
---------- ----------------------------------------------------------------
158 enq: TX - allocate ITL entry

从以上验证了空间不足的情况下会导致itl无法分配引起enq: TX – allocate ITL entry等待事件的产生。

接下来测试块不满的情况，在表luda中目前有数据的块为26个，其中块号为61101的块只有200条数据，只占用该块30%的空间，为了测试需要对61101号块采用4个session分别对第10，20，30，40行进行更新：

session 1：

 

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61101
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=10;

1 row updated.

session2：

 

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61101
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=20;

1 row updated.

session3：

 

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61101
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=30;

1 row updated.

session4：

SQL> update luda set a=a
2 where dbms_rowid.ROWID_BLOCK_NUMBER(rowid)=61101
3 and dbms_rowid.ROWID_ROW_NUMBER(rowid)=40;

1 row updated.

以上4个session都没有遇到阻塞，导出61101号块可以发现该块有4个itl slot，自动扩展了2个slot，验证了在空间足够的情况下itl slot会自动扩展。

SQL> alter system dump datafile 1 block 61101;

System altered.

 

--

Block header dump: 0x0040eead
Object id on Block? Y
seg/obj: 0xcb0a csc: 0x00.bc003 itc: 4 flg: O typ: 1 - DATA
fsl: 0 fnx: 0x0 ver: 0x01

Itl Xid Uba Flag Lck Scn/Fsc
0x01 0x0003.014.00000159 0x008006bb.01f1.13 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
0x02 0x0009.016.0000013b 0x0080075c.0143.37 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
0x03 0x0005.00e.0000013c 0x0080083c.014b.21 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
0x04 0x0002.026.00000139 0x00800130.00fc.09 ---- 1 fsc 0x0000.00000000
--itc=4，在61101块上存在4条未提交的事务，分别是我们刚才执行的sesson1-4.

data_block_dump,data header at 0xe17048c
===============
tsiz: 0x1f70
hsiz: 0x1a2
pbl: 0x0e17048c
bdba: 0x0040eead
76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=200
frre=-1
fsbo=0x1a2
fseo=0x1957
avsp=0x16c6
tosp=0x16c6
0xe:pti[0] nrow=200 offs=0

以上测试说明了在Oracle10g以来，itl的争用事件产生在数据块上主要是受块空间的影响，如果大量事务在相关block上执行操作但是当块无法满足分配事务槽，则会产生itl相关争用。
下一节主要是区分是索引块还是表数据块的争用. http://www.ludatou.com/?p=1920

官网说明：

Latch: cache buffers chains
Identifier:
Registered In:

Description:
Blocks in the buffer cache are placed on linked lists
(cache buffer chains) which hang off a hash table.
The hash chain that a block is placed on is based on the DBA
and CLASS of the block. Each hash chain is protected by a
single child latch. Processes need to get the relevant latch
to allow them the scan a hash chain for a buffer so that the
linked list does not change underneath them.

Contention: Contention for these latches can be caused by:

– Very long buffer chains.
There is a known problem that can result in long
buffer chains –
– very very heavy access to a single block.
This would require the application to be reviewed.

To identify the heavily accessed buffer chain look at
the latch stats for this latch under
and match this to .

*** IMPORTANT: As of Oracle8i there are many hash buckets
to each latch and so there will be lots
of buffers under each latch.
In 8i the steps below will not help much.

Eg: Given ADDR from V$LATCH_CHILDREN for a heavily contended
child latch:
select dbafil, dbablk, class, state
from X$BH where HLADDR=’address of latch’;

One of these is ‘potentially’ a hot block in the database.

**Please see Note 163424.1 How To Identify a Hot Block Within The Database
to correctly identify this issue

Once the object/table is found you can reduce the number of blocks requested
on the particular object/table by redesigning the application or by
spreading the hits in the buffer cache over different hash chains.
You can achieve this by implementing PARTITIONING and storing segements of
the same table/object in different files.

*NOTE* IF YOU ARE RUNNING 8.1.7:

Please see Note 176129.1 ALERT: LATCH FREE And FREE_BUFFER_WAITS
Cause Performance Degradation/Hang

查找热点块所属对象的方法：

1、执行sql：

select CHILD#  "cCHILD"
,      ADDR    "sADDR"
,      GETS    "sGETS"
,      MISSES  "sMISSES"
,      SLEEPS  "sSLEEPS"
from v$latch_children
where name = 'cache buffers chains'
order by 5, 1, 2, 3;

找到sleep count较高的地址（ADDR），再执行下面的语句

column segment_name format a35
select /*+ RULE */
  e.owner ||'.'|| e.segment_name  segment_name,
  e.extent_id  extent#,
  x.dbablk - e.block_id + 1  block#,
  x.tch,
  l.child#
from
  sys.v$latch_children  l,
  sys.x$bh  x,
  sys.dba_extents  e
where
  x.hladdr  = 'ADDR' and
  e.file_id = x.file# and
  x.hladdr = l.addr and
  x.dbablk between e.block_id and e.block_id + e.blocks -1
  order by x.tch desc ;

2、由于上面的方法执行起来可能比较慢，而且有时候是针对某个session的事件进行查找的，因此可以用下面的方法：

v$session_wait中找到P1RAW地址，然后执行：

SELECT FILE# , dbablk, class, state ,tch
FROM x$bh WHERE hladdr='' order by tch;

找出touch较高的文件及数据块，最后执行

select * from dba_extents where file_id= and   between block_id and block_id + blocks -1

itl事务flag以及延迟块清除

Oracle10g版本后enq: TX – allocate ITL entry等待事件的根源以及解决思路

一.itl的解释以及原理
二.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试
三.索引块上递归事务专用的itl slot争用的识别判断

一.ITL原理解释

2.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试

latch:cache buffers chains

Oracle 恢复工具 Mdata 5.0.1 版本发布

近期文章

分类目录

扫码关注微信公众号:Oracle运维那些事获取定期发布的数据库运维的有趣事情!

近期活动

一.itl的解释以及原理 二.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试 三.索引块上递归事务专用的itl slot争用的识别判断

一.ITL原理解释

2.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试

Oracle 恢复工具 Mdata 5.0.1 版本发布

近期文章

分类目录

扫码关注微信公众号:Oracle运维那些事 获取定期发布的数据库运维的有趣事情!

近期活动

一.itl的解释以及原理
二.数据块上的initrans不能扩展分配slot导致的itl争用测试
三.索引块上递归事务专用的itl slot争用的识别判断

扫码关注微信公众号:Oracle运维那些事获取定期发布的数据库运维的有趣事情!