ORACLEのメモリ(アーキテクチャ編)

oracleデータベースが使用するメモリは以下のように分類されます。

SGA(system global area)
SGAとはoracleの全てのプロセスが参照する領域で、さらに目的別に主に以下のような領域に分けられています。

- バッファキャッシュ
DISKから読み込んだデータブロックを保存している領域です。データをメモリ上に置いておくことで処理速度の向上を図っています。

- 共有プール
SQLの解析情報やディクショナリキャッシュ等を保存している領域です。

- ラージプール
共有サーバ接続時のUGA等で利用される領域です。

- ログバッファ
REDOが最初に書き込まれる領域です。commitを実行したり、一定時間経過したりするとログライタープロセスが ログバッファの内容をREDOログファイルに書き出しログバッファがクリアされます。

- JAVAプール
JAVAストアドプロシージャ実行時のJAVAの情報を保存している領域です。

※バージョンによってはこのほかにも領域(ストリームプール等)があります

PGA(program global area)
PGAとはoracleデータベースを構成する各プロセスが占有している(共有メモリのように他のプロセスからアクセスされない)メモリ領域です。 プロセス毎に確保されるサイズは異なりますが、基本的に非常に大きくなるのはSQL実行時にソートやハッシュ結合を行うタイミングです。

UGA(user global area)
UGAとは主にSQLのソートや表結合などの処理で利用される領域です。 UGAは専用サーバ接続であればPGA、共有サーバ接続であればラージプールの中から確保されます。


OSからみたoracleのメモリ

PGAは各プロセス(windowsではスレッド)固有のメモリという点でどのOSでも共通ですが、 SGAは初期化パラメータやOSによって実装方法が異なります。

Windowsの場合
Windows環境ではデータベースインスタンスがOS上の一プロセスとして実装されており、 ログライター等のバックグラウンドプロセスはプロセスと名がついていますが実際にはスレッドとして実装されています。 従ってインスタンス全体のメモリ使用量(SGA+PGA+OS関連の領域)=oracle.exeプロセスのメモリ使用量となります。

UNIX系OSの場合
インスタンス全体のメモリ使用量はインスタンスを構成する全プロセスが占有するメモリと共有メモリ(SGA)の合計値になります。 ただし、UNIX系OSの場合SGAは11gからの新機能である自動メモリ管理の機能を使用している場合は共有メモリではなくメモリファイルシステムで実装されており 自動メモリ管理機能が有効な場合(初期化パラメータ「memory_target」の値が1以上の場合)、 SGAとPGAの実態は/dev/shm等のメモリファイルシステム上に作成された複数ファイルであり各プロセスはこれらのファイルを自身のプロセスのアドレス空間にmapすることで実装され、 自動メモリ管理機能が無効な場合SGAは作成した共有メモリを自身のプロセスのアドレス空間にmapすることで実装されます。

共有メモリはOSによっては実装が異なるかもしれませんがLinuxでは通常物理メモリに読み込まれた共有メモリ領域はusedではなくcachedとして計上されます。 このため、ORACLEのメモリ使用量を確認する場合はusedだけではなくcachedの領域も考慮する必要があります。 なお、ラージページ(ヒュージページ)の設定を行い1ページのメモリサイズを変更している場合はcachedではなくusedとして計上されます。

oracleからみたoracleのメモリ

以下のようなoracleの機能でoracleが確保したメモリ使用量を確認することができます。 なお、この方法で確認できるのはあくまでoracleのプログラムが明示的に確保した領域のみであり、 OSレベルではこのほかにスタックやテキスト領域等が含まれることからOSレベルの値と比較すると多少小さくなります。

SGA
以下のSQLで確認可能です。
select * from v$sga
sqlplusで以下を実行しても同じ結果が得られます。
show sga
PGA
各プロセスのPGAはV$PROCESSのPGA_USED_MEM(現在使用中のPGA)、PGA_ALLOC_MEM(現在割り当て中のPGA)、PGA_MAX_MEM(現在までの最大割当量)か、 V$SESSTATのstatistic# = 26(session pga memory max)、statistic# = 25(session pga memory)に該当するVALUEといった項目から確認します。 専用サーバ接続構成の場合は1セッション=1プロセスのため以下のようにV$SESSIONと結合してどういったセッションがどの程度のPGAが割り当てられているか 確認することができます。

V$PROCESS を利用する場合
select
    C.USERNAME, C.STATUS, D.PROGRAM, D.PGA_MAX_MEM, D.PGA_USED_MEM, D.PGA_ALLOC_MEM
from
    V$SESSION C,V$PROCESS D
where
    C.PADDR = D.ADDR
V$SESSTAT を利用する場合
SELECT
    S.SID,N.NAME,MAX(S.VALUE) MEMORY
FROM
    V$SESSTAT S,V$STATNAME N
WHERE
    N.STATISTIC# = S.STATISTIC#
    AND N.NAME IN ('session pga memory','session pga memory max')
GROUP BY
    N.NAME,S.SID

oracleのメモリ使用量の確認方法(OS編)

Windowsの場合
プロセスのメモリ予約サイズ(※)はパフォーマンスモニタからORACLEプロセスの「Virtual Bytes」、 実メモリの使用量はタスクマネージャの「メモリ使用量」やパフォーマンスモニタの「Working Set」で確認します。 なお、「Working Set」はさらにその他プロセスも共有可能な「Sharable Working set」と共有できない「Private Working set」に分けられ、 Sharable Working setを除いたPrivate Working setのみを確認するにはsysInternalsユーティリティの「Process Explorer」や「VMMap」で確認できます。

※・・・メモリ使用量ではありません。これにはスワップアウトした領域と実メモリ上にある領域に加え、スワップにもメモリにもない確保されただけの未使用領域も含まれます

UNIX系OSの場合
上述の通りインスタンスは複数のプロセスによって構成されていることからインスタンス全体のメモリ使用量はSGAと各プロセス固有のメモリ使用量を合計する必要があります。 ps auxやtopコマンドなどで表示される各プロセスのメモリサイズは複数プロセスが共有するSGA領域も合わせた値が表示され単純に合計するとSGAの領域が重複して計上されるため、メモリ使用量を確認する場合はこの重複分を差し引く必要があります。

以下はLinux環境でSGA_TARGET=500Mのパラメータ設定でインスタンスを起動し、開放可能なキャッシュをクリア(echo 1 < /proc/sys/vm/drop_caches)した状態です。 VSZは予約されたメモリ領域(KB)で全てのプロセスのVSZが600MB程ですがこれは全プロセスが同じメモリ領域を参照している共有メモリ領域(約500MB)やテキスト領域やロードライブラリ等の領域(約100MB程度)が含まれているためです。
$ ps aux 
USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
ora102    8145  0.0  0.6 612888 13180 ?        Ss   Oct24   0:11 ora_pmon_ORCL102
ora102    8147  0.0  0.5 612300 11384 ?        Ss   Oct24   0:01 ora_psp0_ORCL102
ora102    8149  0.0  2.2 612304 46652 ?        Ss   Oct24   0:01 ora_mman_ORCL102
ora102    8151  0.0  4.5 614492 92664 ?        Ss   Oct24   0:05 ora_dbw0_ORCL102
ora102    8153  0.0  1.5 627852 30968 ?        Ss   Oct24   0:09 ora_lgwr_ORCL102
ora102    8155  0.0  1.1 613844 22480 ?        Ss   Oct24   0:12 ora_ckpt_ORCL102
ora102    8157  0.0  6.2 613860 127488 ?       Ss   Oct24   0:04 ora_smon_ORCL102
ora102    8159  0.0  0.8 612300 17688 ?        Ss   Oct24   0:00 ora_reco_ORCL102
ora102    8161  0.0  1.8 613912 37596 ?        Ss   Oct24   0:16 ora_cjq0_ORCL102
ora102    8163  0.0  2.5 613904 51960 ?        Ss   Oct24   0:08 ora_mmon_ORCL102
ora102    8165  0.0  0.7 612300 14712 ?        Ss   Oct24   0:17 ora_mmnl_ORCL102
ora102    8169  0.0  0.6 612304 12536 ?        Ss   Oct24   0:00 ora_qmnc_ORCL102
ora102    8175  0.0  1.4 613836 29664 ?        Ss   Oct24   0:00 ora_q000_ORCL102
ora102    8177  0.0  0.5 612296 11888 ?        Ss   Oct24   0:00 ora_q001_ORCL102
ora102    8179  0.1 15.1 614484 308440 ?       Ss   Oct24   2:07 ora_j000_ORCL102
ora102    8181  0.0  6.1 614932 126224 ?       Ss   Oct24   0:51 ora_j001_ORCL102
物理メモリ上に確保されたSGA(共有メモリ)の領域はcachedとして計上されています。
$ free
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       2041652     681204    1360448          0        404     444136
-/+ buffers/cache:     236664    1804988
Swap:      2031608        120    2031488
上記状態からインスタンスを停止し、再度開放可能なキャッシュを開放したのが以下で、 cachedが340M程、usedが40M程減少したことから物理メモリ上にSGAは340M程、PGAは40MB程度使用していたことがわかります。 (SGAを500MBで設定してもインスタンス起動直後に500MB分の物理メモリを確保するわけではありません。一般的なプログラムと同様に該当のメモリページへアクセスが必要になったタイミングでメモリが確保されます。 なお、lock_sga=true等のパラメータ設定を設定している場合はインスタンス起動時にSGAの全領域が物理メモリに乗せられます)
$ free
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       2041652     270372    1771280          0        588      71032
-/+ buffers/cache:     198752    1842900
Swap:      2031608        120    2031488
SGAとそれ以外の領域を判別する方法としては、OS依存となりますがlinuxでは /proc/pid/maps (仮想アドレス空間のマッピング状況)、 proc/pid/smaps (その予約サイズ(※)と物理メモリに乗っているサイズ)を利用する方法などがあります。
$ cat /proc/8145/maps
00110000-00111000 r-xp 00110000 00:00 0          [vdso]
00111000-00112000 rwxp 00111000 00:00 0
00112000-00133000 r-xp 00000000 fd:01 4172865    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxp10.so
00133000-00135000 rwxp 00021000 fd:01 4172865    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxp10.so
00135000-00215000 r-xp 00000000 fd:01 4170973    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libhasgen10.so
00215000-00219000 rwxp 000df000 fd:01 4170973    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libhasgen10.so
00219000-0021d000 rwxp 00219000 00:00 0
0021d000-0021e000 r-xp 00000000 fd:01 4166326    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxn2.so
0021e000-0021f000 rwxp 00000000 fd:01 4166326    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxn2.so
0021f000-00294000 r-xp 00000000 fd:01 4170938    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocr10.so
00294000-00295000 rwxp 00075000 fd:01 4170938    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocr10.so
00295000-00296000 rwxp 00295000 00:00 0
00296000-002df000 r-xp 00000000 fd:01 4170939    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocrb10.so
002df000-002e0000 rwxp 00049000 fd:01 4170939    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocrb10.so
002e0000-002e1000 rwxp 002e0000 00:00 0
002e1000-00337000 r-xp 00000000 fd:01 4170940    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocrutl10.so
00337000-0033b000 rwxp 00055000 fd:01 4170940    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libocrutl10.so
0033b000-0033c000 rwxp 0033b000 00:00 0
0033c000-00a21000 r-xp 00000000 fd:01 4164005    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libjox10.so
00a21000-00a63000 rwxp 006e5000 fd:01 4164005    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libjox10.so
00a63000-00a64000 rwxp 00a63000 00:00 0
00a64000-00a6c000 r-xp 00000000 fd:01 4170974    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libclsra10.so
00a6c000-00a6d000 rwxp 00007000 fd:01 4170974    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libclsra10.so
00a6d000-00a84000 r-xp 00000000 fd:01 4166215    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libdbcfg10.so
00a84000-00a86000 rwxp 00016000 fd:01 4166215    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libdbcfg10.so
00a86000-00a87000 rwxp 00a86000 00:00 0
00a87000-00a88000 r-xp 00000000 fd:00 5208992    /usr/lib/libaio.so.1.0.1
00a88000-00a89000 rwxp 00000000 fd:00 5208992    /usr/lib/libaio.so.1.0.1
00a89000-00a8b000 r-xp 00000000 fd:00 3371843    /lib/libdl-2.5.so
00a8b000-00a8c000 r-xp 00001000 fd:00 3371843    /lib/libdl-2.5.so
00a8c000-00a8d000 rwxp 00002000 fd:00 3371843    /lib/libdl-2.5.so
00a8d000-00a91000 rwxp 00a8d000 00:00 0
00a91000-00a92000 rwxs 00000000 fd:01 4163305    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/dbs/hc_ORCL102.dat
00a93000-00aac000 r-xp 00000000 fd:00 3371839    /lib/ld-2.5.so
00aac000-00aad000 r-xp 00019000 fd:00 3371839    /lib/ld-2.5.so
00aad000-00aae000 rwxp 0001a000 fd:00 3371839    /lib/ld-2.5.so
00aae000-00c8c000 r-xp 00000000 fd:01 4171521    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libnnz10.so
00c8c000-00cb3000 rwxp 001dd000 fd:01 4171521    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libnnz10.so
00cb3000-00cb4000 rwxp 00cb3000 00:00 0
00cc4000-00ce9000 r-xp 00000000 fd:00 3371859    /lib/libm-2.5.so
00ce9000-00cea000 r-xp 00024000 fd:00 3371859    /lib/libm-2.5.so
00cea000-00ceb000 rwxp 00025000 fd:00 3371859    /lib/libm-2.5.so
00ceb000-00cfe000 r-xp 00000000 fd:00 3371902    /lib/libnsl-2.5.so
00cfe000-00cff000 r-xp 00012000 fd:00 3371902    /lib/libnsl-2.5.so
00cff000-00d00000 rwxp 00013000 fd:00 3371902    /lib/libnsl-2.5.so
00d00000-00d48000 rwxp 00d00000 00:00 0
00d59000-00d6c000 r-xp 00000000 fd:00 3371875    /lib/libpthread-2.5.so
00d6c000-00d6d000 r-xp 00012000 fd:00 3371875    /lib/libpthread-2.5.so
00d6d000-00d6e000 rwxp 00013000 fd:00 3371875    /lib/libpthread-2.5.so
00d6e000-00d70000 rwxp 00d6e000 00:00 0
00d70000-00eaa000 r-xp 00000000 fd:00 3371841    /lib/libc-2.5.so
00eaa000-00eac000 r-xp 0013a000 fd:00 3371841    /lib/libc-2.5.so
00eac000-00ead000 rwxp 0013c000 fd:00 3371841    /lib/libc-2.5.so
00ead000-00fd5000 rwxp 00ead000 00:00 0
00fd5000-00fde000 r-xp 00000000 fd:00 3371848    /lib/libnss_files-2.5.so
00fde000-00fdf000 r-xp 00008000 fd:00 3371848    /lib/libnss_files-2.5.so
00fdf000-00fe0000 rwxp 00009000 fd:00 3371848    /lib/libnss_files-2.5.so
00fe0000-01021000 rwxp 00fe0000 00:00 0
08048000-0ce22000 r-xp 00000000 fd:01 4173070    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/bin/oracleコード領域
0ce22000-0ce77000 rwxp 04dd9000 fd:01 4173070    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/bin/oracle
0ce77000-0ce95000 rwxp 0ce77000 00:00 0
0cf5e000-0d013000 rwxp 0cf5e000 00:00 0
20000000-3f800000 rwxs 00000000 00:09 360455     /SYSVa70ae350 (deleted)共有メモリ(SGA)
b7eb8000-b7ec0000 rwxp 00000000 00:10 1905       /dev/zero
b7ec0000-b7ed0000 rwxp 00000000 00:10 1905       /dev/zero
b7ed0000-b7ee0000 rwxp 00000000 00:10 1905       /dev/zero
b7ee0000-b7ef0000 rwxp 00000000 00:10 1905       /dev/zero
b7ef0000-b7f38000 rwxp 00038000 00:10 1905       /dev/zero
bfc5b000-bfc70000 rwxp bfc5b000 00:00 0          [stack]
$ cat /proc/8145/smaps
00110000-00111000 r-xp 00110000 00:00 0          [vdso]
Size:                  4 kB
Rss:                   4 kB
Shared_Clean:          4 kB
Shared_Dirty:          0 kB
Private_Clean:         0 kB
Private_Dirty:         0 kB
Referenced:            4 kB
00111000-00112000 rwxp 00111000 00:00 0
Size:                  4 kB
Rss:                   4 kB
Shared_Clean:          0 kB
Shared_Dirty:          0 kB
Private_Clean:         0 kB
Private_Dirty:         4 kB
Referenced:            4 kB
00112000-00133000 r-xp 00000000 fd:01 4172865    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxp10.so
Size:                132 kB
Rss:                  36 kB
Shared_Clean:         24 kB
Shared_Dirty:          0 kB
Private_Clean:         0 kB
Private_Dirty:        12 kB
Referenced:           36 kB
00133000-00135000 rwxp 00021000 fd:01 4172865    /app/oracle/product/10.2.0/db_1/lib/libskgxp10.so
Size:                  8 kB
Rss:                   8 kB
Shared_Clean:          0 kB
Shared_Dirty:          0 kB
Private_Clean:         0 kB
Private_Dirty:         8 kB
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共有メモリ自体のサイズを確認するには ipcs -m などのコマンドで共有メモリのサイズを確認することができます。

$ ipcs -m

------ 共有メモリセグメント --------
キー     shmid      所有者  権限     バイト  nattch     状態
0x00000000 0          root      644        790528     2          対象
0x00000000 32769      root      644        790528     2          対象
0x00000000 65538      root      644        790528     2          対象
0xa70ae350 360455     ora102    640        528482304  16

マニュアル

概要
パフォーマンス・チューニングガイド
カスタム検索

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