关于Freelists和Freelist Groups的研究（修订版）- 有多少种free list

四．             有多少种free list1．  master free list或者segment free list简称为MFL，在segment被创建的时候自动生成的，如果我们在创建segment时没有指定freelists参数，或者指定freelists=1，都是生成这个MFL。MFL对于每个segment来说有且只有一个（如果指定freelists>1，产生的就是不是MFL，这一点将在process free list部分解释）。MFL相当于一个空闲空间池，当一个segment被创建时的初始化block以及以后动态分配的新block都链接到MFL中，这个池中的所有空闲块是被所有进程共享的，对于该segment有insert操作的所有进程都可能会去读取这个free list，这样当有多个进程要同时insert数据时，就可能出现在MFL上的争用（MFL在一个时间只能允许一个进程取得空闲块，当然，其实进程从MFL上读取空闲块的操作并不是简单地需要多少就取多少，取得以后就直接向块中插入数据，实际上的过程要更复杂一些，这个过程在“进程请求空闲块的过程”部分会有详细描述）。由此，推出了freelist groups的概念，设置freelist groups参数大于1就是设置了多个MFL，这样就缓解了对于MFL的争用。有关freelist groups更详细的内容在“Super Master Free list”部分会有描述。 2． process free list如果进程必须直接从MFL中读取空闲块，那么对于MFL的争用由freelist groups参数解决（设置多个MFL），但是显然还有另外一个思路就是尽量不让进程去直接读取MFL，没有需求自然就无所谓争用。由此引入了另外一个级别的free list，这就是process free list，简称为PFL。当我们指定存储参数freelists>1的时候，生成的就是PFL。我们前面说过MFL是在segment被创建的时候自动生成的，所以无论是不是有PFL，对于每个segment来说都仍然存在1个MFL。也就是如果我们定义freelists等于2的话，那么在segment header block中将总共存在3个freelist，其中1个是MFL，另外2个是PFL。这一点我们同样可以通过dump转储信息来验证。SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000 SEG LST:: flg: USED   lhd: 0x01c0008b ltl: 0x01c0008b 后面两个free list既是PFL，而前面一个则是MFL。顾名思义，既然命名为process free list，那么显然位于这个级别的free list中的空闲块只能被一个进程读取。想象一下，如果当前系统对于某张表最多同时会有10个进程同时作insert操作，那么我们设置freelists=10，将能尽量满足每个进程都能够使用专属于自己的free list，无疑通过这样的手段我们缓解了free list的争用。一个进程到底会使用哪个PFL，oracle内部的算法是：(P % NFL) + 1其中P表示DML操作进程的Process ID，可以从v$process.pid字段中取得。NFL表示freelists存储参数定义的PFL数量。可能会有疑问，如果是这样，多个MFL有存在的必要吗？我们只需要设置多个PFL不就可以了吗？然而事实并非如此，不过请稍安毋躁，在后面讲解“进程请求空闲块的过程”中会解释这个问题。 3． transaction free list在Oracle中事务（transaction）是一个重要的概念，每次DML操作，事务的开始都是自动的，而我们可以通过commit或者rollback来标志一个事务的结束。一个进程（或者说一个用户会话）有自己的PFL，然后一个进程可能会执行很多的事务，于是又出现了这个级别的free list，这就是transaction free list，简称为TFL。TFL是动态产生的，只有当DML语句（比如delete或者update）使block占用量降到pctused参数指定值之下时才会生成TFL，一个TFL只属于一个事务，而一个事务也只会有一个TFL，一个事务没有提交之前，此事务的TFL上的空闲块不会被其它事务使用。但是可以立刻被本事务使用（此时这些空闲块被称为previously freed blocks）。每个segment最少可以有16个TFL，同时只要有需求就会动态增加TFL数量，除非达到了segment header block size的限制。当没有空间允许新的事务得到自己的TFL时，这个事务就必须等待其它的事务提交并释放TFL。等待哪个事务的算法是：(P % NFL)其中P表示DML操作进程的Process ID，可以从v$process.pid字段中取得。NFL表示当前的TFL总数量。通过dump转储数据块信息，我们可以看到类似于下面的内容：XCT LST:: flg: USED   lhd: 0x01c0008c ltl: 0x01c0008a xid: 0x0008.01f.000003d2其中xid表示transaction id，关于transaction id的格式和表示的意义，有兴趣的读者可以查看其它的资料。 4． Super Master Free list或者Segment Master Free list这个级别的free list只有在设置了多个freelist groups时才会出现。当我们设置freelist group>1，就会产生freelist group block，这些block紧跟在segment header block之后，假设我们设置了storage(freelists 4 freelist groups 2)，那么该segment的第一个块是segment header block，第2，3个块则都是freelist group block。首先在segment header block中存在1个free list，这个free list就被称为Super Master Free list或者Segment Master Free list。而在每个freelist group block中又都存着1个MFL，还存在4个PFL，每个freelist group block块的剩余空间则全部留给TFL使用。在单个instance中进程选择freelist group的算法是(P % NFB) + 1 。其中P表示DML操作进程的Process ID，可以从v$process.pid字段中取得。NFB表示freelist groups 参数定义的Freelist Groups数量。而在RAC环境中的算法则更加复杂，本文不作讨论了。查看freelist group block的转储文件可以看到类似于下面的内容：frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x16=DATA SEGMENT FREE LIST BLOCK WITH FREE BLOCK COUNT  blocks in free list = 5 ccnt = 0   SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000   SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000   SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000   SEG LST:: flg: USED   lhd: 0x01c00116 ltl: 0x01c0011a SEG LST:: flg: UNUSED lhd: 0x00000000 ltl: 0x00000000