31、buffer_cache_1（CBC链、LRU链、LRUW链、检查点）
buffer cache
图解：
1、buffer cache
2、数据文件
3、redo log
buffer cache被格式化为很多的块，datafile也被格式化很多块，redo log（有三个日志文件，日志文件被格式化为一个一个的块，这个块叫做：扇区块(512字节)，这个块的地址叫：RBA（redo block adress））
buffer cache里的几个概念：
图解：
假设，SP要访问某个数据行，发现这个数据行在某个block里面，知道这个block的地址dba；
现在有一个需求：server process根据这个块的地址去访问一个块；首先要在buffer cache里面找，这就需要链了，在buffer cache里面以块地址的方式链起来；然后将datafile中的块读到buffer中，会将块的地址进行哈希，然后求模，挂到buffer cache某一个链的某个位置；
SP根据这个块的地址去找一个块的时候，会先将获取到的块地址进行哈希，求模，如果这个块在buffer cache里面有的话，就获取并持有这个链所对应的latch，然后遍历，找到这个块的时候，释放latch,读buffer块的瞬间加上pin锁；
1、CBC链（CBC找buffer的过程）：为server process服务的
现在，假设buffer cache有100W个块，server process根据地址来找buffer,不能遍历100W个去寻找，就需要以地址的方式生成链，然后在链上找，就有一种链：CBC链（chain buffer cache）；然后还有CBC latch，来保护CBC链；
SP根据这个块的地址去找一个块的时候，会将获取到的块地址进行哈希，求模式，然后知道这个块在哪个链上，并持有这个链的latch，然后遍历，找到这个块的时候，释放latch，然后读或者写或者修改这个buffer，读或者写或者修改这个buffer的瞬间加上pin锁
2、buffer里面块的状态
图解：
buffer cache里面有很多的buffer，然后对应磁盘的block，buffer有几种状态：
1、干净块（clear buffer）：
buffer里的一个块对应磁盘中的一个数据块，然后磁盘里面的block调到buffer里面之后从来没有被修改过，或者是修改之后写到了磁盘上，就是说，buffer里面的数据和磁盘block上的数据一致，这种buffer叫做：干净块（clear buffer）
2、空闲块（free buffer）：
没有block数据写进去的buffer
clear buffer和free buffer，我们叫：可用buffer：对于free buffer，因为没有被使用，所以就可以直接使用；对于clear buffer，我们可以释放掉，然后把数据写进去
3、脏块（dirty buffer）：
磁盘中的block数据调到buffer里，然后buffer里面的数据被修改了，buffer和磁盘中数据不一致，需要DBW将buffer里的数据写到磁盘中，但是在数据没有被写进磁盘的时候，这种buffer是不能覆盖使用的
4、pin buffer
就是说，sp要读或者写buffer的瞬间，会将buffer pin住，这个buffer就叫做pin buffer，然后其他sp就不能访问这个buffer
free buffer waiters（等待事件）
就是sp想把block调到buffer中去，sp需要在buffer中寻找可用块（干净块或者free buffer），这个可用块绝大多数是干净块；sp将覆盖干净块；但是刚覆盖完，另一个进程要读覆盖之前的buffer，数据库就要产生物理读；
所以我们希望是：sp在buffer里寻找可用块的时候，寻找的干净块是在很长的一段时间里没有sp访问的，就是希望这个干净块是不经常被使用的buffer，然后进行覆盖，这又涉及到了chain链；
这种链，挂的是可用块，然后这些可用块最好是有冷热区别（冷热是区分buffer是否是被经常访问的）的可用块
LRU链：为server process服务的
LRU链（last recent used）：最近最少使用的
LRU链的特点是：挂的是可用块，然后按照冷热的顺序挂起来的
图解：
现在有六个buffer，需要有两个CBC链（按照地址链起来的），还需要一个LRU链（可用块，然后按照冷热的顺序链起来的）；
将来根据地址找buffer的时候，根据CBC链找；然后要找冷的可用块的时候，找LRU链；这时候一个buffer可以在多个链上；
然后DB writer进程，1、需要找到buffer cache的脏块；2、需要将冷的脏块写到磁盘上；
buffer cache将脏块写到磁盘上的时候，其中一类脏块写到磁盘上，马上又变成脏块，这一类脏块叫：热的脏块；寻找热的脏块存在LRU链
LRUW链：为DBWR服务的
还有一类脏块写到磁盘上，buffer变成干净可用块，并且很长内没有再被使用，这一类脏块叫：冷的脏块；寻找冷的脏块存在LRUW链，根据LRUW链将冷脏块写到磁盘上；
不同的链有不同的作用
redo log的几种状态
图解：
目前正在使用redo log 1，这个redo log的状态为：current状态
redo log 2，没被使用，对应三个buffer，并且对应的脏块全部写到磁盘中去了，这个redo log的状态为：inactive
redo log 3，没被使用，对应四个buffer，但是存在脏块未被写到磁盘上，这个redo log的状态为：active；这个redo log是不能被覆盖的；
如果redo log 3被覆盖了，这时候数据库突然崩了，未被写到磁盘的脏块就丢失了；然而redo log被覆盖了，未被写到磁盘的脏块就无法写到磁盘上了
日志预写
LGWR（Logwrite）进程的工作：
1、每隔3秒钟，触发把log buffer写到入redo log里；
2、当log buffer达到1M，把log buffer写到入redo log里；
3、当log buffer达到1/3的时候，把log buffer写到入redo log里；
4、commit的时候，也会触发logwrite进程把log buffer写到入redo log里；
DBWR进程的工作：
1、每隔3秒钟，写一部分将脏块写到数据文件中
2、sp根据LRU查找可用块，找了半天没找到，数据库认为buffer中都是脏块，就会触发dbwr将脏块写到磁盘中
3、等等
图解：
一个SP修改一个buffer，产生的日志在redo log里面；然后这时候dbwriter想把buffer写到磁盘上，会先触发logwriter将log buffer写到磁盘的redo log里面，也就是保证buffer修改数据之后所对用的日志写到磁盘上，然后再将buffer写到磁盘上；保证先写日志，然后再写数据，我们把这叫做：日志预写
redo log始终保存最新的修改，redo log总比数据文件新；如果脏块写到磁盘，redo log一定写到磁盘中了；即使脏块没被写到磁盘，redo log也可以先写到磁盘中
检查点队列
oracle链还存在一种：检查点队列（其实就是一些脏块的链）也是一个链：
1、链的是脏块
2、按照脏块第一次被修改（最早脏）的时间链起来
图解：
在buffer cache里面的一些buffer，第一，通过CBC的方式链起来，它里面有一些脏块，另外的干净块通过LRU链链起来；然后脏块通过LRUW链按照冷热（就是按照最近修改的一个频率）的顺序链起来；
图解：
然后把五个脏块拿出来，还要用链链起来，按照最早脏（第一次被修改）的时间链起来，这个链叫做ckpt队列；
LRBA地址
图解：
现在五个脏块连成一串，然后最早脏的那个块对应的日志在第二组redo log里面，redo log分组，这有三组redo log，日志序列号越靠后的日志越新；现在第一组日志为：current，序列号为：100，第二组：99号，第三组：98号；然后最早脏的块的日志的下面的那些日志都比它新，在redo log里面是这条日志的上方的那些日志，然后最早脏的这个块的日志在redo log里面所对应的RBA地址，我们叫做：LRBA（low redo block address）地址；
每一个脏块的头部都有一个LRBA地址，就是第一次脏的时候在redo log里面的RBA地址，之所以要把脏块按照第一次脏的时间排序的目的：就是为了寻找最旧的块的LRBA地址；
检查点队列里面最早脏的块的LRBA就是检查点队列的LRBA，也就是整个数据库的LRBA；
找到最旧的块的LRBA地址的目的是：
假如数据库崩了，使用redo log，因为redo log已经写到磁盘上，但是脏块还没写到磁盘；数据库崩了，脏块没有写到磁盘，数据库重新起来以后，使用redo log重新构造出脏块；
如果日志还在log buffer还没写到redo log里面的，数据库的脏块就无法重新构建，因为日志还没写到redo log，说明事务还没有提交，数据库就不需要恢复，无所谓；保证所有已经提交的事务对应的脏块都恢复出来，回复的时候，redo log的起点是检查点队列对应的LRBA，终点是current状态的redo log的最后一条日志
检查点队列的作用：
通过检查点队列里面最早脏的块所对应的LRBA地址，找到在redo log里面的LRBA，也就是找到整个数据库的LRBA；然后将来数据库崩了以后，使用这个LRBA以后的日志，往这个LRBA的前面读日志，将脏块恢复出来
崩溃恢复
CKPT进程，oracle运行期间有一个检查点队列，oracle有一个文件叫做控制文件，在buffer cache中有一个ckpt队列，每3秒进程启动一次CKPT，将LRBA写到控制文件中，这个就叫做：增量检查点
然后DBWR将队列中的某些脏块写到磁盘上，完了之后，3秒钟以后，ckpt又启动起来了，又将新的最早脏的块的LRBA写到控制文件中去，两个进程互不干扰；
ckpt进程写完之后，数据库突然崩了，数据库重启启动之后，oracle会启动一个smonitor进程，smonitor进程发现数据非正常关闭，因为数据块的SCN号大于数据文件的SCN号，这时候就会读控制文件，记录着LRBA，然后读LRBA，然后找到对应redo log里面的日志，恢复出崩溃之前的脏块，这叫数据库前滚，崩溃恢复就完成了；
这时候数据库重新启动了，但是数据库中还有许多未提交事务，这些未提交事务所对应的数据块，当select的时候，读到这个块的时候，读这个块的对应的undo，根据事务表中的事务槽发现事务没提交，但是会话已经死了，这时候数据库server process就会将事务使用undo将它回滚。---不会主动回滚，只有读到这个块的时候，才会进行回滚
完全检查点
就是：这个检查点触发DBWR将所有脏块写到磁盘中
数据库正常运行期间，是不可能触发完全检查点的，除非是手动触发数据库正常关闭的时候，会触发完全检查点，将数据库的所有的脏块写到磁盘文件上
