詳述數據庫系統中的緩存——Cache
談到Cache緩存，51CTO數據庫頻道之前也曾出過專題《MySQL內存管理:緩存的藝術》，向您推薦。
Cache和Buffer是兩個不同的概念，簡單的說，Cache是加速“讀”，而buffer是緩沖“寫”，前者解決讀的問題，保存從磁盤上讀出的數據，后者是解決寫的問題，保存即將要寫入到磁盤上的數據。在很多情況下，這兩個名詞并沒有嚴格區分，常常把讀寫混合類型稱為buffer cache，本文后續的論述中，統一稱為cache。
Oracle中的log buffer是解決redo寫入的問題，而data buffer cache則解決data block的讀寫問題。對于Oracle來說，如果IO沒有在SGA中命中，都會發生物理IO，Oracle并不關心底層存儲的類型，可能是一套存儲系統，可能是本地磁盤，可能是RAID 10，也可能是RAID 5，可能是文件系統，也可能是裸設備，或是ASM。總之，Oracle把底層的存儲系統稱為存儲子系統。
在存儲系統中，cache幾乎無處不在（在后面的論述中，我們統稱為cache），文件系統有cache，存儲有cache，RAID控制器上有cache，磁盤上也有cache。為了提高性能，Oracle的一個寫操作，很有可能寫在存儲的cache上就返回了，如果這時存儲系統發生問題，Oracle如何來保證數據一致性的問題。
Oracle數據庫最重要的特性是：Write ahead logging，在data block在寫入前，必須保證首先寫入redo log，在事務commit時，同時必須保證redo log被寫入。Oracle為了保證數據的一致性，對于redo log采用了direct IO，Direct IO會跳過了OS上文件系統的cache這一層。但是，OS管不了存儲這一層，雖然跳過了文件系統的cache，但是依然可能寫在存儲的cache上。
一般的存儲都有cache，為了提高性能，寫操作在cache上完成就返回給OS了，我們稱這種寫操作為write back，為了保證掉電時cache中的內容不會丟失，存儲都有電池保護，這些電池可以供存儲在掉電后工作一定時間，保證cache中的數據被刷入磁盤，不會丟失。不同于UPS，電池能夠支撐的時間很短，一般都在30分鐘以內，只要保證cache中的數據被寫入就可以了。存儲可以關閉寫cache，這時所有的寫操作必須寫入到磁盤才返回，我們稱這種寫操作為write throuogh，當存儲發現某些部件不正常時，存儲會自動關閉寫cache，這時寫性能會下降。
RAID卡上也有cache，一般是256M，同樣是通過電池來保護的，不同于存儲的是，這個電池并不保證數據可以被寫入到磁盤上，而是為cache供電以保護數據不丟失，一般可以支撐幾天的時間。還有些RAID卡上有flash cache，掉電后可以將cache中的內容寫入到flash cache中，保證數據不丟失。如果你的數據庫沒有存儲，而是放在普通PC機的本地硬盤之上的，一定要確認主機中的RAID卡是否有電池，很多硬件提供商默認是不配置電池的。當然，RAID卡上的cache同樣可以選擇關閉。
磁盤上的cache，一般是16M-64M，很多存儲廠商都明確表示，存儲中磁盤的cache是禁用的，這也是可以理解的，為了保證數據可靠性，而存儲本身又提供了非常大的cache，相比較而言，磁盤上的cache就不再那么重要。SCSI指令中有一個FUA(Force Unit Access)的參數，設置這個參數時，寫操作必須在磁盤上完成才可以返回，相當于禁用了磁盤的寫cache。雖然沒有查證到資料，但是我個人認為一旦磁盤被接入到RAID控制器中，寫cache就會被禁用，這也是為了數據可靠性的考慮，我相信存儲廠商應該會考慮這個問題。
至此，我們可以看到Oracle的一個物理IO是經歷了一系列的cache之后，最終被寫入到磁盤上。cache雖然可以提高性能，但是也要考慮掉電保護的問題。關于數據的一致性，是由Oracle數據庫，操作系統和存儲子系統共同來保證的。
原文鏈接：http://www.hellodba.net/2010/08/db-storage.html
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