DB 버퍼 캐시

DB 버퍼 캐시

• 사용자가 입력한 데이터를 데이터 파일에 저장한 뒤, 다시 읽는 과정에서 거쳐가는 캐시 영역이다.
• 최근에 사용한 블록에 대한 정보를 저장하는 메모리의 일정 영역으로 물리적인 I/O를 최소화한다.

블록단위 I/O

• 메모리 버퍼 캐시에서 버퍼 블록을 액세스 할 때
• 데이터파일에 저장된 데이터 블록을 DB 버퍼 캐시로 적재할 때
• 캐시에서 변경된 블록을 다시 데이터파일에 저장할 때

Single Block I/O

• 한번의 I/O Call에 하나의 데이터 블록만 읽어 메모리에 적재하는 방법이다.
• 인덱스를 경유해 테이블 액세스시 사용하는 액세스 방법이다.

Multi Block I/O

• Call이 필요한 시점에 인접한 블록들을 같이 읽어 메모리에 적재하는 방법이다.
• Full Table Scan시 사용하는 액세스 방법이다.

버퍼 캐시 구조

해시테이블 구조로 관리

• 찾고자 하는 데이터블록 주소인 DBA를 해시값으로 변환하여 해시 키 값으로 사용한다.
• 해당 해시 버킷에서 체인을 따라 스캔하여 있으면 바로 읽고 없으면 디스크에서 가져와 해시 체인에 연결한 후 읽는다.
• 버퍼 헤더만 헤시 체인에 연결 되고 데이터 값은 포인터를 이용해 버퍼 블록을 찾아 얻는다.
• 여러 개의 해시 버킷으로 구성되며 해시 버킷과 해시 체인은 1:1 관계이다.

하나의 해시 버킷의 구성

• 버킷 ==> 체인 ==> 헤더의 구조로 되어있다.
• 해시 체인은 Shared Pool 내에 존재하며 양방향의 링크된 리스트로 되어있다.

버퍼 캐시 구조를 통한 데이터 액세스 전체적인 흐름

1. 해시테이블
    2. 해시 버킷
        3. 버퍼 헤더 체인
            4. 버퍼 헤더
                5. 버퍼 캐시 블록
                    6. 테이블 블록 헤더
                        7. 테이블 블록

캐시 버퍼 체인

• 각 해시 체인은 Latch에 의해 보호된다.

래치 (Latch)

• 같은 리소스에 대한 액세스를 직렬화하여 보호하기 위해 구현된 Lock 메커니즘이다.
• 하나의 Latch가 여러 해시 체인을 동시 보호한다.

모든 버퍼 블록은 셋 중 하나의 상태이다.

Free 버퍼

• 빈 상태 혹은 데이터 파일과 동기화 된 상태이다.
• 언제든 덮어 쓸 수 있으며 변경 시 Dirty 버퍼가 된다.

Dirty 버퍼

• 변경 되어 데이터 파일과 동기화가 필요한 상태이다.
• 동기화 되면 Free 버퍼가 된다.

Pinned 버퍼

• 읽기/쓰기 작업 중인 버퍼 블록을 의미한다.