1.4 Linux内存体系与Oracle内存空间
1.4.1 Linux用户空间与内核空间
一般来说，Linux操作系统把虚拟地址空间划分为用户空间和内核空间。例如x86架构下的32位Linux虚拟地址空间是4GB（0x0000 0000～0xffff ffff），其中大致将前3GB（0x0000 0000～0xbfff ffff）划分为用户空间，后1GB（0xc000 0000～0xffff ffff）划分为内核空间。
用户程序只能在用户模式（用户空间）下执行，而不能访问特权模式（内核空间）的数据，也不能跳转到内核代码执行，这样的设计可以保护内核，最主要的原因是当一个用户进程访问了非法地址，最坏的情况是该进程崩溃，而不会影响到内核和其他进程正常运行。
CPU在产生中断或异常时会自动切换模式，由用户模式切换到特权模式，这时就可以允许跳转到内核代码中执行中断或异常服务程序。事实上，所有内核代码的执行都是从中断或异常服务程序开始的，整个Linux内核就是由各种中断处理和异常处理程序组成的。
Linux下的Oracle内存分配如图1-3、图1-4所示。
Oracle10g中的SGA与PGA在Linux中是独立分配的，但是在11g中，默认情况下SGA内存区域包含了PGA的内存空间。
1.4.2 Linux下的Oracle内存体系结构
我们知道，Oracle主要是由内存结构和物理结构组成的，如图1-5所示。
图1-5 Oracle体系结构
可以看出，Oracle 内存结构存在于操作系统的用户空间，因此我们在部署Oracle前，就必须事先在Linux操作系统层面配置好Oracle内存地址空间，这样才能成功地配置SGA与PGA，从而避免在安装Oracle的时候出现类似“ORA-27102：out of memory”的错误。
1.4.3 Linux下的Oracle内存分配
Oracle内存结构处于Linux操作系统的用户空间，因此需要通过设置Linux操作系统内核参数来对Oracle 内存进行分配。由于Linux延续了SystemV IPC以及后来的POSIX IPC通信标准，因此Linux下的内存分配主要由以下参数决定，如表1-1所示。
SHMALL在很多系统上是用页面数而不是字节数来计算的。对于一般的Linux来说，Page页的大小一般为4096。
参数SHMMAX是Oracle最重要的Linux内核参数之一，该参数以字节为单位限制单个共享内存段的最大值。与此同时，参数SHMALL用于限制共享内存总数（字节或者Page页）。对于Oracle而言，必须保证这个数值足够大，建议值为超过数据库共享内存与其他共享内存的总和。Oracle官方文档对Linux参数限制描述如图1-6所示。
图1-6 Oracle官方Linux内核参数
我们可以通过以下示例来验证Linux下的Oracle（10g）内存分配：
1）查看Oracle SGA与PGA分配情况，如图1-7所示。
2）查看Linux系统共享内存分配情况，如图1-8所示。
可以看到，Linux系统分配了3个共享内存段，每个共享内存段的大小为2GB。
3）查看Linux环境中的sysctl.conf配置，如图1-9所示。
结合前面内容，不难看出：
单个共享内存段最大值为kernel.shmmax＝2147483648B＝2GB，与图1-10一致；
SGA＝3（共享内存段数量）×2GB（单个内存段最大值）＝6GB；
PGA＝2GB；
Linux共享内存大小＝kernel.shmall＝2097152×4096/1024/1024/1024＝8GB＝SGA（6GB）＋PGA（2GB）。
图1-7 Oracle SGA与PGA分配
图1-8 共享内存段
图1-9 sysctl.conf配置
上述内容可以概括如图1-10所示。
结合前面内容，我们可以得出以下结论：
参数kernel.shmmax决定了单个共享内存段的最大值为2GB，即在Linux操作系统层面能分配的单个共享内存段的最大值为2GB。如果所需共享内存大于该值，则需要分配多个共享内存段，以最大共享内存段（2GB）为阈值对所需共享内存段进行拆分分配。
参数kernel.shmall（8GB）决定了Linux操作系统能够提供给Oracle共享内存的上限值，SGA与PGA总和不能超过该阈值。
图1-10 Linux下的Oracle内存分配（10g）
当sga_target设置为6GB时，kernel.shmmax（2GB）决定了Linux系统分配的单个共享内存段上限值，因此需要分配3（6GB/2GB）个共享内存段来提供给SGA。Oracle推荐1个Instance使用1个共享内存段，那么当上述3个共享内存段被分配时，将会在共享内存段之间产生内存地址断层（GAP）。所以当数据库进行IPC通信时，可能存在跨共享内存段的内部数据交互，这样会降低共享内存段间的数据交互效率。因此，建议Linux环境中的Oracle使用1个共享内存段，这样可以减少跨内存段的数据交互，从而提升数据库性能。
图1-10是以Oracle 10g为例进行讲解的，有兴趣的读者可以结合图1-4对Oracle11g进行扩展。
