메모리와 스토리지 계층

CPU, 메모리, 플래시, 디스크의 저장 계층과 데이터 재사용 및 DB 서버 측 플래시 캐시와 Exadata 셀 캐시의 차이

Buffer CacheFlashHDD데이터 지역성Database Smart Flash Cache

#핵심 요약

저장 계층은 접근 속도, 비용, 용량 사이의 절충 관계를 가지며 CPU에 데이터를 공급하는 속도가 처리 대기에 영향을 줌

캐시는 재사용할 데이터를 빠른 계층에 보관하며 같은 데이터나 인접 데이터의 재사용 가능성인 데이터 지역성이 효과의 전제가 됨

Database Smart Flash Cache는 DB 서버 측, Exadata Smart Flash Cache는 스토리지 셀 내부에 위치함

#개념과 동작 원리

#저장 계층과 데이터 공급

계층	데이터 저장 및 재사용 역할	비용, 용량, 접근 특성
CPU Register/Cache	연산에 가까운 데이터 접근	빠른 접근, 작은 용량, 높은 비용
RAM, DB Buffer Cache	읽은 블록을 메모리에 보관하고 재사용	HDD보다 빠른 접근, 제한된 용량
Flash, SSD	메모리와 HDD 사이의 읽기 지연 보완	메모리와 다른 비용, 용량 특성의 중간 계층
Disk, HDD	대량 데이터 저장	큰 용량, 낮은 비용, 기계적 접근 지연

CPU와 메모리가 발전해도 데이터 공급이 늦으면 연산을 기다리는 시간이 남음
실습에서는 플래시 계층과 고속 연결, 스토리지 측 처리를 이러한 공급 지연에 대응하는 서로 다른 방법으로 설명함

실습에서는 RAM 응답 시간을 각각 5~50ns와 DRAM 100ns로 제시함
두 값의 측정 환경과 조건은 확인 불가

#데이터를 읽고 처리하는 위치

위치, 경로	설명
DB 서버 Buffer Cache	같은 블록 재사용 시 느린 저장장치 접근 감소
다른 RAC 노드의 Buffer Cache	Cache Fusion을 통한 블록 수신과 디스크 읽기를 비교하는 VM 예제
DB 서버 측 플래시	Buffer Cache에서 밀려난 블록을 보관하고 재접근 시 활용하는 Database Smart Flash Cache
스토리지 셀 플래시	셀 소프트웨어가 관리하는 Exadata Smart Flash Cache
셀 CPU	읽은 데이터의 지원되는 조건, 컬럼 선별

대량 Full Table Scan은 direct path read를 사용해 Buffer Cache를 우회할 수 있어 반복 조회와 메모리 증설 효과가 단건 재사용과 같지 않을 수 있음
실습에서는 Index Scan의 Single Block I/O 중심 랜덤 접근과 Full Table Scan의 Multi Block I/O 중심 접근을 비교함

#두 플래시 캐시의 구분

항목	Database Smart Flash Cache	Exadata Smart Flash Cache
위치	DB 서버 측 플래시	스토리지 셀 내부 플래시
관리	인스턴스별 로컬 캐시	셀 소프트웨어 관리
실습 RAC 주의	노드별 독립 파일을 사용하며 공유하지 않음	DB 서버 캐시와 동일 기능으로 설명하지 않음
실습 VM 결과	설정 후 `ORA-00439: feature not enabled: Server Flash Cache` 발생 기록	셀 플래시가 없는 환경으로 기록

DB 서버 플래시 캐시 설정은 해당 VM에서 실패했음
실제 Exadata 셀 캐시의 동작 결과는 확인 불가

Exadata 셀 플래시의 재사용 데이터 캐시 역할은 Smart Flash Cache에서 다룸

#사용 조건과 주의사항

데이터 재사용이 적은 대량 스캔에서는 캐시 효과가 제한될 수 있음

실습의 Cold, Warm, 다른 노드 캐시 비교표는 시간과 읽기 증가량이 빈칸인 기입 양식이므로 실제 측정값은 기재 없음

실습에서는 VM 호스트 OS 캐시가 디스크 대기에 영향을 줄 수 있다고 명시함

HugePages는 큰 메모리 페이지로 주소 변환과 페이지 관리 부담을 줄이는 DB 서버 메모리 최적화 기능임