详解Oracle数据库磁盘I/O优化

监控数据库的性能

在init.ora参数文件中设置TIMED_STATISTICS=TRUE 和在你的会话层设置ALTER SESSION SET STATISTICS=TRUE 。运行svrmgrl 用 connect internal 注册，在你的应用系统正常活动期间，运行utlbstat.sql 开始统计系统活动，达到一定的时间后，执行utlestat.sql 停止统计。统计结果将产生在report.txt 文件中。(utlbstat.sql utlestat.sql 一般存放在$ORACLE_HOME/RDBMS/ADMIN 子目录下)

优化数据库磁盘I/O

检查系统的I/O问题

在UNIX系统中工具sar-d能检查整个系统的iostat(IO statistics)，在NT系统上则使用性能监视器(Performance Monitor).

反映Oracle文件I/O的进程

使用V$FILESTAT确定Oracle数据文件I/O

SELECT NAME,PHYRDS,PHYWRTS FROM V$DATAFILE DF,V$FILESTAT FS WHERE DF.FILE#=FS.FILE# ;

使用分布I/O减少磁盘竞争

将数据文件和redo log文件分开

Striping 表数据

分开表和索引

减少与Oracle无关的磁盘I/O

避免动态空间管理

在创建如表或回滚段的数据库实体时，在数据库中会为这些数据分配空间，该空间被称为段。如果数据库操作引起数据增加并超出了分配的表空间，oracle会扩展该段，动态扩展会降低系统性能。

确定动态扩展

select name,value from v$sysstat where name=’recursive calls’ ;

分配分区

确定实体的最大大小;

选择存储参数值，使Oracle分配足够大的分区，在创建实体时可以装入所有数据

避免回滚段的动态空间管理

回滚段大小由其存储参数所决定，回滚段必须能保存所有交易的回滚入口;

使用set transaction 命令可以为回滚段赋予交易的合适的大小;

对长的查询的修改数据，应赋予大的回滚段，以保持所有的回滚入口;

对OLTP交易，由于频繁交易，每个交易只修改小量的数据，因此赋予小的回滚段。

减少迁移和链接行

1. 使用ANALYZE 收集迁移和链接行的信息;

2. 查询输出表：chained_rows;

3. 如果有许多迁移和链接行，就需要消除迁移行，方法如下：

A. 创建与原表相同列的中间表，以保存迁移和链接行;

B. 从原表中删除迁移和链接行;

C. 将中间表中的行插入到原表中;

D. 删除中间表

4. 删除第一步收集的信息;

5. 重新使用ANALYZE命令查询输出表

6. 在输出表中出现的行都是链接行，只能通过增加数据块的大小来清除。

调整排序

内存中排序

使用动态表V$SYSSTAT的信息反映排序

SELECT NAME , VALUE FROM V$SYSSTAT WHERE NAME IN (‘SORTS(MEMORY)’,’SORTS(DISK)’) ;

SORTS(MEMORY)-不需要使用I/O操作而完全在内存完成的排序数;

SORTS(DISK)-需要使用I/O操作与磁盘临时段才能完成数据的排序数目。

增大SORT_AREA_SIZE以避免磁盘排序

使用NOSORT创建非排序的索引

CREATE INDEX INDEX_NAME ON TABLE TABLE_NAME(COLUMN_NAME) NOSORT ;

调整Checkpoints

一个checkpoint是oracle自动执行的一种操作，当检查点操作时，数据库中的所有缓冲区会写回磁盘，所有数据库的控制文件被更新。Checkpoint频繁发生会加快数据库的恢复，但是增加了I/O次数，会降低系统的性能。

调整LGWR和DBWn I/O

调整LGWR I/O

每次I/O写的大小依赖于LOG缓冲区的大小，该大小由LOG BUFFER 所设置，缓冲区太大会延迟写操作，太小可能导致频繁的小的I/O操作。如果I/O操作的平均大小很大，那么LOG文件就会成为瓶颈，可以使用STRIPE REDO LOG文件避免这个问题。

调整DBWN I/O

使用初始参数DB_WRITER_PROCESSES，可以创建多个数据库写进程。

调整竞争

由多个进程同时请求使用相同的资源时，就产生了竞争

确定竞争问题

视图V$RESOURCE_LIMIT提供了一些系统资源的使用限制。

如果系统存在无反应的现象，检查V$SYSTEM_EVENT，检查最大平均等待时间的事件;

如果存在过量的缓冲区等待，检查V$WAITSTAT，确定哪个类型的块有最多的等待次数和最长的等待时间，再查询V$SESSION_WAIT得到每个缓冲区的等待时间。

减少回滚段的竞争

通过检查V$WAITSTAT可以确定回滚段的竞争：

SELECT CLASS,COUNT FROM V$WAITSTAT WHERE CLASS IN 

(‘SYSTEM UODO HEADER’,’SYSTEM UODO BLOCK’,’UODO HEADER’,’UODO BLOCK’) ;

减少调度进程的竞争

检查调度进程的busy率

SELECT NETWORK”PROTOCOL”, SUM(BUSY)/(SUM(BUSY)+SUM(IDLE)) “TOTAL BUSY RATE” 

FROM V$DISPATCHER GROUP BY NETWORK ;

如果指定协议的调度进程忙的时间超过50%的有效工作时间，那么，增加调度进程可以提高使用该协议连接到oracle的性能。

检查调度进程相应队列的等待时间

SELECT NETWORK “PROTOCOL” DECODE(SUM(TOTALQ),0.’NO RESPONSES’,

SUM(WAIT)/SUM(TOTALQ)||’HUNDREDTHS OF SECONDS’) “AVERAGE WAIT TIME PER RESPONSE” 

FROM V$QUEUE Q,V$DISPATCHER D WHERE Q.TYPE=’DISPATCHER’ AND Q.PADDR=D.PADDR GROUP BY NETWORK ;

增加调度进程：使用MTS_DISPATCHERS参数和ALTER_SYSTEM命令可以增加调度进程

减少共享服务器进程的竞争

共享服务器进程竞争可以由不断增加的请求等待时间所反映，使用如下查询：

select decode(totalq,0,’No Requests’, wait/totalq||’hundredths of seconds’) 

“Average Wait Time Per Requests” from v$queue where type=’COMMON’ ;

使用如下查询可以得到当前运行的共享服务进程数：

select count(*) “Shared Server Processes” from V$shared_servers where status!=’QUIT’;

oracle能自动增加共享服务进程，但是MTS_MAX_SERVERS的值可以更改。

　　减少redo log缓冲区latches竞争

在LGWR进程将redo入口从redo log缓冲区写入redo log文件后，该入口就会被新入口覆盖，供其他log的使用。

V$SYSSTAT中redo buffer allocation retries 反映用户进程等待redo log空间的次数：

Select name,value from v$sysstat where name=’redo buffer allocation retries’ ;

redo buffer allocation retries的值应该接近0，如果该值持续增加，那么，说明进程需要等待缓冲区的空间。增大参数LOG_BUFFER的值可以增大redo log的大小。

确定redo log缓冲区latches竞争

redo分配latch;

redo复制latches。

一次只能有一个用户分配缓冲区中的空间，在分配了redo入口的空间后，用户进程将入口复制到缓冲区，其最大大小是由LOG_SMALL_ENTRY_MAX_SIZE指定。Redo复制latches的数目由参数LOG_SIMULTANEOUS_COPIES指定。

检查redo log活动

对redo log缓冲区的频繁访问可能导致redo log缓冲区latches竞争，降低系统性能。Oracle在动态表V$LATCH中收集了所有LATCH的统计信息。

其中：表v$latch反映willing-to-wait 请求的列

gets-成功的willing-to-wait请求数;

misses-初始不成功的willing-to-wait请求数;

sleeps-请求不成功的等待时间;

表v$latch反映immediate请求的列：

immediate gets-成功的immediate请求数

immediate misses-不成功的immediate请求数

使用如下查询：

select ln.name,gets,misses,immediate_gets,immediate_misses from v$latch l,

v$latchname ln where ln.name in (‘redo allocation ’,’redo copy’) and ln.latch#=l.latch# ;

可以计算出各类请求的等待率。

减少latch竞争

要减少redo allocation latch竞争，必须减少单个进程占用latch的时间。要减少这个时间，可以减少该redo allocation latch的复制。减少LOG_SMALL_ENTRY_MAX_SIZE初始参数可以减少在redo allocation latch的redo入口的复制次数和大小。

减少redo copy Latches竞争可以用增加LOG_SIMULTANEOUS_COPIES的值来增加LATCH数，最多可以达到CPU的两倍。

减少Free List竞争

确定Free List竞争，可以使用以下几步：

1. 检查V$WAITSTAT，确定DATA BLOCKS的竞争;

2. 检查V$SYSTEM_EVENT,确定BUFFER BUSY WAITS，如果数值高，表明存在竞争;

3. 在这种情况下，检查V$SESSION_WAIT查询每个缓冲区的忙等待、FILE、BLOCK及ID;

4. 使用如下查询得到实体和FREE LIST的名称：

SELECT SEGMENT_NAME,SEGMENT_TYPE FROM DBA_EXTENTS 

WHERE FILE_ID=file AND BLOCK BETWEEN block_id AND block_id+blocks ;

5. 使用如下查询找到FREE LIST:

SELECT SEGMENT_NAME,FREELISTS FROM DBA_SEGMENTS 

WHERE SEGMENT_NAME=segment AND SEGMENT_TYPE=type ;

增加Free List

要减少表的Free list的竞争， 可以使用freelists参数重新创建表，方法有：

1. 删除旧表，重新创建表;

2. 通过从旧表选择数据插入到新表，删除旧表，重命名，完成表的重新创建;

3. 使用Export 和Import，export旧表，删除旧表，import该表

建立和优化数据库文件的方针：

为表和索引创建不同的表空间。

将表和索引的表空间放在不同的磁盘上。

将REDO日志和回滚段放在不同的磁盘上。

将Oracle可执行文件和数据库文件放在单独的磁盘上。

确定最常用的表、索引，以及他们的表空间，并放在单独的磁盘上。

不要在Oracle数据磁盘上安装其他第三方软件。

监控磁盘I/O的方法：

用以下查询语句可以得到各表空间读写次数，phyrds+phywrts 即是磁盘I/O量。应按前面讲的方针调整数据文件的分布方式。

select name,phyrds,phywrts from v$datafile,

v$filestat where v$datafile.file# = v$filestat.file#

结果如下：

NAME PHYRDS PHYWRTS
-------------------------------------------------- ---------- ----------
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/system01.dbf 2511 8
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/tools01.dbf 5 2
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/rbs01.dbf 18 20
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/temp01.dbf 4 2
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/users01.dbf 45 5
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/indx01.dbf 4 2
/u/oracle/OraHome/oradata/pb/drsys01.dbf 4 2
7 rows selected.

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