db file async I/O submit 等待事件優化

wuweilong發表於2015-03-02
MIT事件優化

db file async I/O submit 等待事件優化

 

一、資料發生db file async I/O submit

我們從資料庫awr報告中經常會看到很高db file async I/O submit的等待事件:

  1. SQL> select event,wait_class,wait_time from v$session_wait where wait_class<>'Idle'


    EVENT                            WAIT_CLASS   WAIT_TIME
    -------------------------------- ----------- ----------
    SQL*Net message to client        Network             -1
    Data file init write             User I/O             0
    control file sequential read     System I/O           0
    db file sync I/O submit          System I/O          79

二、分析db file async I/O submit

那麼從這個等待事件的名稱上來看，我們不難看出其和IO有關，IO分為如下：

同步IO：在同步IO中，執行緒啟動一個IO操作然後就立即進入等待狀態，知道IO操作完成後才繼續執行其他事情。

非同步IO：執行緒傳送一個IO請求到核心，然後繼續處理其它事情，內容完成IO請求後，將通知執行緒IO操作完成

IO總結：

如果IO請求需要大量時間執行的話，非同步檔案IO方式可以顯著提高效率，因為線上程等待的這段時間內，CPU將會排程其它執行緒進行執行，如果沒有其它執行緒需要執行的話，這段時間將會浪費掉（可能會排程作業系統的零頁執行緒）。如果IO請求操作很快，用非同步IO的方式更低效，此時同步IO會較優。

同步IO在同一時刻只允許一個IO操作，也就是說對於同一個檔案控制程式碼的IO操作是序列化的，及時使用兩個執行緒也不能同時對一個檔案控制程式碼同時發出讀寫操作。重疊IO允許一個活多個執行緒同事發出IO請求。

非同步IO在請求完成時，通過將檔案控制程式碼設為又訊號狀態來通知應用程式，或者應用程式通過GetOverlappedResult檢視IO請求是否完成，也可以通過一個事件物件來通知應用程式。

 

三、找出相關的引數

那麼我們看看有關非同步IO的設定:

在Oracle 11g當中，其預設值為如下:

  1. SQL> select * from v$version;
  2.  
  3. BANNER
  4. --------------------------------------------------------------------------------
  5. Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.4.0 - 64bit Production
  6. PL/SQL Release 11.2.0.4.0 - Production
  7. CORE 11.2.0.4.0 Production
  8. TNS for Linux: Version 11.2.0.4.0 - Production
  9. NLSRTL Version 11.2.0.4.0 - Production
  10.  
  11. SQL>
  12. SQL> show parameter disk_asynch_io
  13.  
  14. NAME TYPE VALUE
  15. ------------------------------------ ----------- ------------------------------
  16. disk_asynch_io boolean TRUE
  17. SQL> show parameter filesystemio
  18.  
  19. NAME TYPE VALUE
  20. ------------------------------------ ----------- ------------------------------
  21. filesystemio_options string none

四、對於filesystemio_options引數的解釋:

You can use the FILESYSTEMIO_OPTIONS initialization parameter to enable or disable asynchronous I/O or direct I/O on file system files. This parameter is platform-specific and has a default value that is best for a particular platform.
使用FILESYSTEMIO_OPTIONS初始化引數在檔案系統檔案上啟用或者禁用非同步I/O或者直接I/O。這個引數是平臺特有的，針對特定的平臺最好有個預設值。

FILESYTEMIO_OPTIONS can be set to one of the following values:

ASYNCH: enable asynchronous I/O on file system files, which has no timing requirement for transmission.
在檔案系統檔案上啟用非同步I/O，在資料傳送上沒有計時要求。

 

DIRECTIO: enable direct I/O on file system files, which bypasses the buffer cache.
在檔案系統檔案上啟用直接I/O，繞過buffer cache。

 

SETALL: enable both asynchronous and direct I/O on file system files.
在檔案系統檔案上啟用非同步和直接I/O。

 

NONE: disable both asynchronous and direct I/O on file system files.
在檔案系統檔案上禁用非同步和直接I/O。

 

五、開啟非同步IO

這個時候我們通過如下語句開啟filesystemio_options非同步IO選項：

  1. SQL> alter system set filesystemio_options =asynch sid = ‘*’ scope=spfile;


六、重啟資料庫後檢查:

在Oracle11gR2中AIO預設已經是開啟的了。可以通過ldd或者nm來檢查oracle是否已經啟用了AIO支援，有輸出代表已經啟用。 

  1. [root@db02 ~]# grep kio /proc/slabinfo
  2. kioctx 104 140 384 10 1 : tunables 54 27 8 : slabdata 14 14 0
  3. kiocb 123 210 256 15 1 : tunables 120 60 8 : slabdata 14 14 0

  4. [root@db02 ~]# su - oracle
  5. [oracle@db02 ~]$ /usr/bin/nm $ORACLE_HOME/bin/oracle | grep io_getevent
  6.                  w io_getevents@@LIBAIO_0.4
proc檔案系統包含了兩個虛擬檔案，它們可以用來對非同步 I/O的效能進行優化：


/proc/sys/fs/aio-nr檔案提供了系統範圍非同步 I/O請求現在的數目。

/proc/sys/fs/aio-max-nr檔案是所允許的併發請求的最大個數。最大個數通常是 64KB，這對於大部分應用程式來說都已經足夠了。

檢查非同步I/O是否在使用

　　根據[Note 370579.1]，可以通過檢視slabinfo統計資訊檢視作業系統中AIO是否執行，slab是Linux的記憶體分配器，AIO相關的記憶體結構已經分配，kiocb值的第二列和第三列非0即是已使用。與kernel 2.4.x不同，沒有顯示kiobuf，因為從kernel 2.5.43開始，kiobuf已經從核心中被移除。

kioctx：

AIO上下文在核心空間對應資料結構kioctx，它儲存非同步IO的所有資訊：

  1. [oracle@db02 ~]$ grep kio /proc/slabinfo
  2. kioctx 103 140 384 10 1 : tunables 54 27 8 : slabdata 14 14 0
  3. kiocb 134 195 256 15 1 : tunables 120 60 8 : slabdata 13 13 0


七、後記：

1、  使用作業系統cache：

    作業系統和裝置控制器提供了資料庫快取，這些不直接與資料庫的快取管理相沖突。儘管如此，這些架構可能消耗資源當有很少的或沒有效能利益。當資料庫檔案儲存在Linux或者UNIX檔案系統上時，這種情況就顯而易見了。預設情況下，所有的資料庫I/O都要通過檔案系統的快取。
    在一些Linux和UNIX系統上，直接I/O是可用的對於檔案儲存來說。這個協議允許資料庫檔案存取在檔案系統範圍內，繞過檔案系統快取。直接的I/O節約了CPU資源斌並且允許檔案系統快取是獨立的在沒有資料庫活動的時候，例如program texts 和spool files.
     儘管作業系統的的cache經常是冗餘的因為資料庫的cache buffers blocks。在一些情況下，資料庫不能用database buffer cache。在這些情況下，使用直接I/O或者裸裝置可能產生更嚴重的效能問題比使用系統的buffer。例如

·         Reads or writes to the TEMP tablespace

·         Data stored in NOCACHE LOBs

·         Parallel Query slaves reading data

2、  相關引數介紹:

在oracle裡為了提高io的速度，常用引數db_writer_processes和 dbwr_io_slaves 
    在資料庫裡事務數非常高，或db cache很大，一個DBWn process跟不上資料的load，我們可以調整這兩個引數，這兩個引數的作用就是增加io讀寫程式，啟用非同步io，加快io的速度 
多個 slaves 可以並行寫資料檔案，而多個dbwr也可以並行寫資料檔案 
一個 dbwr 多個 slaves是 dbwr蒐集dirty  buffer而 slaves寫資料檔案 
多個dbwr 可以並行地蒐集dirty buffer 並且並行地寫資料檔案 
但是如果系統支援AIO一般不用設定多dbwr 或者 io slaves 
db_writer_processes：在多cpu，多磁碟的環境，一般是每8個cpu一個dbwr程式 

什麼時候配置這兩個引數 
如果系統的io是瓶頸是，檢查os是否支援非同步io，如果支援非同步io，但目前沒有使用，那就啟用非同步io來緩解io瓶頸。如果os不支援非同步io， 
或os已經啟用非同步io，但io還是瓶頸，那我們可以配置多個dbwr程式。配置這兩個引數是要注意，大都是如下 
一個db_writer_processes，多個dbwr_io_slaves 
多個db_writer_processes，dbwr_io_slaves不啟用

 

八、參考：

來自 “ ITPUB部落格 ” ，連結：http://blog.itpub.net/20674423/viewspace-1445522/，如需轉載，請註明出處，否則將追究法律責任。

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