Oracle 11g中的IO Calibrate（IO校準）

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Oracle資料庫發展到今天，“IO為王”已經是一種發展方向趨勢。ExtraData一體機的重要特色之一就是最大程度的發揮IO能力、提高IO吞吐量。

相比CPU和記憶體，IO儲存有其特殊性。我們討論IO，通常成為I/O棧（I/O Stack）。I/O棧設計的物件是一系列關鍵元件層，包括HBA、Storage Switches、Storage Array和Physical Disks。這些物件共同合力，才能形成系統整體的IO能力。

四層關鍵元件，共同形成“木桶效應”。只要有一個層面存在不足，必然成為IO中的短板。I/O難調，也就是在這個方面。但是對於Oracle而言，我們需要關注的是IO整體效能，也就是整體的效果。

Oracle 11g有兩個對於效能方面的測試工具，一個就是RAT（Real Application Test），另一個就是IO校準（Calibrate IO）。RAT是一種負載重演元件，當進行系統軟硬體升級的時候，我們一個很關注的問題是：此次變化能否提升系統效能、能提升多少，會不會有新的瓶頸。這個在過去是不能實現的，只能夠在升級之後通過實踐去發現。但是RAT可以捕獲實際系統負載情況，將其在新環境下進行重演，並且進行度量比較。IO調教的作用也是IO負載模擬，從而判斷出實際真實的系統IO情況。

本篇我們就介紹IO校準特性。

1、發現IO校準

首先聊聊為什麼要進行校準。IO是一個多元件共同影響的統一體，多個元件之間大部分情況下是不能夠完全如同理想情況下工作的。所以需要進行硬體標準指標和實際情況之間進行校準，來獲取準確的IO資料。

獲取精確IO有什麼用途呢？根源還是Oracle自動化和智慧化的需要。進入11g之後，Oracle向智慧化的步子是在加快的過程。Oracle從CBO開始，進行自動化並行決策的Auto DOP就需要IO校準的資訊。

2、配置IO校準

我們進行配置過程，首先選擇Oracle 11gR2進行測試。

SQL> select * from v$version;

BANNER

---------------------------------------------------

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0 - Production

PL/SQL Release 11.2.0.3.0 - Production

CORE 11.2.0.3.0 Production

TNS for Linux: Version 11.2.0.3.0 - Production

NLSRTL Version 11.2.0.3.0 - Production

11g中有一個檢視v$io_calibration_status，記錄了系統進行校準過程資訊。和統計量不同，Oracle是不會自動進行IO校準的，而需要DBA手工完成。

SQL> select * from v$io_calibration_status;

STATUS CALIBRATION_TIME

------------- --------------------------------------------------------------------------------

NOT AVAILABLE

注意：進行校準過程，一般需要配置非同步IO功能。

SQL> show parameter disk_asy

NAME TYPE VALUE

------------------------------------ ----------- ------------------------------

disk_asynch_io boolean TRUE

SQL> select name,asynch_io from v$datafile f,v$iostat_file i

2 where f.file#=i.file_no

3 and (filetype_name='Data File' or filetype_name='Temp File');

NAME ASYNCH_IO

-------------------------------------------------- ---------

+DATA/ora11g/datafile/system.256.825944325 ASYNC_ON

+DATA/ora11g/datafile/sysaux.257.825944327 ASYNC_ON

+DATA/ora11g/datafile/undotbs1.258.825944329 ASYNC_ON

+DATA/ora11g/datafile/users.259.825944329 ASYNC_ON

+DATA/ora11g/datafile/example.265.825944513 ASYNC_ON

6 rows selected

IO校準並不是單獨的列出功能，而是融入到Oracle的Resource Manager功能包裡面。呼叫IO校準的功能包DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO，其中兩個輸入引數，一個是磁碟的個數，另一個是允許的最大IO延遲。這兩個引數可以通過諮詢運維團隊和廠商實現。

呼叫過程如下：

SQL> set serveroutput on;

SQL> DECLARE

2 lat INTEGER;

3 iops INTEGER;

4 mbps INTEGER;

5 BEGIN

6 --DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO(, ,iops, mbps, lat);

7 DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO (2, 10, iops, mbps, lat);

8 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE ('max_iops = ' || iops);

9 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE ('latency = ' || lat);

10 dbms_output.put_line('max_mbps = ' || mbps);

11 end;

12 /

max_iops = 111

latency = 8

max_mbps = 62

PL/SQL procedure successfully completed

Executed in 811.547 seconds

這個執行過程執行超過800s，時間不算短。最後計算出測算出的最大iops、延遲和最大mbps（每秒MB）。

在執行過程中，我們檢視檢視v$io_calibration_status。

SQL> select * from v$io_calibration_status;

STATUS CALIBRATION_TIME

------------- --------------------------------------------------------------------------------

IN PROGRESS 14-12月-13 11.20.20.120 上午

此時的狀態，從Not Available變為Ready。在校準過程中，Oracle會形成對儲存的大量IO讀寫操作。我們藉助Linux下的sar命令，監控全部過程。

[root@SimpleLinux ~]# sar -b 5 100 -o /tmp/res2

Linux 2.6.18-128.el5 (SimpleLinux.localdomain) 12/13/2013

11:25:08 AM tps rtps wtps bread/s bwrtn/s

11:25:13 AM 8.33 0.00 8.33 0.00 134.92

11:25:18 AM 23.02 1.59 21.43 50.79 311.90

11:25:23 AM 5.96 1.59 4.37 50.89 85.88

11:25:28 AM 7.14 1.59 5.56 50.79 89.68

11:25:33 AM 2.78 0.00 2.78 0.00 44.44

11:25:38 AM 5.96 1.59 4.37 50.89 85.88

11:25:43 AM 257.65 253.28 4.37 4141.55 76.34

11:25:48 AM 281.75 276.19 5.56 4415.87 219.05

11:25:53 AM 278.33 273.56 4.77 4427.83 89.07

11:25:58 AM 289.50 266.53 22.97 4264.55 237.62

11:26:03 AM 232.14 228.97 3.17 3688.89 50.79

11:26:08 AM 268.53 264.14 4.38 4608.76 92.43

注意TPS的變化過程。啟動校準之後，Oracle生成大量的IO操作，來判斷儲存的極限。這個過程也就是讓我們瞭解當前IO架構的上限。

我們通過Excel畫出全過程的TPS、RTPS和WTPS趨勢。

結束IO校準之後，我們可以檢視到IO調教過程資訊。

SQL> select * from v$io_calibration_status;

STATUS CALIBRATION_TIME

------------- --------------------------------------------------------------------------------

READY 14-12月-13 11.39.10.194 上午

3、校準使用

我們進行IO校準，可以為Oracle很多功能提供決策依據。如果沒有進行過IO校準，Auto DOP就不能正常工作。

SQL> explain plan for select /*+parallel*/ * from scott.emp;

Explained

SQL> select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

Plan hash value: 1408123770

--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 1 | PX COORDINATOR | | | | |

| 2 | PX SEND QC (RANDOM)| :TQ10000 | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 3 | PX BLOCK ITERATOR | | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 4 | TABLE ACCESS FULL| EMP | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

--------------------------------------------------------------------------------

Note

-----

- automatic DOP: skipped because of IO calibrate statistics are missing

15 rows selected

收集IO Calibrate統計量之後，就可以看到並行度效果。

SQL> explain plan for select /*+parallel*/ * from scott.emp;

Explained

SQL> select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT

--------------------------------------------------------------------------------

Plan hash value: 2873591275

--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

| 0 | SELECT STATEMENT | | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 1 | PX COORDINATOR | | | | |

| 2 | PX SEND QC (RANDOM)| :TQ10000 | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 3 | PX BLOCK ITERATOR | | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

| 4 | TABLE ACCESS FULL| EMP | 14 | 532 | 2 (0)| 00:00:01

--------------------------------------------------------------------------------

Note

-----

- automatic DOP: Computed Degree of Parallelism is 2

15 rows selected

4、結論

Oracle自動化、智慧化過程中，是需要提供很多輔助資訊的。Calibrate IO是一個重要方面。Oracle不進行自動的Calibrate IO統計量的原因大體有三個：

首先是Oracle並不知道實際磁碟的標準指標。第二是Oracle校準過程生成很大的IO，如果不慎會引起很大產品問題。第三是Disk IO效能不會經常性發生變化。

相關文件：
Auto DOP and calibrate_io
automatic DOP: skipped because of IO calibrate statistics are missing

檢視：DBA_RSRC_IO_CALIBRATE

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Oracle 11g中的IO Calibrate（IO校準）

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