裸裝置、字元裝置、塊裝置不全面比較

A.為什麼Oracle要使用裸裝置呢
裸裝置，也叫裸分割槽（原始分割槽），是一種沒有經過格式化，不被Unix透過檔案系統來讀取的特殊字元裝置。本文收集裸裝置和Oracle問答20例。 

 　　1．什麼叫做裸裝置？
 　　裸裝置，也叫裸分割槽（原始分割槽），是一種沒有經過格式化，不被Unix透過檔案系統來讀取的特殊字元裝置。它由應用程式負責對它進行讀寫操作。不經過檔案系統的緩衝。

 　　2．如何辨別裸裝置？
  　　在Unix的/dev 目錄下，有許多檔案，其中有兩個大類：字元裝置檔案和塊裝置檔案。
 　　字元裝置特殊檔案進行I/O操作不經過作業系統的緩衝區，而塊裝置特殊檔案用來同外設進行定長的包傳輸。字元特殊檔案與外設進行I/o操作時每次只傳輸一個字元。而對於塊裝置特殊檔案來說，它用了cache機制，在外設和記憶體之間一次可以傳送一整塊資料。裸裝置使用字元特殊檔案。在/dev 目錄下，你可以看到許多這樣的檔案。 

　　3．使用裸裝置的好處
 　　因為使用裸裝置避免了再經過Unix作業系統這一層，資料直接從Disk到Oracle進行傳輸，所以使用裸裝置對於讀寫頻繁的資料庫應用來說，可以極大地提高資料庫系統的效能。當然，這是以磁碟的I/O 非常大，磁碟I/O已經稱為系統瓶頸的情況下才成立。如果磁碟讀寫確實非常頻繁，以至於磁碟讀寫成為系統瓶頸的情況成立，那麼採用裸裝置確實可以大大提高效能，最大甚至可以提高至40％，非常明顯。
 　　而且，由於使用的是原始分割槽，沒有采用檔案系統的管理方式，對於Unix維護檔案系統的開銷也都沒有了，比如不用再維護I-node，空閒塊等，這也能夠導致效能的提高。

      4．如何決定是否應該使用裸裝置？ 
  判斷是否使用裸裝置要從以下方面進行考慮：首先，資料庫系統本身需要已經被比較好的經過了最佳化。最佳化是一門很有些技術的話題，很難簡單地講述。其次，使用Unix命令來辨別是否存在磁碟讀寫瓶頸。比如Unix的vmstat, sar 等命令都可以較好的進行鑑別。如果決定採用裸裝置，需要磁碟上還有空閒的分割槽。否則，就要新添磁碟，或者對原有系統重新規劃。 

       5．什麼系統必須使用裸裝置？ 
  如果使用了Oracle 並行伺服器選項，則必須採用裸裝置來存放所有的資料檔案，控制檔案，重做日誌檔案。只有把這些檔案放到裸裝置上，才能保證所有Oracle 例項都可以讀取這個資料庫的檔案。這是由Unix作業系統的特性決定的。 
  還有一種情況是，如果你想使用非同步I/O，那麼在有些Unix上也必須採用裸裝置。這個需要參考具體Unix的相關文件。 

       6．能夠使用一個磁碟的第一個分割槽作為裸裝置嗎？ 

  可以，但是不推薦。在Unix的比較舊的版本是銀行，磁碟的第一個分割槽常常包含這個磁碟的一些資訊，以及邏輯卷的一些控制資訊。若這些部分被裸裝置覆蓋的話，磁碟就會變得不可識別，導致系統崩潰。 
  較新的Unix版本不會發生這樣的情況，因為它們採用了更復雜的技術來管理磁碟，邏輯卷的一些資訊。   但是，除非很確信不要使用磁碟的第一個分割槽來作為裸裝置。 

        7．我可以把整個裸裝置都作為Oracle的資料檔案嗎？ 
  不行。必須讓資料檔案的大小稍微小於該裸裝置的實際大小。至少要空出兩個oracle塊的大小來。 

        8．裸裝置應該屬於那個使用者？ 
  應該由root來建立裸裝置，然後再分配給Oracle使用者以供使用。同時還要把它歸入Oracle使用者所在的那個組裡邊（通常都是DBA）。 

        9．在建立資料檔案時如何指定裸裝置？ 
  和普通檔案沒有什麼太大的區別，一樣都是在單引號裡邊寫上裸裝置的詳細路徑就可以了。舉一個例子：要在建立一個表空間，使用兩個裸裝置，每個分別為30M的大小，Oracle塊的大小為4K，可以用下面的命令： 
  CREATE TABLESPACE RAW_TS 
  DATAFILE '/dev/raw1' size 30712k 
  DATAFILE '/dev/raw2' size 30712k; 
 
       10.Oracle塊的大小和裸裝置有什麼關係嗎？ 
  Oracle會必須是裸裝置上物理塊大小的倍數。 

       11．如何在裸裝置上進行備份？ 
  在裸裝置上，不能使用Unix實用程式來進行備份，唯一的辦法是使用最基本的Unix命令：DD來進行備份。比如：dd if=/dev/raw1 of=/dev/rmt0 bs=16k。dd的具體語法可以參考unix手冊，或者聯機幫助。你也可以先用dd把裸裝置上的資料檔案備份到磁碟上，然後再利用Unix實用程式進一步處理。 

       12．如果我沒有使用Oracle並行伺服器選項，我可以在資料庫上讓一部分資料檔案使用檔案系統，另一部分使用裸裝置嗎？ 
  可以。但是這樣的話，會使備份過程更加複雜。 

       13．我應該把聯機重做日誌檔案放到裸裝置上嗎？ 
  這是一個極好的選擇。聯機重做日誌檔案是寫操作非常頻繁的檔案，放到裸裝置上非常合適。如果你使用了並行伺服器選項，那麼聯機重做日誌檔案必須放到裸裝置上面。 

  14．可以把歸檔日誌檔案放到裸裝置上嗎？ 
  不行。歸檔日誌檔案必須放到常規的Unix檔案系統上面，或者直接放到磁帶上面去。 

  15．我可以在裸裝置上邊放置多個資料檔案嗎？ 
  不行。所以你必須在設定裸裝置時非常小心。太小的話，會導致空間很快用完，太大的話，空間就白白浪費了。 

  16．因應該把幾個裸裝置放到同一個物理磁碟上嗎？ 
  這樣做不好。因為使用裸裝置就是為了提高磁碟讀寫速度。而把多個裸裝置放到同一個物理磁碟上會導致讀寫競爭，這樣對於提高I/O速度是不利的。應該儘量分散裸裝置到不同的物理磁碟上，最好是分散到不同的磁碟控制器上。這是最佳選擇。 

  17．需要把所有裸裝置都定義成同樣的大小嗎？ 
  這不是必須得，但是劃分成同樣的大小對於管理資料庫比較有利。 

  18．為了在Unix上使用裸裝置，我需要改變Unix核心引數嗎？ 
  不需要。但可以選擇減小緩衝區的大小，如果沒有別的應用也在同一臺Unix機器上執行。因為運用了裸裝置以後，不再使用Unix的系統緩衝區。 

  19．為了提高讀寫速度，在作業系統級別上，還有什麼辦法可以採取嗎？ 
  使用RAID（廉價冗餘磁碟陣列）也是非常有效的辦法，尤其實那種讀寫非常頻繁的系統。 

  20．在考慮了以上所有方面後，還能有什麼辦法可以提高效能的嗎？ 
  這就需要對Oracle 進行最佳化，並且購買更多的磁碟和磁碟控制器，來分散I/O到不同的磁碟上。
  第三，RAW裝置（同2，就是指裸裝置）

B.為什麼Oracle在使用裸裝置的時候需要在前面加個r(這個問題俺想了很久理解如下，請各位大大也來講講)
每個物理磁碟都有兩個相關的裝置檔案，其中一個為原始裝置檔案（也叫字元裝置檔案），另一個叫塊裝置檔案，這些裝置檔案都是用於磁碟的I/O動作的。既然這兩種裝置檔案都是用於磁碟的I/O動作的，為什麼Oracle在使用裸裝置的時候為什麼要用裝置裝置檔案呢，我想這個原因可能要從作業系統的原理和核心入手。由於沒有HP-Unix有關核心的資料，看了看有關Linux核心的東東，有一點點理解，不過理解不深。

作業系統核心需要訪問兩類主要裝置，簡單的字元裝置，如印表機，鍵盤等；塊裝置，如軟盤、硬碟等。與此對應，有兩類裝置驅動程式。分別稱為字元裝置驅動程式和塊裝置驅動程式。兩者的主要差異是：與字元裝置有關的系統呼叫幾乎直接和驅動程式的內部功能結合在一起。而讀寫塊裝置則主要和快速緩衝儲存區打交道。只有需要完成實際的輸入／輸出時，才用到塊裝置驅動程式。

Linux裝置驅動程式的主要功能有：
        對裝置進行初始化；
        使裝置投入執行和退出服務；
        從裝置接收資料並將它們送到核心；
        將資料從核心送到裝置；
        檢測和處理裝置出現的錯誤。
當引導系統時，核心呼叫每一個驅動程式的初始化函式。它的任務之一是將這一裝置驅動程式使用的主裝置號通知核心。同時，初始化函式還將驅動程式中的函式地址結構的指標送給核心。
核心中有兩張表。一張表用於字元裝置驅動程式，另一張用於塊裝置驅動程式。這兩張表用來儲存指向file_operations結構的指標，裝置驅動程式內部的函式地址就儲存在這一結構中。核心用主裝置號作為索引訪問file_operations結構，因而能訪問驅動程式內的子程式。

從上面有關作業系統對兩種裝置檔案的描述來看，“兩者的主要差異是：與字元裝置有關的系統呼叫幾乎直接和驅動程式的內部功能結合在一起。而讀寫塊裝置則主要和快速緩衝儲存區打交道。只有需要完成實際的輸入／輸出時，才用到塊裝置驅動程式。”從這裡可以看出字元裝置進行I/O操作是不經過作業系統的緩衝區的，而塊裝置檔案是需要經過作業系統的緩衝區（快速緩衝儲存區），因為Oracle有自已的緩衝儲存區如果使用了塊裝置那就是要透過作業系統這一層，必然也會降低作業系統的效能，使用字元裝置不透過作業系統這一層，資料直接從Disk到Oracle進行I/O操作，會提高Oracle資料庫的效能

綜上所述採用字元裝置是為了提高資料庫的效能