Oracle 11g中的IO Calibrate（IO校準）

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輸送量。

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棧設計的對象是一系列關鍵組件層，包括HBA、Storage Switches、Storage Array和Physical Disks。這些對象共同合力，才能形成系統整體的IO能力。
 
四層關鍵組件，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載入器，一個就是RAT（Real Application Test），另一個就是IO校準（Calibrate IO）。RAT是一種負載重演組件，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是一個多組件共同影響的統一體，多個組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，來擷取準確的IO資料。
 
擷取精確IO有什麼用途呢？根源還是Oracle自動化和智能化的需要。進入11g之後，Oracle向智能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中有一個視圖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/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。調用IO校準的功能包DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO，其中兩個輸入參數，一個是磁碟的個數，另一個是允許的最大IO延遲。這兩個參數可以通過諮詢營運團隊和廠商實現。
 
調用過程如下：

 

 

SQL> set serveroutput on;

SQL> DECLARE

  2    lat INTEGER;

  3    iops INTEGER;

  4    mbps INTEGER;

  5  BEGIN

  6  --DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO(<NUM_DISKS>, <MAX_LATENCY>,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，我們查看視圖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產生大量的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，我們可以查看到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

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