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如何分析Oracle数据库表空间设计中ASM/BFT/OMF的综合使用

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为满足海量数据的高性能、易管理性等综合需求，很多项目在表空间设计方面，基本都会综合采用ASM、OMF和大表空间技术，下面分别介绍一下这几个概念。

1. ASM

ASM是Oracle 10g  R2中为了简化Oracle数据库的管理而推出来的一项新功能，这是Oracle自己提供的卷管理器，主要用于替代操作系统所提供的LVM，它不仅支持单实例，同时对RAC的支持也是非常好。ASM可以自动管理磁盘组并提供有效的数据冗余功能。

ASM它提供了以平台无关的文件系统、逻辑卷管理以及软RAID服务。ASM可以支持条带化和磁盘镜像，从而实现了在数据库被加载的情况下添加或移除磁盘以及自动平衡I/O以删除“热点”。它还支持直接和异步的I/O并使用Oracle9i中引入的Oracle数据管理器API(简化的I/O系统调用接口)。

如何分析Oracle数据库表空间设计中ASM/BFT/OMF的综合使用

RAC环境下的ASM结构

ASM对DBA有许多好处，使用ASM可以避免：

  • I/O性能优化

  • 数据文件移动和重新组织

  • 文件名管理

  • 逻辑卷管理

  • 文件系统管理

  • 集群文件系统管理

  • 裸设备管理

如何分析Oracle数据库表空间设计中ASM/BFT/OMF的综合使用

数据库实例与ASM实例的交互

使用ASM可以显著减少：

  • 逻辑单元号(LUN)管理，逻辑单元数量较少，大小较大

  • 数据库管理员对系统管理员的依赖性

  • 手动执行任务时可能发生的错误

2. BFT

在Oracle中用户可以创建大文件表空间。这样Oracle数据库使用的表空间可以由一个单一的大文件构成，而不是若干个小数据文件。这使Oracle可以发挥64位系统的能力，创建、管理超大的文件。在64位系统中，Oracle数据库的存储能力被扩展到了8  EB(1EB =1024PB，1PB = 1024TB，1TB=1024GB)。

当  数据库文件由Oracle管理，且使用大文件表空间时，数据文件对用户完全透明。换句话说，用户只须针对表空间执行管理操作，而无须关心处于底层的数据文件。使用大文件表空间，使表空间成为磁盘空间管理，备份，和恢复等操作的主要对象。使用大文件表空间，并与由Oracle管理数据库文件技术以及自动存储管理技术相结合，就不再需要管理员手工创建新的数据文件并维护众多数据库文件，因此简化了数据库文件管理工作。

数 据库默认创建的是小文件表空间，即Oracle中传统的表空间类型。数据库中 SYSTEM 和 SYSAUX  表空间在创建时总是使用传统类型只有本地管理的，且段空间自动管理的表空间才能使用大文件表空间。  但是有两个例外：本地管理的撤销表空间和临时表空间，即使其段为手工管理，也可以使用大文件表空间。一个Oracle数据库可以同时包含大文件/小文件表空间。SQL语句执行时无需考虑表空间的类型，除非语句中显式地引用了数据文件名。

管理员可以创建一组临时表空间，用户在需要时可以利用组内各个表空间提供的临时空间。管理员还可以指定表空间组为数据库默认的临时表空间。当用户需要大量临时空间进行排序操作时，就可以利用大文件表空间及表空间组。

如何分析Oracle数据库表空间设计中ASM/BFT/OMF的综合使用

使用大文件表空间的优势：

  • 使用大文件表空间(bigfile tablespace)可以显著地增强Oracle数据库的存储能力。一个小文件表空间(smallfile  tablespace)最多可以包含1024个数据文件，而  一个大文件表空间中只包含一个文件，这个数据文件的最大容量是小数据文件的1024倍。这样看来，大文件表空间和小文件表空间的最大容量是相同的。但是由  于每个数据库最多使用64K个数据文件，因此使用大文件表空间时数据库中表空间的极限个数是使用小文件表空间时的1024倍，使用大文件表空间时的总数据  库容量比使用小文件表空间时高出三个数量级。换言之，当一个Oracle数据库使用大文件表空间，且使用最大的数据块容量时(32K)，其总容量可以达到  8EB。

  • 在超大型数据库中使用大文件表空间减少了数据文件的数量，因此也简化了对数据文件的管理工作。由于数据文件的减少，SGA中关于数据文件的信息，以及控制文件(control  file)的容量也得以减小。

  • 由于数据文件对用户透明，由此简化了数据库管理工作。

使用大文件表空间时需要考虑的因素：

  • 大文件表空间(bigfile tablespace)应该和自动存储管理(Automatic Storage  Management)或其他逻辑卷管理工具(logical volume  manager)配合使用，这些工具应该能够支持动态扩展逻辑卷，也能支持striping(数据跨磁盘分布)或RAID。

  • 应该避免在不支持striping的系统上使用大文件表空间，因为这将不利于并行执行(parallel execution)及 RMAN  的并行备份(backup parallelization)。

  • 当表空间正在使用的磁盘组(disk  group)可能没有足够的空间，且扩展表空间的唯一办法是向另一个磁盘组加入数据文件时，应避免使用大文件表空间。

  • 不建议在不支持大文件的平台上使用大文件表空间，这会限制表空间(tablespace)的容量。参考相关的操作系统文档了解其支持的最大文件容量。

  • 如果使用大文件表空间替代传统的表空间，数据库开启(open)，checkpoints，以及 DBWR  进程的性能会得到提高。但是增大数据文件(datafile)容量可能会增加备份与恢复的时间。

大文件表空间从某种角度来说提高了 Oracle 在 VLDB 上的管理能力。只有自动段空间管理的 LMT (Locally Managed  Tablespaces ) 支持 BIGFILE 表空间。 大文件表空间只能包含一个文件，但是文件可以达到 4G 个数据块大小。

3. OMF

OMF,全称是Oracle_Managed  Files,即Oracle文件管理，使用OMF可以简化管理员的管理工作，不用指定文件的名字、大小、路径，其名字，大小，路径由oracle  自动分配。在删除不再使用的日志、数据、控制文件时，OMF也可以自动删除其对应的OS文件。

OMF支持下列文件的自动管理：

  • 表空间

  • 日志文件(联机)

  • 控制文件

前提条件：需要为这些类型文件设定相关参数。

OMF优缺点：

  • 优点：可以自动化管理条件数据文件，操作简洁，节约空间

  • 缺点：减少了数据文件的可控性，作为一个DBA 在维护DB 时就应该规划好数据文件存放的位置，命名规则和初始大小。

OMF并非10g/11g新技术，但通过与ASM、大表空间技术的结合，将极大的简化了数据库管理工作。

4. ASM\BFT\OMF综合建议

传统数据系统，尤其是在ORACLE  RAC上部署的数据库系统，采用的是经典的卷组和裸设备技术方案，这种方案将导致大量存储空间的设计工作，例如各个表空间、数据文件大小、名称以及相对应的卷组和裸设备的设计工作。在投入运行后，由于裸设备不能自动扩展，而数据规模不断增长，会给后期运行维护带来很大负担。

(1) 建议

针对那些数据量庞大、表空间多的海量系统特点，为简化管理，建议将ASM、OMF、BFT技术综合使用。为使用OMF，建议对数据库实例设置以下参数：

DB_CREATE_FILE_DEST='+DATA'

(2) 使用过程及效果评估

ASM、OMF、BFT技术综合使用，有以下优点：

  • 使表空间的创建和删除脚本简化，不需要指定具体的数据文件，如：

    • create bigfile tablespace TS_TAB_TRANSACTIONS datafile size 20G;

  • 在删除表空间时，对应的ASM数据文件会自动删除，如：

    • drop tablespace TS_TAB_TRANSACTIONS including contents;

  • 可直接对表空间自动扩容，不需要指定数据文件：

    • alter tablespace TS_TAB_TRANSACTIONS resize 30G;

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