DB2數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的幾個小技巧
DB2數(shù)據(jù)庫提供了高層次的數(shù)據(jù)利用性、完整性、安全性、可恢復(fù)性，以及小規(guī)模到大規(guī)模的執(zhí)行能力，其性能是非常強(qiáng)大的，首先介紹一下最簡單而最見成效的——Bufferpool
緩沖池是內(nèi)存中的一塊存儲區(qū)域，用于臨時讀入和更改數(shù)據(jù)庫頁(包含表行或索引項(xiàng))。緩沖池的用途是為了提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。從內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)要比從磁盤訪問數(shù)據(jù)快得多。因此，數(shù)據(jù)庫管理器需要從磁盤讀取或?qū)懭氪疟P的次數(shù)越少，性能就越好。對一個或多個緩沖池進(jìn)行配置之所以是調(diào)優(yōu)的最重要方面，是因?yàn)檫B接至數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序的大多數(shù)數(shù)據(jù)(不包括大對象和長字段數(shù)據(jù))操作都在緩沖池中進(jìn)行。
缺省情況下，應(yīng)用程序使用緩沖池 IBMDEFAULTBP，它是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時創(chuàng)建的。當(dāng) SYSCAT.BUFFERPOOLS 目錄表中該緩沖池的 NPAGES 值為 -1 時，DB2 數(shù)據(jù)庫配置參數(shù) BUFFPAGE 控制著緩沖池的大小。否則會忽略 BUFFPAGE 參數(shù)，并且用 NPAGES 參數(shù)所指定的頁數(shù)創(chuàng)建緩沖池。
建議對于僅使用一個緩沖池的應(yīng)用程序，將 NPAGES 更改成 -1，這樣 BUFFPAGE 就可以控制該緩沖池的大小。這使得更新和報(bào)告緩沖池大小以及其它 DB2 數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)變得更加方便。
確?？梢允褂脭?shù)據(jù)庫配置中的 BUFFPAGE 參數(shù)來控制緩沖池大小之后，將該參數(shù)設(shè)置成合適的值。根據(jù)數(shù)據(jù)庫的大小和應(yīng)用程序的性質(zhì)將該參數(shù)設(shè)置成一個合理的大值，這種做法很安全。通常，該參數(shù)的缺省值非常小，可能滿足不了要求。
db2 "get snapshot for all bufferpools"
在數(shù)據(jù)庫快照或緩沖池快照的快照輸出中，查找下列"logical reads"和"physical reads"，這樣就可以計(jì)算出緩沖池命中率，它可以幫助調(diào)優(yōu)緩沖池:
緩沖池命中率表明數(shù)據(jù)庫管理器不需要從磁盤裝入頁(即該頁已經(jīng)在緩沖池中)就能處理頁請求的時間百分比。緩沖池的命中率越高，使用磁盤 I/O 的頻率就越低。按如下計(jì)算緩沖池命中率:
(1 - ((buffer pool data physical reads + buffer pool index physical reads) /
(buffer pool data logical reads + pool index logical reads))
) * 100%
這個計(jì)算考慮了緩沖池高速緩存的所有頁(索引和數(shù)據(jù))。理想情況下，該比率應(yīng)當(dāng)超過 95%，并盡可能接近 100%。要提高緩沖池命中率，請嘗試下面這些方法:
1、增加緩沖池大小。
2、考慮分配多個緩沖池，如果可能的話，為每個經(jīng)常被訪問的大表所屬的表空間分配一個緩沖池，為一組小表分配一個緩沖池，然后嘗試一下使用不同大小的緩沖池以查看哪種組合會提供最佳性能。
3、如果已分配的內(nèi)存不能幫助提高性能，那么請避免給緩沖池分配過多的內(nèi)存。應(yīng)當(dāng)根據(jù)取自測試環(huán)境的快照信息來決定緩沖池的大小。
4、太小的緩沖池會產(chǎn)生過多的、不必要的物理 I/O。太大的緩沖池使系統(tǒng)處在操作系統(tǒng)頁面調(diào)度的風(fēng)險中并消耗不必要的 CPU 周期來管理過度分配的內(nèi)存。正好合適的緩沖池大小就在"太小"和"太大"之間的某個平衡點(diǎn)上。適當(dāng)?shù)拇笮〈嬖谟诨貓?bào)將要開始減少的點(diǎn)上。
獲得最佳性能的——SQL
一條糟糕的 SQL 語句會徹底破壞一切。一個相對簡單的 SQL 語句也能夠搞糟一個調(diào)整得很好的數(shù)據(jù)庫和機(jī)器。對于很多這些語句，天底下(或在文件中)沒有 DB2 UDB 配置參數(shù)能夠糾正因錯誤的 SQL 語句導(dǎo)致的高成本的情況。
更糟糕的是，DBA 常常受到種種束縛:不能更改 SQL(可能是因?yàn)樗菓?yīng)用程序供應(yīng)商提供的)。這給 DBA 只留下三條路可走:
1. 更改或添加索引
2. 更改群集
3. 更改目錄統(tǒng)計(jì)信息
健壯的應(yīng)用程序由成千上萬條不同的 SQL 語句組成。這些語句執(zhí)行的頻率隨應(yīng)用程序的功能和日常的業(yè)務(wù)需要的不同而不同。SQL 語句的實(shí)際成本是它執(zhí)行一次的成本乘以它執(zhí)行的次數(shù)。
每個 DBA 所面臨的重大的任務(wù)是，識別具有最高"實(shí)際成本"的語句的挑戰(zhàn)，并且減少這些語句的成本。
通過本機(jī) DB2 Explain 實(shí)用程序、一些第三方供應(yīng)商提供的工具或 DB2 UDB SQL Event Monitor 數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出執(zhí)行一次 SQL 語句所用的資源成本。但是語句執(zhí)行頻率只能通過仔細(xì)和耗時地分析 DB2 UDB SQL Event Monitor 的數(shù)據(jù)來了解。
最佳性能不僅需要排除高成本 SQL 語句，而且需要確保相應(yīng)的物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是適當(dāng)?shù)摹．?dāng)所有的調(diào)節(jié)旋鈕都設(shè)置得恰到好處、內(nèi)存被有效地分配到池和堆而且 I/O 均勻地分配到各個磁盤時，才可得到最佳性能。
不可遺漏的——Lock
這些與鎖相關(guān)的控制都是數(shù)據(jù)庫配置參數(shù):
LOCKLIST 表明分配給鎖列表的存儲容量。每個數(shù)據(jù)庫都有一個鎖列表，鎖列表包含了并發(fā)連接到該數(shù)據(jù)庫的所有應(yīng)用程序所持有的鎖。鎖定是數(shù)據(jù)庫管理器用來控制多個應(yīng)用程序并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的機(jī)制。行和表都可以被鎖定。根據(jù)對象是否還持有其它鎖，每把鎖需要 32 個或 64 個字節(jié)的鎖列表:
1、需要 64 個字節(jié)來持有某個對象上的鎖，在這個對象上，沒有持有其它鎖。
2、需要 32 個字節(jié)來記錄某個對象上的鎖，在這個對象上，已經(jīng)持有一個鎖。
MAXLOCKS 定義了應(yīng)用程序持有的鎖列表的百分比，在數(shù)據(jù)庫管理器執(zhí)行鎖升級之前必須填充該鎖列表。當(dāng)一個應(yīng)用程序所使用的鎖列表百分比達(dá)到 MAXLOCKS 時，數(shù)據(jù)庫管理器會升級這些鎖，這意味著用表鎖代替行鎖，從而減少列表中鎖的數(shù)量。當(dāng)任何一個應(yīng)用程序所持有的鎖數(shù)量達(dá)到整個鎖列表大小的這個百分比時，對該應(yīng)用程序所持有的鎖進(jìn)行鎖升級。如果鎖列表用完了空間，那么也會發(fā)生鎖升級。數(shù)據(jù)庫管理器通過查看應(yīng)用程序的鎖列表并查找行鎖最多的表，來決定對哪些鎖進(jìn)行升級。如果用一個表鎖替換這些行鎖，將不再會超出 MAXLOCKS 值，那么鎖升級就會停止。否則，鎖升級就會一直進(jìn)行，直到所持有的鎖列表百分比低于 MAXLOCKS。MAXLOCKS 參數(shù)乘以 MAXAPPLS 參數(shù)不能小于 100。
雖然升級過程本身并不用花很多時間，但是鎖定整個表(相對于鎖定個別行)降低了并發(fā)性，而且數(shù)據(jù)庫的整體性能可能會由于對受鎖升級影響的表的后續(xù)訪問而降低。
LOCKTIMEOUT 的缺省值是 -1，這意味著將沒有鎖超時(對 OLTP 應(yīng)用程序，這種情況可能會是災(zāi)難性的)。許多 DB2 用戶用 LOCKTIMEOUT = -1。將 LOCKTIMEOUT 設(shè)置為很短的時間值，例如 10 或 15 秒。在鎖上等待過長時間會在鎖上產(chǎn)生雪崩效應(yīng)。
首先，用以下命令檢查 LOCKTIMEOUT 的值:
db2 "get db cfg for DBNAME"
并查找包含以下文本的行:
Lock timeout (sec) (LOCKTIMEOUT) = -1
如果值是 -1，考慮使用以下命令將它更改為 15 秒(一定要首先詢問應(yīng)用程序開發(fā)者或供應(yīng)商以確保應(yīng)用程序能夠處理鎖超時):
db2 "update db cfg for DBNAME using LOCKTIMEOUT 15"
同時應(yīng)該監(jiān)視鎖等待的數(shù)量、鎖等待時間和正在使用鎖列表內(nèi)存(lock list memory)的量。請發(fā)出以下命令:
db2 "get snapshot for database on DBNAME"
如果 Lock list memory in use (Bytes) 超過所定義 LOCKLIST 大小的 50%，那么在 LOCKLIST 數(shù)據(jù)庫配置中增加 4k 頁的數(shù)量。
掩蓋問題的—SORTHEAP
SORTHEAP 是一個數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)，它定義了私有排序所使用的私有內(nèi)存頁的最大數(shù)目，或共享排序所使用的共享內(nèi)存頁的最大數(shù)目。如果排序是私有排序，那么該參數(shù)影響代理程序私有內(nèi)存。如果排序是共享排序，那么該參數(shù)影響數(shù)據(jù)庫的共享內(nèi)存。
每個排序都有單獨(dú)的由數(shù)據(jù)庫管理器按需分配的排序堆。在排序堆中對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。如果由優(yōu)化器來指導(dǎo)排序堆大小的分配，那么用優(yōu)化器提供的信息來分配的排序堆的大小要小于由該參數(shù)所指定的排序堆大小。
SHEAPTHRES 是一個數(shù)據(jù)庫管理器配置參數(shù)。私有和共享排序所使用內(nèi)存的來源不一樣。共享排序內(nèi)存區(qū)的大小是在第一次連接到數(shù)據(jù)庫時根據(jù) SHEAPTHRES 值以靜態(tài)方式預(yù)先確定的。私有排序內(nèi)存區(qū)的大小是不受限制的。對于私有排序和共享排序，應(yīng)用 SHEAPTHRES 參數(shù)的方式不同:
對于私有排序，SHEAPTHRES 是對私有排序在任何給定的時間可以消耗的全部內(nèi)存的實(shí)例級"軟"限制。當(dāng)實(shí)例的總私有排序內(nèi)存消耗量達(dá)到這一限制時，為其它進(jìn)入的私有排序請求而分配的內(nèi)存會大大減少。
對于共享排序，SHEAPTHRES 是對共享排序在任何給定的時間可以消耗的全部內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫級"硬"限制。當(dāng)達(dá)到這一限制時，不允許有其它共享排序內(nèi)存請求，直到總的共享內(nèi)存消耗量回落到 SHEAPTHRES 所指定的限制以下。
使用排序堆的操作示例包括內(nèi)存中表的散列連接和操作。閾值的顯式定義防止數(shù)據(jù)庫管理器將過多數(shù)量的內(nèi)存用于大量排序。
建議
使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)監(jiān)視器來跟蹤排序活動。
使用合適的索引使排序堆的使用降到最低。
當(dāng)需要頻繁進(jìn)行大型排序時，增加 SORTHEAP 的值。
如果增加 SORTHEAP，請確定是否還需要調(diào)整數(shù)據(jù)庫管理器配置文件中的 SHEAPTHRES 參數(shù)。
優(yōu)化器用排序堆大小來確定存取路徑。在更改該參數(shù)后請考慮重新綁定應(yīng)用程序(使用 REBIND PACKAGE 命令)。
理想情況下，應(yīng)當(dāng)將排序堆閾值(SHEAPTHRES)參數(shù)合理地設(shè)置為在數(shù)據(jù)庫管理器實(shí)例中設(shè)置的 SORTHEAP 參數(shù)最大值的倍數(shù)。該參數(shù)至少應(yīng)當(dāng)是實(shí)例中任何數(shù)據(jù)庫所定義的最大 SORTHEAP 的兩倍。
如何更改這些參數(shù)
要更改 SORTHEAP 和 SHEAPTHRES 的值，請運(yùn)行以下命令:
-- SORTHEAP should be changed for individual database --
db2 "update db cfg for DB_NAME using SORTHEAP a_value"
-- SHEAPTHRES is a database manager parameter --
db2 "update dbm cfg using SHEAPTHRES b_value"
研究步驟
OLTP 應(yīng)用程序不應(yīng)該執(zhí)行大型排序。大型排序在 CPU 和 I/O 資源方面的成本太高了。通常，SORTHEAP 大小的缺省值(256 個 4KB 頁)就足夠了。事實(shí)上，對于高并發(fā)性 OLTP，可能希望降低這個缺省值。當(dāng)需要進(jìn)一步研究時，可以發(fā)出下面這條命令:
db2 "update monitor switches using sort on"
然后，讓應(yīng)用程序運(yùn)行一會，然后輸入:
db2 "get snapshot for database on DBNAME"
根據(jù)該輸出，可以計(jì)算每個事務(wù)的排序數(shù)目，并可以計(jì)算溢出了可用于排序的內(nèi)存的那部分排序的百分比。
SortsPerTransaction
= (Total Sorts) / (Commit statements attempted + Rollback statements attempted)
PercentSortOverflow
= (Sort overflows * 100 ) / (Total sorts)
經(jīng)驗(yàn):如果 SortsPerTransaction 大于 5，它可能表明每個事務(wù)的排序太多。如果 PercentSortOverflow 大于 3%，那么可能發(fā)生了嚴(yán)重的、未曾預(yù)料到的大型排序。發(fā)生這種情況時，增加 SORTHEAP 只會隱藏性能問題 - 卻無法修正它。這個問題的正確解決方案是通過添加正確的索引改進(jìn)有問題的 SQL 語句的存取方案。
DB2數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的這幾個小技巧都是很實(shí)用的，不相信的話，不妨對照著實(shí)際操作試試。
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