熊磊

摘 要：每個(gè)大型企業(yè)都會(huì)涉及使用數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的存取修改都是通過數(shù)據(jù)庫完成，一旦數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)性能故障，將直接導(dǎo)致企業(yè)業(yè)務(wù)的重大損失，因此數(shù)據(jù)庫對(duì)企業(yè)來說至關(guān)重要。Oracle是目前使用較廣泛的數(shù)據(jù)庫，而Exadata是核心由Database Machine（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）與Exadata Storage Server（存儲(chǔ)服務(wù)器）組成的一體機(jī)硬件平臺(tái)，其特點(diǎn)是對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫性能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。文章簡(jiǎn)要介紹了江蘇有線針對(duì)Exadata數(shù)據(jù)庫一體機(jī)進(jìn)行的內(nèi)存擴(kuò)容、業(yè)務(wù)遷移等工作，同時(shí)展示了內(nèi)存優(yōu)化前后的性能提升變化。

關(guān)鍵詞：Oracle Exadata;內(nèi)存擴(kuò)容;數(shù)據(jù)庫性能

0?引言

江蘇有線BOSS系統(tǒng)（Business & Operation Support System，BOSS）是公司營(yíng)業(yè)支撐、賬務(wù)計(jì)費(fèi)的核心系統(tǒng)，系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)非常重要。隨著江蘇有線全省BOSS系統(tǒng)整合，BOSS系統(tǒng)實(shí)際用戶數(shù)發(fā)展迅猛，IT支撐系統(tǒng)實(shí)際支撐用戶已經(jīng)達(dá)到3 000萬，BOSS核心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)也已經(jīng)超過30T。用戶數(shù)的增加、用戶數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)對(duì)江蘇有線BOSS系統(tǒng)的支撐能力提出了更高的要求，目前江蘇有線BOSS系統(tǒng)的CRM、BILLING核心生產(chǎn)庫由兩臺(tái)Exadata承載，前期運(yùn)行過程中，隨著業(yè)務(wù)量越來越大，BOSS系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存資源消耗越來越嚴(yán)重，一旦內(nèi)存資源耗盡，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫重啟，影響全省業(yè)務(wù)的正常受理。

通過系統(tǒng)性能評(píng)估及方案確定，目前完成兩套Exadata核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的內(nèi)存優(yōu)化工作，具體包含內(nèi)存擴(kuò)容和業(yè)務(wù)遷移兩部分。經(jīng)過近2個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，與優(yōu)化前相比，目前數(shù)據(jù)庫的緩存命中率均提升到了100%，“物理讀”性能提升了近4倍，其中BILLING數(shù)據(jù)庫的IOPS提升了近25倍，數(shù)據(jù)庫CPU利用率、邏輯讀、gc爭(zhēng)用等方面都有很大的優(yōu)化改善。

1? ? 技術(shù)實(shí)施

針對(duì)江蘇有線核心生產(chǎn)庫內(nèi)存不足的具體問題，通過采購擴(kuò)容，每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存由原先的256G全部擴(kuò)容到768G。數(shù)據(jù)庫層面同步擴(kuò)大SGA（System Global Area，SGA）、PGA（Program Global Area，PGA）內(nèi)存緩沖區(qū)大小，確保數(shù)據(jù)讀寫的效率，同時(shí)修改操作系統(tǒng)層面HugePage大頁數(shù)量[1]，減少數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存頁的換頁頻率。

1.1? 擴(kuò)容前后內(nèi)存使用情況比對(duì)

內(nèi)存擴(kuò)容前，數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)內(nèi)存平均使用率約89%，數(shù)據(jù)庫日常使用運(yùn)行緩慢，業(yè)務(wù)量短時(shí)間增加極有可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)內(nèi)存耗盡，數(shù)據(jù)庫進(jìn)程重啟，影響前端業(yè)務(wù)正常使用。內(nèi)存擴(kuò)容后，操作系統(tǒng)層面的可用內(nèi)存明顯增加，內(nèi)存使用率降到50%以下，數(shù)據(jù)庫SGA，PGA可用內(nèi)存調(diào)大，使得數(shù)據(jù)庫整體查詢、寫入效率較之前明顯改善，數(shù)據(jù)庫運(yùn)行流暢，數(shù)據(jù)庫壓力明顯減小，前端業(yè)務(wù)受理效率提高，系統(tǒng)性能不會(huì)受前端業(yè)務(wù)量的大小而出現(xiàn)巨大波動(dòng)，調(diào)整前后操作系統(tǒng)層面的內(nèi)存可用數(shù)量如表1所示。

1.2? 擴(kuò)容前后數(shù)據(jù)庫性能比對(duì)

通過對(duì)擴(kuò)容前后的AWR報(bào)告[2]對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)存擴(kuò)容后，數(shù)據(jù)庫較擴(kuò)容前總體性能提升明顯，如圖1AWR報(bào)告所示，邏輯讀、物理讀寫等參數(shù)均有明顯改善。

除了邏輯讀、物理讀外，數(shù)據(jù)庫整體IOPS（Input/Output Operations Per Second，IOPS）等指標(biāo)也提升明顯。以BILLING庫為例，內(nèi)存優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)庫性能比對(duì)情況如表2所示。

通過內(nèi)存擴(kuò)容，BILLING數(shù)據(jù)庫的物理讀效率提高了近3倍，IOPS提升了25倍，緩存命中率提高到了100%，CPU利用率提升了將近77%。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的讀寫效率提升較明顯。

1.3? 實(shí)施業(yè)務(wù)遷移，確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)存充足

僅僅實(shí)施內(nèi)存擴(kuò)容只是一定程度上緩解問題的發(fā)生時(shí)間，一旦數(shù)據(jù)庫上承載的業(yè)務(wù)模塊增加到一定程度，將會(huì)再次導(dǎo)致系統(tǒng)的內(nèi)存不足直至內(nèi)存耗盡。江蘇有線對(duì)核心生產(chǎn)庫進(jìn)行內(nèi)存擴(kuò)容的同時(shí)，還同步詳細(xì)梳理了當(dāng)前環(huán)境的業(yè)務(wù)工作，包括：

（1）遷移數(shù)據(jù)庫同步鏈路。實(shí)施前期，同步鏈路按照具體業(yè)務(wù)類型部署在不同的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)上，這就導(dǎo)致每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都會(huì)存在數(shù)據(jù)同步的壓力。為了確保數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運(yùn)行，內(nèi)存優(yōu)化過程中對(duì)在用的將近10條同步鏈路進(jìn)行梳理，制定遷移方案并無縫完成了該部分鏈路的遷移，遷移后所有同步鏈路均集中到一臺(tái)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)上，該節(jié)點(diǎn)僅規(guī)劃為數(shù)據(jù)庫同步專用，同時(shí)將該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫實(shí)例從應(yīng)用負(fù)載中剔除，確保同步鏈路和數(shù)據(jù)庫均能正常穩(wěn)定的工作。

（2）梳理前端業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)讀寫業(yè)務(wù)分離[3]。梳理生產(chǎn)庫上的所有業(yè)務(wù)，將部分僅需要查詢的業(yè)務(wù)（如接口讀取、訂購?fù)降饶K）從核心生產(chǎn)庫剝離出來，同時(shí)通過同步鏈路及查詢庫支撐剝離出的相關(guān)業(yè)務(wù)。此外查詢庫與生產(chǎn)庫間的數(shù)據(jù)可通過同步鏈路確保數(shù)據(jù)安全一致，這樣，假如生產(chǎn)庫出現(xiàn)重大故障，查詢庫可作為備份庫，實(shí)時(shí)接管前端業(yè)務(wù)，確保業(yè)務(wù)的可持續(xù)性。

通過對(duì)數(shù)據(jù)庫同步鏈路及查詢業(yè)務(wù)的梳理和遷移，數(shù)據(jù)庫外的其他業(yè)務(wù)占用的內(nèi)存被完全釋放出來，同時(shí)明確并減少數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)上的業(yè)務(wù)部署，確保數(shù)據(jù)庫進(jìn)程不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閮?nèi)存被其他業(yè)務(wù)占用導(dǎo)致內(nèi)存不足而重啟的情況。此外，查詢庫的使用也一定程度上確保了生產(chǎn)庫的數(shù)據(jù)安全可用性。

2? ? 結(jié)語

作為江蘇有線BOSS系統(tǒng)的核心生產(chǎn)庫，一旦數(shù)據(jù)庫性能出現(xiàn)瓶頸，將導(dǎo)致全省的有線電視用戶業(yè)務(wù)受理受到影響，通過對(duì)江蘇有線兩臺(tái)Exadata數(shù)據(jù)庫一體機(jī)進(jìn)行內(nèi)存擴(kuò)容和業(yè)務(wù)梳理遷移，進(jìn)一步提升了三套核心數(shù)據(jù)庫的整體性能，具體如下：

（1）內(nèi)存擴(kuò)容后，兩臺(tái)Exadata一體機(jī)上承載的3套數(shù)據(jù)庫運(yùn)行狀態(tài)良好，無性能瓶頸。

（2）內(nèi)存擴(kuò)容且使用大頁內(nèi)存調(diào)優(yōu)后，數(shù)據(jù)庫gc等待事件已大幅降低，大大提升了數(shù)據(jù)庫性能。

（3）因?yàn)閿?shù)據(jù)庫大多數(shù)操作都是讀操作，所以數(shù)據(jù)庫的性能主要也體現(xiàn)在讀操作上。從AWR分析報(bào)告可以得出：經(jīng)過內(nèi)存擴(kuò)容后，數(shù)據(jù)庫在READ讀方面有非常大的提升，同時(shí)BOSS前臺(tái)系統(tǒng)的處理效率也跟著大大提升。

（4）由于內(nèi)存擴(kuò)容，SGA增大，buffer pool，share pool等關(guān)鍵cache命中率均在100%。

（5）由于內(nèi)存擴(kuò)容，很多SQL的執(zhí)行效率得到提升，使得數(shù)據(jù)庫CPU等資源的等待時(shí)間減少，優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫層面的資源使用率，大大提升BOSS系統(tǒng)的處理性能。

（6）內(nèi)存擴(kuò)容且完成相關(guān)業(yè)務(wù)遷移后，使得操作系統(tǒng)留有充足的內(nèi)存，可保障數(shù)據(jù)庫不會(huì)出現(xiàn)因內(nèi)存耗盡導(dǎo)致的重啟事故，同時(shí)也滿足日常數(shù)據(jù)導(dǎo)出遷移等需求。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)帶來的價(jià)值已經(jīng)為各行各業(yè)所認(rèn)可。而作為數(shù)據(jù)的載體，數(shù)據(jù)庫的性能情況對(duì)企業(yè)發(fā)展有著非常重要的意義。數(shù)據(jù)庫的高性能運(yùn)行能為公司全業(yè)務(wù)的開展提供保障，使公司能夠不斷適應(yīng)靈活有效的市場(chǎng)策略變化，促進(jìn)公司支撐不斷出現(xiàn)的新的需求，從而能夠使公司形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，保證在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的可持續(xù)發(fā)展。本文就江蘇有線核心生產(chǎn)庫內(nèi)存優(yōu)化的具體措施及優(yōu)化前后的性能進(jìn)行了詳細(xì)的說明，通過內(nèi)存優(yōu)化，解決了數(shù)據(jù)庫存在的運(yùn)行緩慢、頻繁重啟等問題，確保了公司業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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（編輯 何 琳）