江蘇有線數(shù)據(jù)庫一體機內(nèi)存優(yōu)化前后性能對比分析

熊磊

摘 要：每個大型企業(yè)都會涉及使用數(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（存儲服務(wù)器）組成的一體機硬件平臺，其特點是對Oracle數(shù)據(jù)庫性能進行優(yōu)化和改進。文章簡要介紹了江蘇有線針對Exadata數(shù)據(jù)庫一體機進行的內(nèi)存擴容、業(yè)務(wù)遷移等工作，同時展示了內(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）是公司營業(yè)支撐、賬務(wù)計費的核心系統(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)實際用戶數(shù)發(fā)展迅猛，IT支撐系統(tǒng)實際支撐用戶已經(jīng)達到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)的快速增長對江蘇有線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Exadata承載，前期運行過程中，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)存擴容和業(yè)務(wù)遷移兩部分。經(jīng)過近2個月的穩(wěn)定運行，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爭用等方面都有很大的優(yōu)化改善。

1? ? 技術(shù)實施

針對江蘇有線核心生產(chǎn)庫內(nèi)存不足的具體問題，通過采購擴容，每個節(jié)點內(nèi)存由原先的256G全部擴容到768G。數(shù)據(jù)庫層面同步擴大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? 擴容前后內(nèi)存使用情況比對

內(nèi)存擴容前，數(shù)據(jù)庫節(jié)點內(nèi)存平均使用率約89%，數(shù)據(jù)庫日常使用運行緩慢，業(yè)務(wù)量短時間增加極有可能導(dǎo)致節(jié)點內(nèi)存耗盡，數(shù)據(jù)庫進程重啟，影響前端業(yè)務(wù)正常使用。內(nèi)存擴容后，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)性能不會受前端業(yè)務(wù)量的大小而出現(xiàn)巨大波動，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? 擴容前后數(shù)據(jù)庫性能比對

通過對擴容前后的AWR報告[2]對比可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)存擴容后，數(shù)據(jù)庫較擴容前總體性能提升明顯，如圖1AWR報告所示，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)庫性能比對情況如表2所示。

通過內(nèi)存擴容，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? 實施業(yè)務(wù)遷移，確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)存充足

僅僅實施內(nèi)存擴容只是一定程度上緩解問題的發(fā)生時間，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。江蘇有線對核心生產(chǎn)庫進行內(nèi)存擴容的同時，還同步詳細梳理了當(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)點上，這就導(dǎo)致每個節(jié)點上都會存在數(shù)據(jù)同步的壓力。為了確保數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運行，內(nèi)存優(yōu)化過程中對在用的將近10條同步鏈路進行梳理，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數(shù)據(jù)庫節(jié)點上，該節(jié)點僅規(guī)劃為數(shù)據(jù)庫同步專用，同時將該節(jié)點的數(shù)據(jù)庫實例從應(yīng)用負載中剔除，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，實時接管前端業(yè)務(wù)，確保業(yè)務(wù)的可持續(xù)性。

通過對數(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，同時明確并減少數(shù)據(jù)庫節(jié)點上的業(yè)務(wù)部署，確保數(shù)據(jù)庫進程不會出現(xiàn)因為內(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，通過對江蘇有線兩臺Exadata數(shù)據(jù)庫一體機進行內(nèi)存擴容和業(yè)務(wù)梳理遷移，進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)存擴容后，兩臺Exadata一體機上承載的3套數(shù)據(jù)庫運行狀態(tài)良好，無性能瓶頸。

（2）內(nèi)存擴容且使用大頁內(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）因為數(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分析報告可以得出：經(jīng)過內(nèi)存擴容后，數(shù)據(jù)庫在READ讀方面有非常大的提升，同時BOSS前臺系統(tǒng)的處理效率也跟著大大提升。

（4）由于內(nèi)存擴容，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)庫不會出現(xiàn)因內(nèi)存耗盡導(dǎo)致的重啟事故，同時也滿足日常數(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)帶來的價值已經(jīng)為各行各業(yè)所認可。而作為數(shù)據(jù)的載體，數(shù)據(jù)庫的性能情況對企業(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)靈活有效的市場策略變化，促進公司支撐不斷出現(xiàn)的新的需求，從而能夠使公司形成強大的競爭優(yōu)勢，保證在激烈市場競爭中的可持續(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)化前后的性能進行了詳細的說明，通過內(nèi)存優(yōu)化，解決了數(shù)據(jù)庫存在的運行緩慢、頻繁重啟等問題，確保了公司業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運行。

[參考文獻]

[1]張軼超.淺談科研院所行業(yè)數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化方法[J].百科論壇電子雜志，2019（14）：796.

[2]楊瀟男，李勁華.基于AWR報告的數(shù)據(jù)庫性能的研究[J].青島大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020（2）：21-26，31.

[3]沙光華，陳泳，張長江.讀寫分離技術(shù)在運營支撐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計算機工程與應(yīng)用，2015（12）：107-110，175.

（編輯 何 琳）