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ORACLE 11G RAC OLTP海量数据库的存储架构设计及性能分析

2020-12-12阅读(599)

ORACLE 11G RAC OLTP海量数据库的存储架构设计及性能分析

论文摘要

随着企业信息化程度的不断提高,数据库作为信息系统中存储数据的核心部分,存储的数据量也成几何级数增长。传统的OLTP（Online Transaction Processing）数据库处理事务的方法,在面对海量数据的时候,效率显得非常低下,并且难以满足不断增长的并发用户的业务需求。在全球信息化的趋势下,海量OLTP数据库的性能问题也成为了企业最关注的问题之一。对于企业来说,系统如何在高并发用户访问的情况下保持稳定,并且保证单个用户的系统响应时间不超过与业务部门签订的服务级别协议SLA（Service Level Agreement）的规定成为了迫切需要解决的问题,满足不了SLA规定的指标对于提供服务的IT企业来说就意味着巨大的经济损失。本论文的重点是对Oracle 11g RAC （Real Application Cluster）OLTP海量数据库进行详细的存储架构设计和性能分析。针对SAN（Storage Area Network）和NAS（Network Attached Server）这两种业界流行的存储架构方案,从Oracle 11g RAC数据库的系统设计和实现这两个不同的角度分析了影响数据库性能的相关因素,并针对整体系统进行性能测试和优化。论文首先介绍了现有的存储理论知识和数据库理论知识,详细分析了不同磁盘技术、不同RAID（Redundant Array of Independent Disks）技术的优缺点以及影响存储子系统性能的各种因素,重点介绍了Oracle RAC数据库的关键技术和架构。在此基础上,对Oracle RAC数据库进行了整体的架构设计。主要包括整体物理系统架构设计、存储子系统设计、网络架构设计、数据库文件系统设计这几部分。并且基于现有实验环境对存储子系统进行了详细的性能分析。论文接着结合实例在物理实验环境中对数据库系统的实现进行了存储系统、主机、数据库、网络等层面的优化,详细介绍并且深入分析和讨论了具体的优化技术。这些优化重点也是对一般Oracle数据库系统进行性能优化时需要考虑的。论文的最后部分对基于不同存储架构的海量数据库系统反复进行TPC-C基准测试,通过Oracle的AWR（Automatic Workload Repository）报告分析数据库的整体性能,找出系统瓶颈并进行相应的资源优化。系统的整体架构也在多次的测试中得到了检验,在高并发用户的访问情况下,系统能够非常稳定地运行,并且保持较好的响应时间。最后还比较分析了在基于两种存储架构的数据库上得到的最好测试结果及性能数据,从而为在现实中需要架构海量数据库的企业提供了可靠的设计方案参考。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 数据库的现状
  • 1.2 本文的研究内容
  • 1.3 本文的结构安排
  • 2 存储基础知识
  • 2.1 磁盘相关基础技术
  • 2.1.1 磁盘的物理组件
  • 2.1.2 磁盘的逻辑结构
  • 2.1.3 磁盘的寻址方式
  • 2.2 主流磁盘存储技术及适用场景
  • 2.3 存储系统性能研究
  • 2.3.1 影响性能的磁盘物理因素
  • 2.3.2 提高性能及可靠性的RAID 阵列技术
  • 2.3.3 影响性能的I/O 类型分析
  • 2.3.4 关于磁盘子系统性能的重要法则
  • 2.3.5 主要性能衡量参数
  • 2.4 主流存储系统架构技术研究
  • 2.4.1 光纤通道存储区域网络 （FC SAN）
  • 2.4.2 网络文件系统与网络附加存储 （NAS） 技术
  • 2.4.3 两种存储架构的技术比较
  • 3 Oracle 11g 数据库基础知识
  • 3.1 Oracle 数据库体系结构
  • 3.2 Oracle RAC 技术概述
  • 3.2.1 Oracle RAC 的适用场景
  • 3.2.2 Oracle RAC 的关键技术
  • 3.2.3 Oracle RAC 的软件架构
  • 3.3 Oracle 数据库性能测试标准
  • 3.3.1 基准测试概述
  • 3.3.2 TPC-C 基准介绍
  • 4 Oracle 11g RAC 数据库架构设计
  • 4.1 Oracle 11g RAC 数据库架构设计概述
  • 4.2 硬件环境
  • 4.3 软件环境
  • 4.4 数据库架构设计
  • 4.4.1 磁盘子系统性能分析
  • 4.4.2 网络设计
  • 4.4.3 数据库物理系统架构设计
  • 4.4.4 RAID 组及数据库文件系统设计
  • 5 Oracle 11g RAC OLTP 数据库整体系统优化
  • 5.1 存储系统的优化
  • 5.1.1 Celerra 体系结构
  • 5.1.2 Celerra 的数据移动设备及条带化优化
  • 5.1.3 CLARiiON CX4-960 体系结构
  • 5.1.4 CLARiiON 的Cache 优化
  • 5.2 数据库主机环境的优化
  • 5.2.1 主机CPU 优化
  • 5.2.2 文件系统I/O 优化
  • 5.2.3 数据库I/O 优化
  • 5.2.4 数据库连接优化
  • 5.2.5 数据库内存优化
  • 5.2.6 操作系统优化
  • 5.3 网络的优化
  • 6 Oracle 11g RAC OLTP 数据库的性能分析测试与验证
  • 6.1 测试目的、工具及方法
  • 6.2 测试步骤
  • 6.3 利用AWR 工具诊断数据库实例性能
  • 6.3.1 报表头分析
  • 6.3.2 负载资料分析
  • 6.3.3 实例效率百分比分析
  • 6.3.4 共享池统计信息分析
  • 6.3.5 Top 5 等待事件分析
  • 6.4 利用AWR 工具诊断RAC 数据库性能
  • 6.5 测试结果及分析
  • 6.5.1 基于DNFS 共享文件系统的测试结果
  • 6.5.2 基于ASM 共享文件系统的测试结果
  • 6.5.3 性能测试结果分析对比
  • 7 总结与展望
  • 7.1 总结
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者攻读学位期间发表的论文

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