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shoug.info 上海Oracle用户组

前Oracle售前眼中的Oracle ASM存储技术

Lunar www.lunar2013.com

Oracle 10g with ASM

Application Application Application

Database Database

ASMOperating System

Architectural Overview

Database Instance

OS/VendorLayer

DBAlert Log

Traces

ASM Instance

ASMAlert Log

Traces

OS LogsOtherTraces

Database Instance

DBAlert Log

Traces

Server

Operating System

A. Create• Database

file creation

DB Instance ASM Instance

Disk Group

• Database file creation

Server

Operating System

A. Create


Disk Group

B. A

llocatio

n


Server

Operating System

A. Create


Disk Group

B.A

lloca

tion

C. Extent Map


Server

Operating System

A. Create


Disk Group

B.A

lloca

tion

C. Extent Map

D.

Initia

lize


Server

Operating System

A. Create


Disk Group

B.A

lloca

tion

C. Extent Map

D.

Initia

lize D. Commit

Server

Operating System

A. Open• Database

file open


Disk Group

• Database file open

Server

Operating System

A. Open


Disk Group

B. R

ea

d M

ap


Server

Operating System

A. Open


Disk Group

B.R

ead

Map

C. Extent Map

• Database file open

Server

Operating System

A. Create


Disk Group

B.A

lloca

tion

C. Extent Map

D.

File

I/O


Oracle 10.2中的增强• 管理RAC和单实例数据库

– RAC模式安装ASM

– 管理多个单实例或/和RAC数据库

• 混合数据库和ASM版本

– Oracle Database 和 ASM版本的任意组合

– 版本10.2 和10.1.0.3 或更高版本

• 从数据库ORACLE_HOME中分离ASM home

– 对数据库升级和打补丁不会影响到ASM

– ASM配置从DB安装中分离：DBCA 高级选项-ASM Disk Group Management

• 通过DBMS_FILE_TRANSFER包进行文件转换

– 10.1: ASM to ASM, OS to OS

– 10.2: ASM to ASM, OS to OS, ASM to OS, OS to ASM


无 ASM 快速镜像再同步时磁盘访问故障

自动删除磁盘：重新创建所有删除的区

使用 ASM 冗余

重新添加磁盘：重新平衡区

1 2

34

Oracle Database 10g 和 Oracle Database 11g


Oracle 11.1中的增强ASM 快速镜像再同步：概览

磁盘访问故障

故障时间 < DISK_REPAIR_TIME

使用 ASM 冗余

磁盘又变得可访问；只需要再同步已修改的区

1 2

34

Oracle Database 11g


ASM 首选镜像读取：概览

站点 B站点 A

P S

站点 B站点 A

P S

P：主分配单元S：辅助分配单元


ASM 首选镜像读取：最佳方法

两个站点：正常冗余

仅两个故障组：每个实例一个

两个站点：高冗余

最多四个故障组：每个实例二个

P S P S S PSS

三个站点：高冗余

仅三个故障组：每个实例一个

P S S


Oracle Database 11g中的 ASM 可伸缩性

• ASM 强制实施下列限制：

– 63 个磁盘组

– 10,000 个 ASM 磁盘

– 每个 ASM 磁盘 4 PB

– 40 EB 的存储空间

– 每个磁盘组 1 百万个文件

– 最大文件大小：

• 外部冗余：140 PB

• 正常冗余：42 PB

• 高冗余：15 PB


SYSASM角色

– 使用 SYSASM角色管理 ASM 实例可以避免 DBA 与存储管理员之间出现重叠。

SYSDBA将被废弃：

• Oracle Database 11g版本 1 的行为与 Oracle Database 10g中的相同。

• 在将来的版本中， ASM 实例中的 SYSDBA权限将受到限制。

SQL> CONNECT / AS SYSASM

SQL> CREATE USER username IDENTIFIED by passwd;

SQL> GRANT SYSASM TO username;

SQL> DROP USER username;

SQL> CONNECT username/passwd AS SYSASM;


ASM 磁盘组兼容性

– 可以单独控制每个磁盘组的兼容性：

• ASM 兼容性可以控制磁盘上 ASM 元数据结构。

• RDBMS 兼容性可以控制最低使用者客户机级别。

• 这对于异构环境很有用。

– 对磁盘组兼容性的设置是不可逆的。

DB 实例

COMPATIBLE.RDBMS COMPATIBLE

ASM

磁盘组

>=<=

COMPATIBLE.ASM

ASM 实例

<= COMPATIBLE


强制装载磁盘组

– 默认情况下，MOUNT使用 NOFORCE选项：

• 所有磁盘必须可用

– 带有 FORCE选项的 MOUNT：

• 如果存在仲裁磁盘，则会使不可用的磁盘脱机

• 如果所有磁盘都可用，则操作会失败

ALTER DISKGROUP data MOUNT [FORCE|NOFORCE];

OCR 和Voting Disk放在ASM上

• OCR 是常规ASM文件

• 一个新的ASM文件类型

• Voting Disk

• 存储在选定的ASM磁盘上

• 使用‘crsctl’ 为Voting disk指定一个磁盘组

• 基于 Ext/Normal/High 冗余级别，ASM 自动创建1/3/5 个Voting Disk

• Quorum failure group

• ASM 基于磁盘组的冗余级别决定OCR和Voting Disk 的冗余度

• ASM SPFILE参数文件也可以被ASM支持

ASM 存储：概念

Database

Tablespace

Segment

Extent

Oracle block(db_block_size)

Datafile

Physicalblock (4k)

ASM instance

ASM disk

ASM fileFile# >=256

Allocation unit

Internal File(Metadata) File# 1-255

ASM disk group

Controlfile

Redolog

Tempfile

parameterfile


ASM 磁盘组

– 作为逻辑单元管理的磁盘组

– 将磁盘总空间划分为统一大小的单元

– 将各个文件平均分配到所有磁盘中

– 根据文件类型使用粗粒度或细粒度的条带化

– 管理的是磁盘组而非文件

磁盘组

ASM 实例

故障组

控制器 1 控制器 2

故障组 1 故障组 2

磁盘组 A

控制器 3

故障组 3

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

1 7 13

2

3

4

5

6


Redundancy (cont.)

External redundancy

data exists only once

Normal redundancy

two-way mirroring

one additional extent copy

At least two failure groups

High redundancy

three-way mirroring

two additional copies

At least three failure groups

How ASM allocates redundant copies?

FG1

FG2

ASM partnering concept

FG1

FG2

ASM磁盘和磁盘组（Disk Groups）

• ASM 磁盘 = 磁盘分区或 LUN

• ASM 磁盘组 = 作为一个逻辑单元进行管理的ASM 磁盘池

• 把每一个文件平均散布到跨ASM磁盘组的所有ASM磁盘

– 使用的分配单元（AU）大小为 1 MB

• 条带化

– 基于文件的类型(V$ASM_TEMPLATE)

– Coarse (1 MB)

– Fine (128 KB)

Disk Group

ASM

Instance

ASM

Disk


磁盘组镜像– 在分配单元级别镜像

– 在每个磁盘上混合主分配

单元和镜像分配单元

– 外部冗余：延迟硬件镜像

– 正常冗余：

• 双向镜像

• 至少两个故障组

– 高冗余：

• 三向镜像

• 至少三个故障组


磁盘组动态重新平衡– 无论存储配置何时发生更改，都会自动联机重新平衡

– 仅按相应比例将数据移至添加的存储

– 无需手动优化 I/O

– 联机移植到新的存储

– 可在系统上使用ASM_POWER_LIMIT

配置负载

ASM Disk Groups and Disks

37

Disk Group 1

Disk Group 2

Disk Group 3

Disk 1

Disk 4

Disk 2

Disk 6

Disk 5

Disk 7

Disk 3

ASM Disk Groups and Disks

38

Disk Group 1

Disk 1 Disk 4

Disk Group 2

Disk 2 Disk 5 Disk 6 Disk 7 Disk 3

Disk Group 3

ASM Disk Groups, Disks and Database Files

39

Disk Group 1

Disk 1 Disk 4

Disk Group 2

Disk 2 Disk 5 Disk 6 Disk 7

Disk 3

Disk Group 3

File 1

File 2File 3

File 4

File 5

File 5

File 6

ASM 文件

数据库文件

ASM 文件在磁盘组 dgroupA中自动分布

CREATE TABLESPACE sample DATAFILE '+dgroupA';

1

23

4

1 2 3 4

自动创建ASM 文件

RMAN

Chart Title

current.file#.incarnation#

CONTROLFILE

tsname.file#.incarnation

system.262.586330817

uncomplete.268.587244313

DATAFILE

group_1.258.586330719

ONLINELOG

TEMP.265.586330827

TEMPFILE

temp01.dbf

redo01.log

system01.dbf

control01.ctl

dbname1

DG1 DG2 DG3

+


Disk Zones

• ASM will attempt to optimize the placement of data within a disk to minimize seek overhead

• every ASM Disk is divided into 4 disk zones:

Meta-

datacold Zone (50%)

warm Zone

(25%)

hot Zone

(25%)


Allocation Unit

• ASM disks are divided into allocation units

• Unit of allocating storage to a file

• One megabyte in size

• Small enough not to be hot

• Large enough for efficient sequential access

• Many allocation units in a single file

• _ASM_AUSIZE

ASM Disk

1 MB

ASM disk with zones and AUs

Metadata ASM files (database)

AU0 AU50


File Extents versus Allocation Units

• File Extent

– Logical unit of ASM file

– Map to allocation units

• One to many mapping

• Allocation Unit

– Physical unit of ASM disk

– Oracle 10.2 and below

• Always 1MB

• Can be increased using _asm_ausize

– Oracle 11.1 and above

• Variable size

• 1MB, 2MB ,4MB, 8MB, 16MB, 32MB, 64MB

46


ASM File Allocation

• Splits ASM files into pieces called Data extents across all disks in a diskgroup

• Places extents onto disks at a position called an “Allocation Unit” (AU)

File # 293

File # 4713

AU #15

Ext 0

AU # 11

AU # 6

AU # 407

AU # 43Ext 3

Ext 1

Ext 0

Ext 2

Ext 3

Ext 2

Ext 1

Disk # 4

Disk # 7

Disk # 13

ExtMap x$kffxp

AT x$kfdat


Extent Map & Allocation Table

• Extent Map – One per file

(indexed by Ext #)

• Allocation Table – One per disk

(indexed by AU#)

AU # File # Ext #

0 … ….

… … ….

15 4713 0

… … …

407 293 0

AU # File # Ext #

0 -1 -1

… … …

6 293 2

…. … …

Disk # 13 Alloc Table

AU # File # Ext #

… … …

11 293 1

…. … …

43 4713 1



Extent # Disk # Alloc Unit #

0 4 407

1 13 11

2 7 6

…. … …

File 293 XMAP

Extent # Disk # Alloc Unit #

0 4 15

1 13 43

…. … …

File 4713 XMAP

Block 0 1 2 3 ............ 255

1MB

asmfile# 1

asmfile# 2

asmfile# 3

Extend maps

asmfile# 3

~50MB

1 2 3 3 3 3 3 3 3AU0

AU1

AU2

AU3

AU4

...

AU24

...

AU50

17 17 13 18 13 13 13 13 19

5 4 4 4 4 4 4 4 4

6 6 6 6 6 6 6 6 6

7 8 8 8 8 8 8 8 8

8 8 8 8 8 8 8 8 8

12 12 12 12 12 12 12 12 12

8 8 8 8 8 8 8 8 8

...

SELIFATAD

ASM的安装和管理

Automatic Storage Management (ASM) Overview

Current State

ASM Cluster Pool of Storage

Disk Group BDisk Group AShared Disk Groups

Wide File Striping

One to One Mapping of ASM Instances to Servers

ASM Instance

Database Instance

ASM Disk

RAC Cluster

Node4Node3Node2Node1 Node5ASM ASM ASM ASM ASM

ASM Instance

Database Instance

DBA DBA DBB DBB DBCDBB

Flex ASM: Eliminate 1:1 Server MappingNew: ASM Storage Consolidation in Oracle Database 12c


Disk Group BDisk Group AShared Disk

Groups

Wide File Striping

Databases share

ASM instancesASM Instance

Database Instance

ASM Disk

RAC Cluster

Node5Node4Node3Node2Node1

Node5

runs as

ASM

Client to

Node4

Node1

runs as

ASM

Client to

Node2

Node1

runs as

ASM

Client to

Node4

Node2

runs as

ASM

Client to

Node3

ASM ASM ASM

ASM Instance


Flex ASM: Supporting Oracle Database 11gPrevious Database Versions Will Host Local ASM Instance


Disk Group BDisk Group AShared Disk Groups

Wide File Striping

Databases share ASM instances

ASM Instance

Database Instance

ASM Disk

RAC Cluster

Node5Node4Node3Node2Node1ASM ASM ASM


ASM ASM

11.2

DB

11.2

DB

S H O U G

Let’s Leverage Oracle Together

Using, Learning & Sharing

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