DB2表空間和緩沖池

1、 表空間建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用的物理存儲(chǔ)設(shè)備與用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯對(duì)象或表之間的個(gè)關(guān)系。 表空間是數(shù)據(jù)庫及存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)庫中的表之間的邏輯層。表空間在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建，表在表空間中創(chuàng)建。 表空間是一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它包含表、索引、大對(duì)象和長(zhǎng)型數(shù)據(jù)。表空間位于數(shù)據(jù)庫分區(qū)組中。它們?cè)试S將數(shù)據(jù)庫和表數(shù)據(jù)的位置直接指定到容器上。（容器可以是目錄名、設(shè)備名或文件名。）這可以提供改善的性能和更靈活的配置。 目錄表空間：每個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)目錄表空間，它是在發(fā)出 CREATE DATABASE 命令時(shí)創(chuàng)建的。目錄表空間被 DB2 命名為 SYSCATSPACE，它保存了系統(tǒng)目錄表?？偸窃趧?chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)創(chuàng)建該表空間。 常規(guī)表空間

2、：常規(guī)表空間保存表數(shù)據(jù)和索引。它還可以保存諸如大對(duì)象（Large Object，LOB）之類的長(zhǎng)數(shù)據(jù)，除非這些數(shù)據(jù)顯式地存儲(chǔ)在長(zhǎng)表空間中。如果某些表空間是數(shù)據(jù)庫管理的空間（Database Managed Space，DMS），則可以將表及其索引分別放到單獨(dú)的常規(guī)表空間中。我們將在本文后面定義 DMS 和系統(tǒng)管理的空間（System Managed Space，SMS）之間的區(qū)別。每個(gè)數(shù)據(jù)庫中必須至少有一個(gè)常規(guī)表空間。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)指定該表空間的缺省名為 USERSPACE1。 長(zhǎng)表空間長(zhǎng)表空間 ：長(zhǎng)表空間用于存儲(chǔ)長(zhǎng)型或 LOB 表列，它們必須駐留在 DMS 表空間中。它們還可以存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化類型的

3、列或索引數(shù)據(jù)。如果沒有定義長(zhǎng)表空間，那么將把 LOB 存儲(chǔ)在常規(guī)表空間中。長(zhǎng)表空間是可選的，缺省情況下一個(gè)都不創(chuàng)建。 系統(tǒng)臨時(shí)表空間系統(tǒng)臨時(shí)表空間 ：系統(tǒng)臨時(shí)表空間用于存儲(chǔ) SQL 操作（比如排序、重組表、創(chuàng)建索引和連接表）期間所需的內(nèi)部臨時(shí)數(shù)據(jù)。每個(gè)數(shù)據(jù)庫必須至少有一個(gè)系統(tǒng)臨時(shí)表空間。隨數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的系統(tǒng)臨時(shí)表空間的缺省名為 TEMPSPACE1。 用戶臨時(shí)表空間用戶臨時(shí)表空間 ：用戶臨時(shí)表空間存儲(chǔ)已聲明的全局臨時(shí)表。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)不存在用戶臨時(shí)表空間。至少應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)用戶臨時(shí)表空間以允許定義已聲明的臨時(shí)表。用戶臨時(shí)表空間是可選的，缺省情況下一個(gè)都不創(chuàng)建。 系統(tǒng)管理的表空間：SMS 表空間由操作

4、系統(tǒng)進(jìn)行管理。容器被定義成常規(guī)操作系統(tǒng)文件，并且是通過操作系統(tǒng)調(diào)用訪問的。這意味著所有的常規(guī)操作系統(tǒng)功能將處理以下內(nèi)容：操作系統(tǒng)將緩沖 I/O；根據(jù)操作系統(tǒng)約定分配空間；如有必要就自動(dòng)擴(kuò)展表空間。但是，不能從 SMS 表空間刪除容器，并且僅限于將新的容器添加到分區(qū)的數(shù)據(jù)庫。前一節(jié)中所說明的那三個(gè)缺省表空間都是 SMS。 數(shù)據(jù)庫管理的空間（數(shù)據(jù)庫管理的空間（DMS） ：DMS 表空間是由 DB2 管理的?？梢詫⑷萜鞫x成文件（在創(chuàng)建表空間時(shí)將把給定的大小全部分配給它們）或設(shè)備。分配方法和操作系統(tǒng)允許多少 I/O，DB2 就可以管理多少 I/O?？梢酝ㄟ^使用 alter TABLESPACE 命令

5、來擴(kuò)展容器。還可以釋放未使用的那部分 DMS 容器（從 V8 開始）。 DMS的自動(dòng)存儲(chǔ)：自動(dòng)存儲(chǔ)實(shí)際上不是一種單獨(dú)的表空間類型，而是一種處理DMS存儲(chǔ)的不同方式。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫管理的表空間DMS需要比較多的維護(hù)，在DB2 V8.2.2中引入了DMS自動(dòng)存儲(chǔ)，以簡(jiǎn)化表空間管理。特性SMSDMS自動(dòng)存儲(chǔ)是否條帶化是是是默認(rèn)類型Version 8無Version 9對(duì)象管理操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫空間分配按需增長(zhǎng)/收縮預(yù)先分配；需要DBA增長(zhǎng)/收縮空間預(yù)先分配；可以自動(dòng)增長(zhǎng)管理的簡(jiǎn)便性最好；很少需要調(diào)優(yōu)好，但是需要一些調(diào)優(yōu)最好，很少需要調(diào)優(yōu)性能不太好很好；可利用裸設(shè)備獲得性能收益最好；但是，不可以使用裸設(shè)

6、備表空間最大大小64GB（4K頁大?。?TB（4K頁大?。?TB（4K頁大?。┨匦訢MSDMS自動(dòng)存儲(chǔ)容器的創(chuàng)建必須在創(chuàng)建時(shí)顯式的提供容器不能在創(chuàng)建時(shí)提供容器；它們將由DB2自動(dòng)分配容器大小的調(diào)整默認(rèn)表空間大小自動(dòng)調(diào)整關(guān)閉默認(rèn)表空間大小的自動(dòng)調(diào)整打開初始大小不能指定表空間的初始大小可以指定表空間的初始大小容器的修改可以執(zhí)行容器修改操作不能執(zhí)行容器修改操作管理的簡(jiǎn)便性可以使用重定向的恢復(fù)操作重新定義與表空間相關(guān)聯(lián)的容器不能使用重定向的恢復(fù)操作重新定義與表空間相關(guān)聯(lián)的容器 當(dāng)您創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)，將創(chuàng)建三個(gè)表空間（SYSCATSPACE、TEMPSPACE1 和 USERSPACE1）。通過使用 DB2

7、 命令窗口（Command Window）或 UNIX 命令行，創(chuàng)建一個(gè)名為 testdb 的數(shù)據(jù)庫，連接至該數(shù)據(jù)庫，然后列出表空間： CREATE DATABASE testdb CONNECT TO testdb LIST TABLESPACES 上面所示的這三個(gè)表空間是通過 CREATE DATABASE 命令自動(dòng)創(chuàng)建的。用戶可以通過在該命令中包含表空間說明來覆蓋缺省的表空間創(chuàng)建，但是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)必須創(chuàng)建一個(gè)目錄表空間和至少一個(gè)常規(guī)表空間，以及至少一個(gè)系統(tǒng)臨時(shí)表空間。通過使用 CREATE DATABASE 命令或以后使用 CREATE TABLESPACE 命令，可以創(chuàng)建更多的所有類

8、型的表空間（目錄表空間除外）。 每個(gè)表空間都有一個(gè)或多個(gè)容器。重申一次，您可以認(rèn)為容器是孩子，而表空間是其父母。每個(gè)容器只能屬于一個(gè)表空間，但是一個(gè)表空間可以擁有許多容器。可以將容器添加到 DMS 表空間，或者從 DMS 表空間中刪除容器，而且可以更改容器的大小。只能將容器添加到某個(gè)分區(qū)中分區(qū)數(shù)據(jù)庫上的 SMS 表空間，在添加之前該分區(qū)還未給表空間分配容器。添加新的容器時(shí)，將啟動(dòng)一個(gè)自動(dòng)的重新均衡操作以便將數(shù)據(jù)分布到所有容器上。重新均衡操作不會(huì)妨礙對(duì)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問。 可以在創(chuàng)建表空間時(shí)給它們指定許多設(shè)置，或者也可以稍后使用 alter TABLESPACE 語句時(shí)指定其設(shè)置。 定義表空間所使

9、用的頁大小。所支持的大小為 4K、8K、16K 和 32K。表空間最多可包含 16384 個(gè)頁，因此選擇較大的頁大小可以增加表空間的容量。頁大小根據(jù)下表限定了可放到表空間中的表的行長(zhǎng)度和列數(shù)： 頁大小頁大小 行大小限制行大小限制 列數(shù)限制列數(shù)限制 最大容量最大容量 4 KB4 00550064 GB8 KB8 1011 012128 GB16 KB16 2931 012256 GB32 KB32 6771 012512 GB 指定在跳到下一個(gè)容器之前將寫到當(dāng)前容器中的頁數(shù)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理器反復(fù)循環(huán)使用所有容器。該參數(shù)只有在表空間中有多個(gè)容器時(shí)才起作用。 指定當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)取時(shí)將從表空間讀取

10、的頁數(shù)。預(yù)取操作在查詢引用所需的數(shù)據(jù)之前讀入這些數(shù)據(jù)，這樣一來查詢就不必等待執(zhí)行 I/O 了。當(dāng)數(shù)據(jù)庫管理器確定順序 I/O 是適當(dāng)?shù)模⑶掖_定預(yù)取操作可能有助于提高性能時(shí)，它就選擇預(yù)取操作。 這些值用于確定查詢優(yōu)化期間的 I/O 成本。這兩個(gè)值的測(cè)量單位都是毫秒，而且它們應(yīng)當(dāng)分別是所有容器開銷和傳送速率的平均值。開銷是與 I/O 控制器活動(dòng)、磁盤尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間相關(guān)聯(lián)的時(shí)間。傳送速率是將一個(gè)頁讀入內(nèi)存所必需的時(shí)間量。它們的缺省值分別是 24.1 和 0.9?？梢愿鶕?jù)硬件規(guī)格計(jì)算這些值。 CREATE TABLESPACE USERSPACE3 PAGESIZE 8K MANAGED B

11、Y SYSTEM USING (d:usp3_cont1, e:usp3_cont2, f:usp3_cont3) EXTENTSIZE 64 PREFETCHSIZE 32 BUFFERPOOL BP3 OVERHEAD 24.1 TRANSFERRATE 0.9 指定 LIST TABLESPACES 命令的 SHOW DETAIL 選項(xiàng)將顯示其它信息： LIST TABLESPACES SHOW DETAIL 清單 2 顯示了 USERSPACE1 表空間的輸出。缺省情況下，將列出創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)所創(chuàng)建的那三個(gè)表空間。 要列出容器，我們需要使用以上輸出中的 Tablespace ID： LI

12、ST TABLESPACE CONTAINERS FOR 2 一個(gè)緩沖池是與單個(gè)數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)的，可以被多個(gè)表空間使用。當(dāng)考慮將緩沖池用于一個(gè)或多個(gè)表空間時(shí)，必須保證表空間頁大小和緩沖池頁大小對(duì)于緩沖池所“服務(wù)”的所有表空間而言都是一樣的。一個(gè)表空間只能使用一個(gè)緩沖池。 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名為 IBMDEFAULTBP 的缺省緩沖池，所有的表空間都共享該緩沖池。可以使用 CREATE BUFFERPOOL 語句添加更多的緩沖池。緩沖池的缺省大小是 BUFFPAGE 數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)所指定的大小，但是可以通過在 CREATE BUFFERPOOL 命令中指定 SIZE 關(guān)鍵字來覆蓋該缺省值。足

13、夠的緩沖池大小是數(shù)據(jù)庫擁有良好性能的關(guān)鍵所在，因?yàn)樗梢詼p少磁盤 I/O 這一最耗時(shí)的操作。大型緩沖池還會(huì)對(duì)查詢優(yōu)化產(chǎn)生影響，因?yàn)楦嗟墓ぷ骺稍趦?nèi)存中完成。 V8 允許您留出緩沖池的一部分（最高可達(dá) 98%）用于基于塊的預(yù)取操作?；趬K的 I/O 可以通過將塊讀入相鄰的內(nèi)存區(qū)而不是將它分散裝入單獨(dú)的頁，來提高預(yù)取操作的效率。每個(gè)緩沖池的塊大小必須相同，并且由 BLOCKSIZE 參數(shù)進(jìn)行控制。該值等于塊的大?。▎挝粸轫摚?，從 2 到 256，缺省值為 32。 DB2 不將擴(kuò)展存儲(chǔ)器用于緩沖區(qū)。但是，可以用擴(kuò)展存儲(chǔ)器來高速緩存內(nèi)存頁，使得從內(nèi)存移出頁變得更快。 下面是 CREATE BUFFER

14、POOL 語句的一個(gè)示例： CREATE BUFFERPOOL BP3 SIZE 2000 PAGESIZE 8K 該緩沖池被分配給上面的 CREATE TABLESPACE 示例上的 USERSPACE3，并且在創(chuàng)建表空間之前創(chuàng)建該緩沖池。請(qǐng)注意，緩沖池和表空間的頁大小都是 8K，兩者是相同的。如果您在創(chuàng)建緩沖池之后創(chuàng)建表空間，則可以省去 CREATE TABLESPACE 語句中的 BUFFER POOL BP3 語法。相反，可以使用 altER TABLESPACE 命令將緩沖池添加到現(xiàn)有的表空間： ALTER TABLESPACE USERSPACE3 BUFFERPOOL BP3 通

15、過查詢 SYSCAT.BUFFERPOOLS 系統(tǒng)視圖可以列出緩沖池信息： 要找出哪個(gè)緩沖池被分配給了表空間，請(qǐng)運(yùn)行下面這個(gè)查詢： SELECT TBSPACE, BUFFERPOOLID FROM SYSCAT.TABLESPACES 既然我們已經(jīng)描述了表空間和緩沖池是什么以及如何創(chuàng)建它們，那么就讓我們研究一下有關(guān)如何在數(shù)據(jù)庫中將它們直觀地組織起來的示例。 該數(shù)據(jù)庫有 5 個(gè)表空間：一個(gè)目錄表空間、兩個(gè)常規(guī)表空間、一個(gè)長(zhǎng)表空間和一個(gè)系統(tǒng)臨時(shí)表空間。沒有創(chuàng)建用戶臨時(shí)表空間。另外有 8 個(gè)容器。 在這個(gè)方案中，緩沖池可能如下分配： 將 BP1（4K）分配給 SYSCATSPACE 和 USERS

16、PACE2 將 BP2（8K）分配給 USERSPACE1 將 BP3（32K）分配給 LARGESPACE 和 SYSTEMP1 一般而言，在物理設(shè)備上設(shè)計(jì)如何放置表空間和容器時(shí)，目標(biāo)是使 I/O 并行性和緩沖區(qū)利用率達(dá)到最優(yōu)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)全面了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序。只有這樣您才能確定類似于下面這樣的問題：將兩張表分隔到不同的設(shè)備會(huì)不會(huì)產(chǎn)生并行 I/O，或者，是否應(yīng)當(dāng)在單獨(dú)的表空間中創(chuàng)建表以便可以對(duì)它進(jìn)行完全緩沖。 設(shè)計(jì)新數(shù)據(jù)庫的物理布局應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)表空間的組織開始： 第一步是確定表設(shè)計(jì)所給出的約束。這些可能會(huì)導(dǎo)致必須使用多個(gè)常規(guī)表空間。 第二步是考慮如果讓表空間中的表具有不同的設(shè)置

17、，是否有可能顯著提高性能。 一旦作出了一個(gè)試驗(yàn)性的表空間設(shè)計(jì)，那么就必須考慮緩沖池的利用率。這可能會(huì)使前面的表空間設(shè)計(jì)產(chǎn)生一些變化。 最后，必須給表空間分配容器。 通常應(yīng)該將目錄表空間和系統(tǒng)臨時(shí)表空間作為 SMS 分配。沒有必要擁有多個(gè)具有相同頁大小的臨時(shí)表空間，通常只需一個(gè)具有最大頁大小的臨時(shí)表空間就夠了。 突出的問題在于是否要將用戶數(shù)據(jù)分割到多個(gè)表空間中。一個(gè)考慮因素是頁的利用率。不能將行分割到不同的頁，因此具有長(zhǎng)行的表需要有合適的頁大小。但是，一個(gè)頁上的行不能超過 255 個(gè)，因此具有較短行的表不能利用整個(gè)頁。例如，在頁大小為 32K 的表空間中放置行長(zhǎng)度為 12 字節(jié)的表，它大約只能利

18、用每個(gè)頁的 10%（即，（255 行 * 12 字節(jié) + 91 字節(jié)的開銷） / 32k 頁大小 = 10%）。 如果表很大，這只是一個(gè)考慮因素，因此浪費(fèi)的空間就非常大。它還會(huì)使 I/O 和緩存的效率降低，因?yàn)槊總€(gè)頁的實(shí)際有用內(nèi)容很少。如果可以將表放到具有較小頁的表空間中，以及可以充分利用較大的頁大小，那么最常用的訪問方法將確定哪一個(gè)更好。如果通常是順序訪問大量行（該表可能進(jìn)行了群集），那么比較大的頁大小會(huì)比較有效。如果隨機(jī)訪問行，那么較小的頁大小可以允許 DB2 更好地利用緩沖區(qū)，因?yàn)橥瑯拥拇鎯?chǔ)區(qū)域可以容納更多頁。 一旦根據(jù)頁大小對(duì)表進(jìn)行了分組，那么訪問頻率和類型將確定把數(shù)據(jù)進(jìn)一步分組到獨(dú)立

19、的表空間中是否有意義。每張表根據(jù)自己被最頻繁訪問的方式，可以具有一組最有效的表空間設(shè)置：PAGESIZE、EXTENTSIZE 和 PREFETCHSIZE。上面已介紹了 PAGESIZE。EXTENTSIZE 是在將數(shù)據(jù)寫入到下一個(gè)容器之前寫入到當(dāng)前容器中的數(shù)據(jù)的頁數(shù)（如果表空間中存在多個(gè)容器的話）。 PREFETCHSIZE 指定在執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)取時(shí)將從表空間讀取的頁數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫管理器確定順序 I/O 是適當(dāng)?shù)?，并且確定預(yù)取操作可能有助于提高性能時(shí)，會(huì)使用預(yù)取操作（通常是大型表掃描）。比較好的做法是將 PREFETCHSIZE 值顯式地設(shè)置成表空間的 EXTENTSIZE 值與表空間容器數(shù)的乘

20、積的倍數(shù)。例如，如果 EXTENTSIZE 是 32，并且表空間中有 4 個(gè)容器，那么理想的 PREFETCHSIZE 應(yīng)當(dāng)是 128、256 等等。如果一個(gè)或多個(gè)頻繁使用的表需要的這組參數(shù)的值不同于那些最適用于表空間其它表的性能的參數(shù)值，那么將這些表放入單獨(dú)的表空間可能會(huì)提高整體性能。 如果預(yù)取操作是表空間中的重要因素，那么請(qǐng)考慮留出一部分緩沖區(qū)用于基于塊的 I/O。塊大小應(yīng)當(dāng)?shù)扔?PREFETCHSIZE。 使用多個(gè)用戶表空間的最重要原因是管理緩沖區(qū)的利用率。一個(gè)表空間只能與一個(gè)緩沖池相關(guān)聯(lián)，而一個(gè)緩沖池可用于多個(gè)表空間。 緩沖池調(diào)優(yōu)的目標(biāo)是幫助 DB2 盡可能好地利用可用于緩沖區(qū)的內(nèi)存。

21、整個(gè)緩沖區(qū)大小對(duì) DB2 性能有巨大影響，這是因?yàn)榇罅康捻摽梢燥@著地減少 I/O 這一最耗時(shí)的操作。但是，如果總的緩沖區(qū)大小太大，并且沒有足夠的存儲(chǔ)器可用來分配給它們，那么將為每種頁大小分配最少的緩沖池，性能就會(huì)急劇下降。要計(jì)算最大的緩沖區(qū)大小，DB2、操作系統(tǒng)以及其它任何應(yīng)用程序都必須考慮其它所有存儲(chǔ)器的利用率。一旦確定了總的可用大小，就可以將這個(gè)區(qū)域劃分成不同的緩沖池以提高利用率。如果有一些具有不同頁大小的表空間，那么每種頁大小必須至少有一個(gè)緩沖池。 擁有多個(gè)緩沖池可以將數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)中。例如，讓我們假設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)庫有許多頻繁使用的小型表，這些表通常全部都位于緩沖區(qū)中，因此訪問起來就非?？?/p>

22、。現(xiàn)在讓我們假設(shè)有一個(gè)針對(duì)非常大的表運(yùn)行的查詢，它使用同一個(gè)緩沖池并且需要讀取比總的緩存區(qū)大小還多的頁。當(dāng)查詢運(yùn)行時(shí)，來自這些頻繁使用的小型表的頁將會(huì)丟失，這使得再次需要這些數(shù)據(jù)時(shí)就必須重新讀取它們。 如果小型表擁有自己的緩沖池，那么它們就必須擁有自己的表空間，因此大型查詢就不能覆蓋它們的頁。這有可能產(chǎn)生更好的整體系統(tǒng)性能，雖然這會(huì)對(duì)大型查詢?cè)斐梢恍┬〉呢?fù)面影響。經(jīng)常性地進(jìn)行調(diào)優(yōu)是為了實(shí)現(xiàn)整體的性能提高而在不同的系統(tǒng)功能之間做出的權(quán)衡。區(qū)分功能的優(yōu)先級(jí)并記住總吞吐量和使用情況，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行調(diào)整，這是非常重要的。 V8 所引入的新功能能夠在不關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的情況下更改緩沖池大小。帶有 IMMEDIATE 選項(xiàng)的 altER BUFFERPOOL 語句會(huì)立刻生效，只要數(shù)據(jù)庫共享的內(nèi)存中有足夠的保留空間可以分配給新空間?？梢允褂眠@個(gè)功能，根據(jù)使用過程中的周期變化（例如從白天的交互式使用轉(zhuǎn)換到夜間的批處理工作）來調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)庫性能。 一旦將表分布到多個(gè)表空間中，就必須決定它們的物理存儲(chǔ)器。表空間可以存儲(chǔ)在多個(gè)容器中，并且它可以是 SMS 或 DMS。SMS 更容易管理，對(duì)于包含許多不同的小型表的表空間（例如目錄表空間），尤其是那些包含 LOB 的表的表空間