oracle 異步IO簡述

       在同步IO中，線程啟動一個IO請求之后就進入等待狀態，知道IO結束后線程才結束等待，轉而去處理其他請求。異步IO將IO請求發送到內核后就不管了，無需等待IO操作完成，就去處理其他事情了。異步IO可以提高性能。但是顯而易見的是對磁盤處理IO能力有較高要求，否則提交的處理請求多，處理能力跟不上，根本無法達到提高性能的要求。異步IO需要Linux內核是2.6版本。
檢查操作系統是否啟用異步IO：
cat /proc/slabinfo | grep kio
kioctx                29     40    384   10    1 : tunables   54   27    8 : slabdata      4      4      0
kiocb                  0      0    256   15    1 : tunables  120   60    8 : slabdata      0      0      0
kiocb前兩個值是0,表明異步IO沒有啟用。

要啟用異步IO，需要兩個參數配合：
alter system set filesystemio_options=setall scope=spfile;
alter system set disk_asynch_io = true scope=spfile;   --默認就是開啟的
disk_asynch_io開啟后還需要filesystemio_options也開啟，不然還是不會啟用，類似雙開關。這種默認情況會出現db file async I/O submit等待事件。
filesystemio_options參數有四個值：
ASYNCH:在文件系統文件上啟用異步I/O，在數據傳送上沒有計時要求。
DIRECTIO:在文件系統文件上啟用直接I/O，繞過buffer cache。
SETALL:在文件系統文件上啟用異步和直接I/O。
NONE:在文件系統文件上禁用異步和直接I/O。

如果disk_asynch_io=false的話還可以設置參數dbwr_io_slaves為一個大于0的值來模仿異步io。

內核參數中，fs.aio-max-nr參數指的是可以同時擁有的的異步IO請求數目。oracle建議大于等于1048576。

root@bd-dev-mingshuo-183:/home/oracle#more /etc/sysctl.conf |grep aio
fs.aio-max-nr = 1048576

SQL> sho parameter disk_asynch_io

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
disk_asynch_io                       boolean     TRUE

SQL> sho parameter filesystem

NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
filesystemio_options                 string      none

root@bd-dev-mingshuo-183:/home/oracle#ps -ef|grep dbw
root      5068  4412  0 16:56 pts/5    00:00:00 grep dbw
oracle   10201     1  0 Jul11 ?        00:02:41 ora_dbw0_mingdb
root@bd-dev-mingshuo-183:strace -p 10201 -o /home/oracle/dbwn.trc

寫入一些數據：
SQL> create table test_io as select * from user_objects;
SQL> update test_io set object_id=11 ; SQL>  select file_no,filetype_name,asynch_io from v$iostat_file;

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         0 Other                        ASYNC_OFF
         0 Control File                 ASYNC_OFF
         0 Log File                     ASYNC_OFF
         0 Archive Log                  ASYNC_OFF
         0 Data File Backup             ASYNC_OFF
         0 Data File Incremental Backup ASYNC_OFF
         0 Archive Log Backup           ASYNC_OFF
         0 Data File Copy               ASYNC_OFF
         0 Flashback Log                ASYNC_OFF
         0 Data Pump Dump File          ASYNC_OFF
         0 External Table               ASYNC_OFF

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         1 Data File                    ASYNC_OFF
         1 Temp File                    ASYNC_OFF
         2 Data File                    ASYNC_OFF
         2 Temp File                    ASYNC_OFF
         3 Data File                    ASYNC_OFF
         3 Temp File                    ASYNC_OFF
         4 Data File                    ASYNC_OFF
         5 Data File                    ASYNC_OFF
         6 Data File                    ASYNC_OFF
         7 Data File                    ASYNC_OFF
         8 Data File                    ASYNC_OFF

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         9 Data File                    ASYNC_OFF
        10 Data File                    ASYNC_OFF
        11 Data File                    ASYNC_OFF
        14 Data File                    ASYNC_OFF
        15 Data File                    ASYNC_OFF

27 rows selected.

修改參數并重啟
alter system set filesystemio_options=setall scope=spfile;
startup force  --測試環境，暴力了一點。

重啟后再寫入一些數據 root@bd-dev-mingshuo-183:/home/oracle#ps -ef|grep dbw
oracle    5137     1  0 16:59 ?        00:00:00 ora_dbw0_mingdb
root      5374  4412  0 16:59 pts/5    00:00:00 grep dbw
strace -p 5137 -o /home/oracle/dbwn_aio.trc

對比兩種情況下的trace文件：
同步IO：
root@bd-dev-mingshuo-183:/home/oracle#more dbwn.trc |grep pwrite
pwrite(267, "\2\242\0\0FW\202\1\326\351;\0\0\0\10\4j\257\0\0\207\0\35\0\211\0\0\0\"\0\f\f"..., 8192, 1256767488) = 8192
pwrite(267, "\2\242\0\0\360g\202\1\275\351;\0\0\0\2\4X\17\0\0\235\0\0\0\213\0\0\0\37\00099"..., 8192, 1291714560) = 8192
pwrite(267, "\2\242\0\0\303\177\202\1\276\351;\0\0\0\2\4\351\367\0\0\254\0\31\0\212\0\0\0 \00011"..., 8192, 1341677568) = 8192
pwrite(267, "\2\242\0\0\260\213\202\1\270\351;\0\0\0\4\4\263_\0\0&\1\31\0006\0\0\0\21\0&&"..., 8192, 1366687744) = 8192

異步IO：
more /home/oracle/dbwn_aio.trc|grep io_
io_submit(140219848069120, 1, {{data:0x7f8775482ed0, pwrite, filedes:262, str:"\6\242\0\0\3Y\0\1\246z=\0\0\0\1\6\246\310\0\0\2\0\0\0\322\"\0\0\245z=\0"..., nbytes:8192, offset:186671104}}) = 1
io_getevents(140219848069120, 1, 128, {{0x7f8775482ed0, 0x7f8775482ed0, 8192, 0}}, {600, 0}) = 1
io_submit(140219848069120, 1, {{data:0x7f8775482ed0, pwrite, filedes:262, str:"\6\242\0\0\360j\0\1\246z=\0\0\0\1\6\257\337\0\0\1\36@\0\323\"\0\0\245z=\0"..., nbytes:8192, offset:224264192}}) = 1
io_getevents(140219848069120, 1, 128, {{0x7f8775482ed0, 0x7f8775482ed0, 8192, 0}}, {600, 0}) = 1
io_submit(140219848069120, 1, {{data:0x7f8775482ed0, pwrite, filedes:262, str:"\6\242\0\0\177D\0\1\246z=\0\0\0\1\6\305\207\0\0\2\0\0\0\324\"\0\0\245z=\0"..., nbytes:8192, offset:143646720}}) = 1
io_getevents(140219848069120, 1, 128, {{0x7f8775482ed0, 0x7f8775482ed0, 8192, 0}}, {600, 0}) = 1

pwrite代表同步IO。
io_submit/io_getevents代表異步IO。io_submit代表一次異步IO請求，io_getevents獲得IO處理結果。獲取結果的目的是將結果寫入io_event，而且在io_submit和io_getevents之間還有很多步驟，并不是這里看到的請求了還在繼續等待，好像與異步IO相違背，其實并沒有。

開啟異步IO后：
SQL> select file_no,filetype_name,asynch_io from v$iostat_file;

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         0 Other                        ASYNC_OFF
         0 Control File                 ASYNC_OFF
         0 Log File                     ASYNC_OFF
         0 Archive Log                  ASYNC_OFF
         0 Data File Backup             ASYNC_OFF
         0 Data File Incremental Backup ASYNC_OFF
         0 Archive Log Backup           ASYNC_OFF
         0 Data File Copy               ASYNC_OFF
         0 Flashback Log                ASYNC_OFF
         0 Data Pump Dump File          ASYNC_OFF
         0 External Table               ASYNC_OFF

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         1 Data File                    ASYNC_ON
         1 Temp File                    ASYNC_ON
         2 Data File                    ASYNC_ON
         2 Temp File                    ASYNC_ON
         3 Data File                    ASYNC_ON
         3 Temp File                    ASYNC_ON
         4 Data File                    ASYNC_ON
         5 Data File                    ASYNC_ON
         6 Data File                    ASYNC_ON
         7 Data File                    ASYNC_ON
         8 Data File                    ASYNC_ON

   FILE_NO FILETYPE_NAME                ASYNCH_IO
---------- ---------------------------- ---------
         9 Data File                    ASYNC_ON
        10 Data File                    ASYNC_ON
        11 Data File                    ASYNC_ON
        14 Data File                    ASYNC_ON
        15 Data File                    ASYNC_ON

27 rows selected.

數據文件和臨時文件都變成異步方式了，不過還是有一些文件仍然是同步，這可能是因為不能丟數據的緣故。比如日志文件如果啟用異步IO了，那么很可能就會造成數據丟失。