ASM原理（1）

ASM原理（1）

Oracle文件系统的历史

最早的时候Oracle是使用操作系统的文件来存储数据的。最简单就是安装单实例数据库，之后在里面建立一些表空间和数据文件。这种方式是最古老最方便的方式。

Oracle作为软件安装在操作系统下面，它的I/O大多时候是通过操作系统的I/O。

这里有有些问题，操作系统有它的I/O机制，有自己的文件系统。比如在Linux下有ext4文件系统。每次Oracle去读取这个数据文件的时候，会调用操作系统的机制来完成I/O，所以在数据库在内存和磁盘之间有一个操作系统在中间。对于性能比较高的数据库来说这样不太好，操作系统再处理一遍会影响数据块读取和写入的速度。为了改变这个就使用裸设备。

裸设备就是操作系统下面不用文件系统了，如ext4，不需要经过操作系统的文件系统，自己直接去访问磁盘设备。比如在Linux下面通常设备的路径是/dev/sdbN，裸设备就是Oracle直接去访问这个设备了，而不通过文件系统的方式去访问数据文件。虽然这样，但是裸设备还是没有完全绕过操作系统。因为最终这些设备的接口还是通过操作系统的一种驱动在链接。

首先设备要被操作系统所认识，设备的驱动还是由操作系统来管理的，这个时候数据库就通过驱动去访问设备了，就不通过文件系统去访问了。这个时候就比通过文件系统去访问效率高一些。使用裸设备创建数据文件就使用设备名字，没有操作系统的绝对路径。表空间的数据文件是操作系统下面的一个设备了。裸设备提高了I/O处理能力，因为绕过了文件系统。不好的地方就是每一个文件就是一个设备，一个表空间就至少有一个文件，一个表空间就要有一个设备，所以这是一个问题，还有一个问题就是裸设备不是文件系统下面的一个文件，备份的时候就不能备份了，裸设备在文件的扩展性和管理性上面都非常的不好。比如裸设备只有60G，超过了60G又要加一个设备。尽管裸设备性能还行，但是管理起来都十分的不方便。

ASM就是Oracle会使用Oracle自己的方式去管理文件。即Oracle自己做了一个文件系统，而不再使用裸设备和操作系统的文件系统。Oracle认为自己的ASM文件系统要比操作系统自己的文件系统更加好管理更加高效。

OCFS是跟着RAC的出而出现的。RAC就是多个实例共享一个存储，这个存储是一个共享方式的。这个文件系统不是对于单个机器的文件系统，这个文件系统是共享方式的。因为存储是最终要对里面数据文件进行管理的，所以里面的文件系统就叫OCFS，OCFS和普通文件系统如EXT3比起来，OCFS文件系统的文件是可以在多台服务器上面可以看到的，因为是集群上面的一个文件系统。

ASM和OCFS是差不多的，两个都可以以共享的方式去访问，OCFS更加接近操作系统层面的文件系统，在OCFS里面可以向操作系统文件那样访问它，但是ASM必须通过ASM的工具去访问。

在使用上来说还是ASM更加好一些，即使对于RAC这种架构来说，使用ASM比使用OCFS来说更加好使用。

ASM它是Oracle自己的文件系统，不再使用操作系统的文件系统，这样就对操作系统的文件系统都有一个提升。

集群文件系统就是在一个集群的环境下面RAC，ASM是一个很好的文件系统。可以有很多实例去访问ASM。卷管理就是ASM对存储的管理是非常强大的。

和普通文件系统比起来，ASM有很多优点，普通的文件系统要经过几层，要经过表，表空间，文件，文件系统（操作系统下面的文件系统，比如EXT3，通过文件系统来管理，文件系统如何来管理，文件系统还要来管理逻辑卷，逻辑卷下面还要对应物理卷，总之在文件系统下面来管理数据要经过很多层，导致性能比较低），逻辑卷，物理卷。在ASM里面，只需要将物理的东西直接扔给ASM，ASM就是一个实例，管着物理的磁盘组。

单实例ASM架构

ASM是架设在数据库实例和数据库文件之间的。

普通的数据库就是实例（内存加上后台的进程）通过后台的进程和磁盘做数据交换。普通的数据库就是实例加上磁盘。

有了ASM之后，数据库实例就不是直接面向存储了，不是直接面向物理文件了，而是由ASM来管理数据文件。数据库实例和ASM做数据交换，将指令发给ASM。这样就代替了以前的文件系统。以前数据库后台进程直接去访问磁盘文件，首先要调用操作系统的函数。然后通过操作系统的I/O机制来读取文件。

单实例ASM架构

ASM并不是只对一个数据库服务，比如一台服务器上安装几个数据库，比如安装了三个数据库，那么就是有三个数据库实例，那么这个ASM实例就可以同时向这三个数据库实例进行服务，就是三个数据库实例使用一个ASM实例。共用ASM实例访问底下的存储。-也类似，服务器上面有多个数据库实例，那么只需要一个-就可以了，可以为几个实例提供服务。

ASM后台进程

可以看到ASM架构和数据库架构相似，都是内存加上进程。中间是ASM实例的内存区，周围是ASM实例的进程。

ASM RAC架构

ASM服务不仅可以为单个数据库提供存储，还可以为多实例数据库提供存储。如图上面一样有三台服务器，每台服务器上面有两个数据库实例和ASM实例。每一个实例都有自己的ASM，这些ASM实例管理着下面这些存储。

RAC环境下面和单实例的的架构都差不多，只不过在RAC环境下面ASM实例的进程更加多一些，所以在RAC环境下面比普通数据库下面的ASM要多一些进程。

ASM实例

（1）ASM实例和数据库实例一样都有自己的初始化参数，ASM实例没有mount状态和open状态，正常状态只有started状态。

（2）数据库mount状态是指实例可以工作了，同时将SGA分给实例了而且后台进程开始启动了。Mount是指Oracle读取控制文件，从控制文件里面读取其他的文件。Open状态是Oracle做数据文件头部的一些检查，一致性检查，检查没问题之后数据库才会open。ASM只是一个服务，没有上面的数据库打开的过程。ASM只需要将实例起来和内存分配就行了。

（3）ASM只是通过实例来管理的，是通过初始化参数来启动的。

ASM实例VS数据库实例

ASM实例是更加底层的服务，用户直接访问数据库实例，由数据库实例直接转给ASM实例，ASM实例去处理数据。

ASM磁盘组

文件可以在几个磁盘上面创建，但是不能跨越磁盘组。

从ASM中添加和删除设备

一旦将磁盘做的磁盘组加到ASM里面不需要做任何的操作，ASM会将之前数据自动的将之前的数据分配到加入的磁盘当中。需要做一个平衡，将数据平均的分配到磁盘里面，这样的I/O才会好。

如果磁盘组坏了，要将其从ASM拿出去，上面drop语句就可以将磁盘组合asm分离。

数据在磁盘的分布管理

Metadata是元数据，不管是表还是段这些都有元数据，元数据就是用来描述表事物的一些属性。上面的图是最初一块磁盘不断的向里面加数据，数据在磁盘里面的分布。

当第一块磁盘的空间已经满了，那么再添加一块磁盘，那么数据就会重新分布到另外的磁盘上面。

数据重新分布，这样的目的就是让数据比较均匀的分布在磁盘上面。让磁盘的I/O达到平衡。

ASM管理不同大小的磁盘

如果有大小不一样的磁盘那么数据是如何分布的呢？

上面就是第0个磁盘大，第1个磁盘小。在第1个磁盘里面装写1次，那么就在第0个磁盘写2次，这样也能达到数据平衡。

如果不做reblance那么数据还是在之前的磁盘上面，那么I/O还是发生在之前的磁盘上。

如果有三块磁盘，坏了两块，或者说将这两块磁盘撤销下来。那么就需要将两块的数据移动到第一块磁盘上面。这个是磁盘减少数据重新分配的过程。

ASM reblance

上面是说数据在磁盘上面如何分布，reblance是指将数据重新的在磁盘面平衡。

上面操作都会对数据进行reblance，就是将数据在所有磁盘上面重新做一次分布。在重新分布的时候不仅仅是将数据进行重新分布，还将元数据在磁盘里面进行重新分布。新加入磁盘并不是向里面添加新的数据，而是将原来在磁盘上面的数据进行重新分布。

Reblance总结

将数据库关闭了之后可以做reblance，这样数据库实例不和ASM实例做交互，这样平衡会更加快一些。

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