DB2 数据库性能调优十条

升木

DB2性能调整的10个技巧

原著:Scott Hayes

这篇文章主要是针对e-business OLTP的10个性能方面的Tips。

10. Monitor Switches
打开Monitor Switch,才能获得性能方面的信息,命令如下
        db2 "update monitor switches using lock ON sort ON bufferpool ON uow ON table ON statement ON"

9. Agents
要保证有足够的agent应付系统负载
命令：db2 "get snapshot for database manager"
要察看“Agents waiting for a token” 或者“ Agents stolen from another application”，如果有值，就需要增加DB manager的agent值，就是修改MAXAGENTS 和/或者 MAX_COORDAGENTS的值。

High water mark for agents registered = 7
High water mark for agents waiting for a token = 0
Agents registered= 7
Agents waiting for a token= 0
Idle agents= 5
Agents assigned from pool= 158
Agents created from empty Pool = 7
Agents stolen from another application= 0
High water mark for coordinating agents= 7
Max agents overflow= 0

8. Maximum Open Files
最大的打开文件数目
DB2限制同时打开的文件数目，数据库参数"MAXFILOP"限定了并发打开的文件数目。如达到这个数目，DB2就会开始关闭和打开Tablespace文件，包括raw device，这样会降低SQL反映时间和占用CPU。
使用命令来查看是否有文件关闭情况:
db2 "get snapshot for database on DBNAME"
看看其中的 "Database files closed = 0"

如果值不为零,就要修改MAXFILOP,
db2 "update db cfg for DBNAME using MAXFILOP N"

7. Locks
缺省的LOCKTIMEOUT=-1，就是说不设置lock的timeout，在OLTP中这可能是一个灾难。然而很多DB就是这么设置的。要设置比较小的数值，比如设置LOCKTIMEOUT=10或者15秒。
察看命令:
db2 "get db cfg for DBNAME",
看看下面的信息：
Lock timeout (sec) (LOCKTIMEOUT) = -1

要和应用人员将明白，他们是否已经在程序中可以处理timeout的情况。然后设置
db2 "update db cfg for DBNAME using LOCKTIMEOUT 15"

可以在系统中察看lock wait的数目，lock wait time, lock list 使用的内存量。
db2 "get snapshot for database on DBNAME"
察看：
        Locks held currently= 0
        Lock waits= 0
        Time database waited on locks (ms)= 0
        Lock list memory in use (Bytes)= 576
        Deadlocks detected= 0
        Lock escalations= 0
        Exclusive lock escalations= 0
        Agents currently waiting on locks= 0
        Lock Timeouts= 0


如果lock list的内存量(bytes)超过LOCKLIST 的50%，那么需要增加LOCKLIST的量，LOCKLIST是按4k计算。

6. Temporary Tablespaces
临时表空间一般要有3个containers在不同的disk上，可以实现并行I/O，提高sorts, hash joins,或者其他在TEMPSPACE上的动作的性能。

db2 "list tablespaces show detail"， 可察看临时表空间的container，

        Tablespace ID= 1
         Name= TEMPSPACE1
         Type= System managed space
         Contents= Temporary data
         State= 0x0000
          Detailed explanation: Normal
         Total pages= 1
         Useable pages= 1
         Used pages= 1
         Free pages= Not applicable
         High water mark (pages)= Not applicable
         Page size (bytes)= 4096
         Extent size (pages)= 32
         Prefetch size (pages)= 96
         Number of containers= 3
这里表示有3个container，Prefetch size是Extent size的3倍。为了最好的并行性能，最好Prefetch size是Extent size的倍数。一般倍数是container的数目。

db2 "list tablespace containers for 1 show detail"
可以看到containers的定义。

5. SORT MEMORY
OLTP应该没有大规模的sort，因为sort会消耗大量的CPU, I/O和时间。
缺省的SORTHEAP = 256*4K=1M，一般是足够了。应该知道sort overflows 的数目和每个交易的sort number。
Db2 "get snapshot for database on DBNAME"
察看如下项目：
        Total sort heap allocated= 0
        Total sorts = 1
        Total sort time (ms)= 8
        Sort overflows = 0
        Active sorts = 0
        Commit statements attempted = 3
        Rollback statements attempted = 0
        Let transactions = Commit statements attempted + Rollback statements
        attempted
        Let SortsPerTX= Total sorts / transactions
        Let PercentSortOverflows = Sort overflows * 100 / Total sorts

如果PercentSortOverflows 超过3%，可能说明应用中有比较严重的sort SQL。因为大量的overflows说明有大量的sort出现，为零或者小于1时比较理想的。

如果有大量的overflow出现，权宜之计是增加SORTHEAP，但是这么做只是隐藏了问题。根本解决是：要定位SQL，通过调整SQL，INDEX,clustering 来减少sort 代价。

如果SortsPerTX 大于5，说明每个交易的sort数目过多，某些应用可能执行了大量的小复合查询，不会overflow,但是有很小的时间段。但是会消耗大量的CPU。同样是要调整SQL，INDEX,clustering来解决问题。


4. TABLE ACCESS
要查出来每次查询读出的row，
1） db2 "get snapshot for database on DBNAME"
看到多少交易发生，the sum of Commit statements attempted  + Rollback statements attempted

2） db2 "get snapshot for tables on DBNAME"
区分出交易读出的row。divide the number of rows read by the number of transactions (RowsPerTX).OLTP一般每次交易从一个table里面读出20 row,如果发现一个交易能读出成百上千行数据，表扫描就可能出现，可能需要看看index是否需要。简单情况下是运行runstats收集信息。

Sample output from "get snapshot for tables on DBNAME" follows:
        Snapshot timestamp = 09-25-2000 4:47:09.970811
        Database name= DGIDB
        Database path= /fs/inst1/inst1/NODE0000/SQL00001/
        Input database alias= DGIDB
        Number of accessed tables= 8
        Table List
         Table Schema= INST1
         Table Name= DGI_SALES_ LOGS_TB
         Table Type= User
         Rows Written= 0
         Rows Read= 98857
         Overflows= 0
         Page Reorgs= 0
有很高的Overflows ，就需要re-org table。当一行宽度改变，可能DB2就会把一行放到不同的页中。

3. TABLESPACE ANALYSIS
tablespace snapshot对理解哪些数据被访问和怎么访问的有很大的价值。
db2 "get snapshot for tablespaces on DBNAME"

对每一个tablespace，要注意：
What is the average read time (ms)?
What is the average write time (ms)?
What percentage of the physical I/O is asynchronous (prefetched) vs. synchronous (random)?
What are the buffer pool hit ratios for each tablespace?
How many physical pages are being read each minute?
How many physical and logical pages are being read for each transaction?


对所有的tablespaces,注意：

Which tablespaces have the slowest read and write times? Why?
Containers on slow disks? Are container sizes unequal?
Are the access attributes, asynchronous versus synchronous access, consistent with expectations?
Randomly read tables should have randomly read tablespaces, meaning high synchronous read percentages, usually higher buffer pool hit ratios, and lower physical I/O rates.


对每个tablespace，要注意Prefetch size是Extent size的倍数。如果必要，可以修改tablespace的prefetch size。
显示tablespace信息：db2 "list tablespaces show detail"
显示containers 信息：db2 "list tablespace containers for N show detail"


2. BUFFER POOL OPTIMIZATION
终于讲到BufferPool了。
现在一般的系统内存都可以达到2G,4G,8G了，但是DB2缺省的IBMDEFAULTBP只有16M。所以呢，一般可以建立一个buffer pool 给SYSCATSPACE catalog tablespace, 一个buffer pool给 TEMPSPACE tablespace, 至少两个BP_RAND and BP_SEQ. 随机存取的Tablespaces 应该有一个buffer pool来应付随机的objectives,这就是 BP_RAND. 顺序存取的Tablespaces  (with asynchronous prefetch I/O) 应该建立一个buffer pool给sequential objectives, BP_SEQ. 也可以建立其他的buffer pools，这要根据应用来说。比如可以建立一个足够大的buffer pool 来存放热点经常存取的数据。有时候需要为大的table建立单一的buffer pool.

太小的buffer pool 会导致大量的、不必要的物理I/O。太大的biffer pool有可能会产生系统paging，增加不必要的CPU管理内存开销。
buffer pool的大与小是相对的，一个系统的buffer pool大小应该"合适的"！当达到diminishing return达到时，就是合适的。如果不是使用自动工具，应该有条理的测试buffer pool性能，比如命中率，I/O次数，物理I/O读的比率，直到达到合适状态。当然，应用是变化的，所以最优状态不是不边的，也是要定期的评估。


1. SQL COST ANALYSIS

很多时候，一个简单的SQL就可能让DB2系统处于难堪的状态。这不是调整DB参数就能解决的。DBA很难去改变这些垃圾SQL，所以留给DBA的就是
1). Change or add indexes
2). Change clustering
3). Change catalog statistics.

一个SQL语句的cost= 每次执行的资源代价 *执行的次数
DBA面临的挑战就是要找到那些有很高cost的语句，并努力去减少它的代价。可以借助DB2 Explain 工具或者DB2 UDB SQL Event Monitor数据来分析SQL语句的代价。尤其是对SQL Event Monitor的数据分析，但这都是很需要耗费很大的精力的事情。

一般的DBA的流程是：
1). Create an SQL Event Monitor, write to file:
        $> db2 "create event monitor SQLCOST for statements write to ..."
2). Activate the event monitor (be sure ample free disk space is available):
        $> db2 "set event monitor SQLCOST state = 1"
3). Let the application run.
4). Deactivate the event monitor:
        $> db2 "set event monitor SQLCOST state = 0"
5). Use the DB2-supplied db2evmon tool to format the raw SQL Event Monitor data (hundreds of megabytes of free disk space may be required depending on SQL throughput rates):
        $> db2evmon -db DBNAME -evm SQLCOST
         > sqltrace.txt
6). Browse through the formatted file scanning for unusually large cost numbers, a time-consuming process:
        $> more sqltrace.txt

7). Undertake a more complete analysis of the formatted file that attempts to identify unique statements (independent of literal values), each unique statement's frequency (how many times it occurred), and the aggregate of its total CPU, sort, and other resource costs. Such a thorough analysis could take a week or more on just a 30-minute sample of application SQL activity.

为了尽快的找到相应的SQL，可以考虑前面讲过的一些方法：
针对第4个tip：计算每个交易从一个table里面取出的行数。如果数值很高，就可以找到相应的语句。

针对第3个tip：计算每个tablespace的asynchronous read percentage and physical I/O read rates.如果一个tablespace有很高的asynchronous read percentage 和高于平均的physical I/O read rates,那么有可能这个tablesapce里面有table scan情况。从catalog中可以找寻tablespace中相应的table(如果一个tablespace上只有一个表，那么很容易定位了)，然后从SQL Event Monitor 中寻找相关的table。这样也能缩小范围。

观察 DB2 Explain信息，寻找可疑的地方。有时候，经常执行的、而且是代价比较低的语句也会疯抢系统资源！

很多时候，要充分借助工具！这样能省时省力。

Staying in Tune
要明白的是，性能优化不单单消除那些好代价的SQL语句，也要保证合理的物理构架，确保高性能的结果、内存分配在pool和heap中，I/O都在DISk之间平衡分布。