Oracle10g的Asm应用于数据存储管理

摘要 随着数据库的持续运行，数据库的大小不断扩大，要求不断增大系统的存储容量，对于普通的文件系统，增加存储的过程非常复杂。Oracle10g的自动存储管理系统（automatic storage management asm）就是针对该问题而产生的，它大大简化了数据库存储系统的管理。

 

1 前言

 

如今，大型数据库系统要求尽量减少有计划的停机时间,同时随着数据库运行时间的持续增加，数据库的大小和数据库的文件数目也在不断增加，这种趋势导致磁盘容量和数据库大小每隔几年就翻一番，但是dba人数在这期间一般不会翻倍，因此要求dba管理更多和更大的数据库；还有一个问题，当数据库的存储容量不足时，向数据库添加磁盘，以增加磁盘容量时，普通的存储系统需要手工操作，过程非常复杂，而且要求数据库停机。一般包括以下步骤：（1）创建逻辑卷。（2）创建文件系统。（3）安装oracle数据软件。（4）创建并装载数据库。接着还要查找磁盘热点，移动数据文件减少竞争，并担心哪一天磁盘容量又不足，必须再添加更多的磁盘，移动所有的数据文件实现负载平衡，减少竞争。

 

可喜的是随着oracle10g新的存储管理特性asm（automatic storage management，自动存储管理）的出现，这种情况可以动态的改变了.

 

Asm集成了文件系统和卷管理器，它特别为oracle数据文件而构建。它扩展了same（stripe and mirror everything）的概念以优化性能，不再需要手工io调整（合理布局数据文件避免热点），自动实现数据文件的条带和镜像，在不停机的情况下，可以向存储系统增加磁盘，并自动调整数据文件的分布；另外，asm允许创建一个存储池（称为磁盘组），并管理文件的命名和数据库文件在磁盘上的放置，这些对于用户和管理人员来说都是透明的，屏蔽了底层数据文件的管理；还可以使用sql命令，命令行接口或企业管理器改变asm的存储如添加磁盘，删除磁盘等。可见，使用asm大大简化了数据库的storage management和provisioning。

 

2 Asm的结构

 

Asm的主要组件包括磁盘组、磁盘、失败组、文件和模版，下面一一介绍：

2.1 磁盘组

 

包含一组磁盘，该组磁盘作为一个单元进行管理。它是asm中最高级的数据结构，类似于逻辑卷管理器的卷组，但Asm文件系统层在磁盘组中隐含创建，该文件系统对用户是透明的，只能通过asm数据库接口和命令行工具访问；并具有自动的文件级条带和镜像的能力，在asm磁盘组中创建的数据库文件以文件分区（file extents）存储，文件的文件分区均匀的分布在磁盘组中所有联机磁盘上，提供均匀的i/o负载。磁盘组的类型有三种：高冗余的磁盘组，提供三路镜像；正常冗余磁盘组，提供两路镜像；外部冗余磁盘组，asm不提供镜像保护，镜像级别由外部存储系统决定，它决定了磁盘组中文件的镜像级别，可以在创建磁盘组时指定磁盘组的类别。

 

2.2 磁盘

 

磁盘组中的磁盘称为asm磁盘，当asm实例启动时，它自动发现所有可用的磁盘，决定磁盘属于那个磁盘组。磁盘是一个广义的概念，它可以是一个分区，一块磁盘，一个逻辑单元号还可以是nas的文件。磁盘有各种header statuses，反映了磁盘的状态：

Former 以前磁盘是磁盘组的一部分。

Candidate 表示磁盘可用，并可以添加到磁盘组。

Member磁盘已经是磁盘组的一部分。

Provisioned 类似于candadate因为对于磁盘组可用。但是，表示该磁盘使用asmlib已经配置或可用。

2.3 失败组

 

对于不使用external redundancy的系统，asm利用失败组提供了内部冗余机制和可用性，失败组是磁盘组的一个子集，它是多个磁盘的集合，当磁盘组的某个组件损坏后，这些磁盘变得不可用。例如：磁盘控制器或整个阵列都是一个失败组。如果为磁盘组定义多个失败组，asm能够容忍单个失败组中的多个磁盘同时失败。

 

2.4 文件

 

写在asm磁盘上的文件称为asm文件，它的名字由asm自动产生，文件的格式为+group/dbname/file_type/file_type_tag.file.incarnation，称为完全合格的asm文件名。

+group磁盘组名字。

 

dbname是数据库的DB_UNIQUE_NAME。

 

file_type oracle的文件类型。

 

file_type_tag与oracle的文件类型有关的信息，对于特定文件它是固定的。

 

file.incarnation是 file/incarnation 对, 保证了唯一性。

 

例如asm中控制文件的名称为：

+dgroup2/sample/controlfile/Current.256.541956473

2.5 模版

 

模版是文件的属性集，在asm磁盘组中创建文件时，用来设置每种类型的数据库文件的条带和镜像属性。用户可以自定义模版。

 

3 Asm组成与工作原理：

 

3.1 Asm实例

 

Asm实例是一个特殊的oracle实例，用来管理磁盘组中的磁盘，实例通常命名为+asm，用instance-type=asm初始化参数启动，不像数据库实例，asm实例不包含物理文件，如：日志文件、控制文件。

3.2 Asm实例的后台进程：

 

Asm实例除了具有与数据库实例相同的进程如SMON, PMON, LGWR外，还包括两个与磁盘组管理有关的进程，一个是rbal，它主要协调磁盘组的重新平衡活动；另一个是arb0，arb1等，这是一组从进程，在磁盘组重新平衡过程中，它们执行实际的数据分区的移动。

 

3.3 Css集群同步服务（Cluster Synchronization Services）

 

Asm要求安装css，并且在服务器启动时自动启动。css维持asm实例和数据库实例的同步，磁盘组装载后，asm向css注册磁盘组名，实例名和oracle home路径名。接着数据库实例使用这些注册的数据结构建tns连接串，数据库实例使用该连接串连接到asm实例，进行卷管理活动。

3.4 数据库新增进程：

 

数据库实例中新增加了三个进程以支持asm磁盘组和结构，实现asm实例与数据库实例的通信。

Rbal 该进程负责磁盘组中所有磁盘的打开。

Asmb 该进程使用磁盘组名称联系css，并得到asm连接串，接着使用该连接串连接到asm实例。使用该永久的连接，可以交换周期性的消息如：用来更新统计并提供心跳机制。在需要asm干预的操作中，如创建文件，数据库前台直接连接到asm实例执行这个操作，完成文件创建后，数据库文件分区映射由asm发送到asmb。另外，asmb还向asm实例发送数据库io 统计。

O00x 一组从进程，建立到asm实例的短暂连接，x是1-10的编号。通过这个连接池，数据库进程可以向asm实例发送消息。例如打开文件，利用从进程向asm实例发送打开请求。但是，从进程不用于长时间的操作如：创建文件。从进程池连接为短暂的请求服务，消除了登录asm实例的开销，这些进程在不使用时即关闭。

3.5 数据库实例与asm实例交互

 

数据库实例是asm实例的一个客户，数据库与asm的通讯在节点内部进行，对asm文件的操作象对文件系统文件的操作一样，例如：所有的文件访问直接执行并没有asm的干预。当创建，删除，打开文件时，数据库实例与asm实例相互作用，从asm实例读取文件分布，接下来的i/o操作使用存储在数据库实例中的分区映射。如果存储配置改变，如：添加，删除磁盘或磁盘失败都会引起asm与数据库实例相互作用。

 

 

4 军卫一号向oracle10g asm的迁移

 

该过程分两步进行，第一步是数据库的升级操作；第二步是数据库文件从普通文件系统迁移到asm。

4.1 数据库的升级

 

现在，军队各个医院的军卫一号信息系统数据库主要采用oracle8i或oracle9i版本，只有极少数使用oracle10g第二版。要使用oracle10g的asm特性，首先升级oracle数据库到oracle10g。oracle数据库升级有多种方法，主要有imp/exp逻辑备份工具；数据库升级助手图形化工具；还有oracle提供的升级脚本。具体的升级过程可以参考oracle文档。

4.2 数据库文件从普通文件系统向asm的迁移

 

数据库升级到oracle10g后，数据库文件的存储使用普通的文件系统，要使用asm特性，需要把数据库迁移到asm，这种迁移可以使用oracle的rman工具手工迁移，还可以使用企业管理器提供的图形化工具。在实施迁移前，需要对asm磁盘组进行规划。这里我们使用了两个磁盘组每个磁盘组两块磁盘，一个是data磁盘组，主要放置数据库文件。另一个是flashrec磁盘组，主要用于oracle10g的快速恢复区，其中放置rman备份文件，数据库闪回日志等。这里具体介绍rman的手工迁移过程：

(1) 备份升级好的军卫一号数据库文件，这里要求文件的备份副本。

 

BACKUP AS COPY INCREMENTAL LEVEL 0 DATABASE

 

FORMAT '+DATA' TAG 'ORA_ASM_MIGRATION';

 

备份后归档当前日志文件，保证备份的一致性。

 

RMAN> sql 'alter system archive log current';

 

(2) 在asm的flashrec磁盘组上创建恢复区。

 

通过设置参数DB_RECOVERY_FILE_DEST 和 DB_RECOVERY_FILE_DEST_SIZE即可创建恢复区。

 

在文本参数文件中修改参数

 

Alter system set DB_RECOVERY_FILE_DEST_SIZE=20G;

 

Alter system set DB_RECOVERY_FILE_DEST='+FLASHREC';

 

(3) 移植控制文件到asm。

 

修改参数文件中的参数control_files

 

Alter system set

 

control_files='+DATA/control01.ctl','+FLASHREC/

 

control02.ctl ' 其中一个控制文件存放在flashrec恢复区，提高了控制文件的可用性。

 

使用rman在asm上创建控制文件：

 

RMAN> shutdown immediate;

 

RMAN> startup nomount PFILE='d:tmppfile.ora';

 

RMAN> restore controlfile from ‘D:oracleproduct10.2.0oradatats control01.ctl';

 

RMAN> alter database mount;

 

RMAN> switch database to copy;

 

RMAN> recover database;

 

(4) 向asm移植临时文件。

 

RMAN > run {

 

set newname for tempfile 1 to '+DATA'

 

switch tempfile all;

 

}

 

(5) 打开数据库，完成数据库文件的迁移。

 

SQL> ALTER DATABASE OPEN;

 

 

 

6 Asm的管理

 

Asm的管理涉及内容比较多，主要包括磁盘组的管理如添加磁盘、删除磁盘，改变磁盘的大小，装载磁盘组，卸载磁盘组，手动重新平衡磁盘组等操作；磁盘组中文件和目录的管理；在磁盘组中创建数据库文件等。这些操作都可以通过sql命令完成，此外，oracle还提供了命令行工具asmcmd和企业管理器图形化工具，都可以对asm进行管理和操作，有关这些操作的详细地使用可以参考oracle的文档。在这里要强调的一点是asm的备份问题，asm<span style="FO