使用并发I/O改进DB2数据库性能
并发 I/O 是 UNIX 和 Linux 平台中引入的一项功能，主要用在关系数据库系统中。本文将介绍 UNIX/Linux 文件系统中可使用的 I/O 机制之间的区别，以及如何在 IBM DB2 环境中利用并发 I/O 技术来改进数据库性能。
并发 I/O 和缓存 I/O 是两个与文件系统相关联的功能。出于此原因，大部分 DB2 DBA 认为这两种技术的使用取决于存储和系统管理员的见识。然而，在 DB2 环境中利用此技术是 DBA 的职责。事实上，IBM 的 DB2 专家推荐在级别实现此技术，因为这使 DB2 Database Manager 能够控制，应该使用 O_CIO 标志打开哪些文件和不应该打开哪些文件。
本文将介绍并发和缓存 I/O 的概念，重点介绍二者之间的重要区别。更重要的是，它将介绍如何在 DB2 数据库环境中利用并发 I/O 技术改善 CPU 和内存利用率。
本文将介绍的主要主题如下：
- 缓存 I/O 以及它对 DB2 的影响：缓存 I/O 在应用程序向操作系统发出请求时如何工作，以及这对 DB2 等关系型 DBMS 有何影响。
- 并发 I/O (CIO) 以及它与 DB2 的关系：并发 I/O 的工作原理、直接 I/O 与并发 I/O 之间的区别、CIO 和原始设备之间的性能类似性，以及这些性能对 DB2 有何益处。
- 如何实现 CIO：与 DB2 相关的实现方面、该实现的简单性，以及使用它的适合时机。
- 使用 CIO（限制与局限）：无法或不应使用 CIO 的场景。
- 各种能从 CIO 获益的应用程序，以及真实世界中的使用示例。
什么是缓存 I/O？
当应用程序发出一个访问磁盘中的数据的请求时，操作系统可通过两种方式处理该请求：一种是直接从磁盘检索该数据，另一种是利用一个缓存区域，以便保留经常访问的数据以供快速访问。对每个请求执行物理 I/O 会影响性能，而在内存中拥有一个缓存经常访问的数据的缓冲区可改进数据检索过程。
文件缓冲区缓存的用途是通过将经常访问的数据放在主要内存中，最小化物理磁盘 I/O 的频率。结果是，在缓存命中比率很高时，文件缓冲区缓存的使用可非常有效地减少磁盘 I/O。这种数据检索方法常常称为缓存 I/O。当应用程序向操作系统发出一个读取请求时，操作系统首先在文件缓冲区缓存中查找需要的数据。如果在这里找到该数据，就会从缓存获取并写入应用程序缓冲区，无需进入磁盘。然而，如果请求的数据未在文件系统缓存中，操作系统必须从磁盘获取数据，并将它存储在文件系统缓存中，之后再将它传输到应用程序缓冲区。
图 1 显示了将 I/O 缓存用于数据读取操作的步骤。
- 应用程序发出一个读取请求。
- 操作系统在文件缓冲区中查找请求的数据。
- 请求的数据未在文件缓冲区缓存中。
- 操作系统从磁盘读取数据。
- 读取的数据缓存在文件缓冲区缓存中。
- 读取的数据从文件缓冲区缓存复制到应用程序缓存。
图 1. 如何将 I/O 缓存用于数据读取操作
缓存 I/O 的另一个优势是，操作系统可利用异步文件写入。换句话说，应用程序不需要等待一个写入操作完成，即可继续执行。与读取一样，缓存 I/O 尝试将要写入的数据缓存在文件系统缓冲区中，以改进未来的数据读取和最大程度地减少向磁盘写入的操作。因此，对于读取和写入请求，缓存 I/O 支持先读取，后写入，这在缓存命中率很高时有助于改善性能。
图 2 显示了将 I/O 缓存用于数据写入操作的以下步骤。
- 应用程序发出一个写入请求。
- 操作系统将数据从应用程序缓冲区复制到文件缓冲区缓存。
- 应用程序继续执行，无需等待磁盘写入。
- 同步守护进程发起对脏文件缓冲区缓存页面的定期刷新。
- 将脏页面写入磁盘。
图 2. I/O 缓存如何用于数据写入操作
尽管数据缓存很适合大部分应用程序，但它是冗余的，对大部分 DB2 数据库部署常常没有必要。这是因为 DB2 拥有自己的缓存区域（表现为一个或多个缓冲池的形式），并且对于它的大部分操作，DB2 使用此缓存区域来存储被访问的数据。所以除了 DB2 缓冲池，文件系统缓存的使用实际增加了 CPU 和内存开销。系统内存的很大一部分常常被用于文件缓冲区缓存，将数据复制到文件系统缓存和从文件系统缓存复制到缓冲池会消耗更多的 CPU 资源。
对于具有缓存 I/O 的写入请求，操作系统会使用所谓的 Inode 锁定机制来执行写入序列化，以始终保持数据的完整性。结果是，当将缓存 I/O 用于 DB2 时，会引入另一种形式的开销，因为 DB2 依靠它自己的锁定机制来维护数据一致性和完整性。
Hot AI Tools
Undresser.AI Undress
AI-powered app for creating realistic nude photos
AI Clothes Remover
Online AI tool for removing clothes from photos.
Undress AI Tool
Undress images for free
Clothoff.io
AI clothes remover
AI Hentai Generator
Generate AI Hentai for free.
Hot Article
Hot Tools
Notepad++7.3.1
Easy-to-use and free code editor
SublimeText3 Chinese version
Chinese version, very easy to use
Zend Studio 13.0.1
Powerful PHP integrated development environment
Dreamweaver CS6
Visual web development tools
SublimeText3 Mac version
God-level code editing software (SublimeText3)
Hot Topics
Performance comparison of different Java frameworks
Jun 05, 2024 pm 07:14 PM
Performance comparison of different Java frameworks: REST API request processing: Vert.x is the best, with a request rate of 2 times SpringBoot and 3 times Dropwizard. Database query: SpringBoot's HibernateORM is better than Vert.x and Dropwizard's ORM. Caching operations: Vert.x's Hazelcast client is superior to SpringBoot and Dropwizard's caching mechanisms. Suitable framework: Choose according to application requirements. Vert.x is suitable for high-performance web services, SpringBoot is suitable for data-intensive applications, and Dropwizard is suitable for microservice architecture.
How to optimize the performance of multi-threaded programs in C++?
Jun 05, 2024 pm 02:04 PM
Effective techniques for optimizing C++ multi-threaded performance include limiting the number of threads to avoid resource contention. Use lightweight mutex locks to reduce contention. Optimize the scope of the lock and minimize the waiting time. Use lock-free data structures to improve concurrency. Avoid busy waiting and notify threads of resource availability through events.
Detailed tutorial on establishing a database connection using MySQLi in PHP
Jun 04, 2024 pm 01:42 PM
How to use MySQLi to establish a database connection in PHP: Include MySQLi extension (require_once) Create connection function (functionconnect_to_db) Call connection function ($conn=connect_to_db()) Execute query ($result=$conn->query()) Close connection ( $conn->close())
iOS 18 adds a new 'Recovered' album function to retrieve lost or damaged photos
Jul 18, 2024 am 05:48 AM
Apple's latest releases of iOS18, iPadOS18 and macOS Sequoia systems have added an important feature to the Photos application, designed to help users easily recover photos and videos lost or damaged due to various reasons. The new feature introduces an album called "Recovered" in the Tools section of the Photos app that will automatically appear when a user has pictures or videos on their device that are not part of their photo library. The emergence of the "Recovered" album provides a solution for photos and videos lost due to database corruption, the camera application not saving to the photo library correctly, or a third-party application managing the photo library. Users only need a few simple steps
Performance comparison of C++ with other languages
Jun 01, 2024 pm 10:04 PM
When developing high-performance applications, C++ outperforms other languages, especially in micro-benchmarks. In macro benchmarks, the convenience and optimization mechanisms of other languages such as Java and C# may perform better. In practical cases, C++ performs well in image processing, numerical calculations and game development, and its direct control of memory management and hardware access brings obvious performance advantages.
How does Go WebSocket integrate with databases?
Jun 05, 2024 pm 03:18 PM
How to integrate GoWebSocket with a database: Set up a database connection: Use the database/sql package to connect to the database. Store WebSocket messages to the database: Use the INSERT statement to insert the message into the database. Retrieve WebSocket messages from the database: Use the SELECT statement to retrieve messages from the database.
How to handle database connection errors in PHP
Jun 05, 2024 pm 02:16 PM
To handle database connection errors in PHP, you can use the following steps: Use mysqli_connect_errno() to obtain the error code. Use mysqli_connect_error() to get the error message. By capturing and logging these error messages, database connection issues can be easily identified and resolved, ensuring the smooth running of your application.
How to use database callback functions in Golang?
Jun 03, 2024 pm 02:20 PM
Using the database callback function in Golang can achieve: executing custom code after the specified database operation is completed. Add custom behavior through separate functions without writing additional code. Callback functions are available for insert, update, delete, and query operations. You must use the sql.Exec, sql.QueryRow, or sql.Query function to use the callback function.
