Informix數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器體系架構(gòu)

1、 2009 IBM Corporation2021年11月19日星期五Informix數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器體系架構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器體系架構(gòu)Information Management Informix 2010 IBM Corporation2內(nèi)容內(nèi)容 架構(gòu)概覽 進(jìn)程模型 內(nèi)存模型 存儲(chǔ)模型Information Management Informix 2010 IBM Corporation3架構(gòu)概覽架構(gòu)概覽Information Management Informix 2010 IBM Corporation4IDS 服務(wù)器的部件服務(wù)器的部件(component) 進(jìn)程進(jìn)程 執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)例 （i

2、nstance）請(qǐng)求的任務(wù) 共享內(nèi)存共享內(nèi)存 緩存數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù) 維護(hù)和控制著進(jìn)程所需的資源 磁盤磁盤 存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的系統(tǒng)信息Information Management Informix 2010 IBM Corporation5Information Management Informix 2010 IBM Corporation6Information Management Informix 2010 IBM Corporation7 進(jìn)程模型進(jìn)程模型 Information Management Informix 2010 IBM Corporation8基于進(jìn)程的數(shù)

3、據(jù)庫(kù)服務(wù)器（基于進(jìn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（1） 每個(gè)進(jìn)程使用了一些時(shí)間片，如下圖所示：多個(gè)進(jìn)程一個(gè)接一個(gè)地運(yùn)行當(dāng)更多的用戶連接進(jìn)來(lái)時(shí)，進(jìn)程的數(shù)目將會(huì)增加，所需的資源也要增加Information Management Informix 2010 IBM Corporation9基于進(jìn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（基于進(jìn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（2） 基于進(jìn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器不高效!0100有可能浪費(fèi)有可能浪費(fèi)50%或更多的或更多的CPU資源資源!CPU使用率使用率CPU被使用CPU空閑著Information Management Informix 2010 IBM Corporation10Informix動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架

4、構(gòu)（動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)（1）Dynamic Scalable Architecture-DSA)真正的多線程架構(gòu) 專為“動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)”設(shè)計(jì)的類庫(kù) 資源利用率高 不依賴于操作系統(tǒng) 容易移植 集成的并行機(jī)制 動(dòng)態(tài)的 可擴(kuò)展的Information Management Informix 2010 IBM Corporation11動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)（動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)（2） 進(jìn)程（進(jìn)程（Processes） 每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)程被認(rèn)為是一個(gè)虛擬處理器(virtual processor, VP) 。每個(gè)VP管理和運(yùn)行屬于它的線程(thread) IDS按VP的功能對(duì)VP進(jìn)行分類 例如：寫邏輯日志或物理日志、

5、從磁盤讀數(shù)據(jù) 線程（線程（Threads） 用戶線程(user thread)：為從客戶端應(yīng)用程序來(lái)的請(qǐng)求提供服務(wù) 內(nèi)部線程(internal thread)：完成內(nèi)部任務(wù)，例如數(shù)據(jù)庫(kù)I/O、日志I/O等 一個(gè)線程可運(yùn)行在與它類別相同的任意一個(gè)VP中 VP從線程就緒(ready)隊(duì)列中獲取線程的數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，然后運(yùn)行線程Information Management Informix 2010 IBM Corporation12動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)（動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展架構(gòu)（3）提供提供fan-in和和fan-out的并行機(jī)制的并行機(jī)制PhysicalProcessorVirtualProcessorFan-

6、inFan-outPhysicalProcessor1PhysicalProcessor2PhysicalProcessor3VirtualProcessor1VirtualProcessor2VirtualProcessor3Information Management Informix 2010 IBM Corporation13DSA 基于線程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（基于線程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（1）當(dāng)更多的用戶連接進(jìn)來(lái)時(shí)，線程的數(shù)目將會(huì)增加，進(jìn)程的數(shù)目可能不變Information Management Informix 2010 IBM Corporation14DSA -基于線程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（

7、基于線程的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（2）幾乎完全使用了幾乎完全使用了CPU資源，擴(kuò)展性更好！資源，擴(kuò)展性更好！0100CPU使用率使用率CPU被使用CPU空閑著Information Management Informix 2010 IBM Corporation15DSA 高度并行（高度并行（1）串行掃描(scan)連接(join)排序(sort)時(shí)間 并行高度并行 并行的處理任務(wù)(task) 將任務(wù)(task)分成子任務(wù)且并行處理 寫(write)兩個(gè)數(shù)據(jù)表的連接(join)Information Management Informix 2010 IBM Corporation16DSA -高度并行（

8、高度并行（2）一個(gè)簡(jiǎn)單查詢的例子一個(gè)簡(jiǎn)單查詢的例子:select * from flightsorder by flightno;Introduction to Informix Dynamic Server16磁盤掃描磁盤掃描掃描掃描(scan)線程線程排序排序(sort)線程線程Information Management Informix 2010 IBM Corporation17DSA 高度并行（高度并行（3）一個(gè)復(fù)雜的使用了并行樹一個(gè)復(fù)雜的使用了并行樹(parallel tree)的例子的例子Exchange ThreadsExchange ThreadsHash Join Thr

9、eadsScan Threads (flightleg)Scan Threads (ticket)Exchange ThreadsSort Threadsselect count(*) from tickets a, flightleg b where a.flno = b.flno and orig=“DFW” order by a.classInformation Management Informix 2010 IBM Corporation18 內(nèi)存模型內(nèi)存模型 Information Management Informix 2010 IBM Corporation19共享內(nèi)存共享內(nèi)存

10、 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)程通過(guò)共享內(nèi)存池來(lái)達(dá)到共享數(shù)據(jù)的目的 通過(guò)緩存磁盤數(shù)據(jù)來(lái)減少磁盤I/O 提供了進(jìn)程間通信的最快捷方式 為使用IPC通信的本地客戶端程序提供了通信渠道Information Management Informix 2010 IBM Corporation20共享內(nèi)存段共享內(nèi)存段 常駐段（常駐段（resident segment） 包含了緩沖池和其它系統(tǒng)信息 緩沖區(qū)用于緩沖數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù) 常駐內(nèi)存 固定大小 虛擬段（虛擬段（virtual segment） 包含與線程和session相關(guān)的信息 虛擬段里的頁(yè)面(page)可以被操作系統(tǒng)換出到磁盤上(page-out) IDS運(yùn)行時(shí)可能

11、添加新的虛擬段 消息段（消息段（message segment） 如果IDS的“客戶端-服務(wù)器端”通信要使用消息緩沖區(qū)(message buffer)，消息段將包含這些消息緩沖區(qū)Information Management Informix 2010 IBM Corporation21Shared Memory StructureInformation Management Informix 2010 IBM Corporation22Information Management Informix 2010 IBM Corporation23Information Management Inf

12、ormix 2010 IBM Corporation24Information Management Informix 2010 IBM Corporation25Information Management Informix 2010 IBM Corporation26Information Management Informix 2010 IBM Corporation27Information Management Informix 2010 IBM Corporation28Information Management Informix 2010 IBM Corporation29In

13、formation Management Informix 2010 IBM Corporation30Information Management Informix 2010 IBM Corporation31Information Management Informix 2010 IBM Corporation32 存儲(chǔ)模型存儲(chǔ)模型 Information Management Informix 2010 IBM Corporation33存儲(chǔ)模型存儲(chǔ)模型ChunkChunk ChunkDbspaceTablespacePageExtentsInformation Management I

14、nformix 2010 IBM Corporation34數(shù)據(jù)頁(yè)數(shù)據(jù)頁(yè)(Page) 基本的存儲(chǔ)單元 所有的數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)信息被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)頁(yè)上 在服務(wù)器上，最小的IO單元是數(shù)據(jù)頁(yè) 在大多數(shù)的UNIX系統(tǒng)中，缺省的數(shù)據(jù)頁(yè)大小是2KB。在AIX和Windows系統(tǒng)中，缺省的數(shù)據(jù)頁(yè)大小是4KB 數(shù)據(jù)頁(yè)大小是可配置的 (最大可以是 16KB)Information Management Informix 2010 IBM Corporation35Extents和和Tablespaces Extent 連續(xù)數(shù)據(jù)頁(yè)的集合 數(shù)據(jù)表(table)的存儲(chǔ)空間是以extent為單位來(lái)分配的 Tablespace

15、extent的邏輯集合 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)表(table)ExtentTablespaceInformation Management Informix 2010 IBM Corporation36Chunks 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的連續(xù)磁盤空間 一個(gè)chunk可以是一個(gè)裸設(shè)備(raw device)、一個(gè)裸設(shè)備中的一部分、一個(gè)UNIX文件(cooked file) 一個(gè)chunk最大可以是4TB 最多可以有32767個(gè)chunkInformation Management Informix 2010 IBM Corporation37Dbspaces 一個(gè)或多個(gè)chunk的邏輯集合 一個(gè)dbspace可以

16、有1到32767個(gè) chunk 最多可以有2047個(gè)dbspaceInformation Management Informix 2010 IBM Corporation38Blobspaces 用于存儲(chǔ)簡(jiǎn)單大對(duì)象(simple large object，TEXT或BYTE類型的對(duì)象)的專門dbspace blobspace中的基本存儲(chǔ)單元是blobpage Blobpage的大小可被配置為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)頁(yè)(page)大小的整數(shù)倍 對(duì)于blobspace里的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在將它們寫回磁盤時(shí)不使用緩沖區(qū)(buffer)Information Management Informix 201

17、0 IBM Corporation39Sbspaces 用于存儲(chǔ)智能大對(duì)象(smart large object，BLOB或CLOB類型的對(duì)象)的專門dbspace Sbspace的基本存儲(chǔ)單元是sbpage Sbpage的大小與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)頁(yè)大小一樣，不是可配置的 在sbspace中分配存儲(chǔ)空間時(shí)基本單元是extent 缺省情況下，對(duì)sbspace的寫操作是使用緩沖區(qū)(buffer)的 在創(chuàng)建sbspace時(shí)，用戶可通過(guò)參數(shù)將sbspace配置成使用緩沖區(qū)或不使用緩沖區(qū)Information Management Informix 2010 IBM Corporation40鏡像（鏡像

18、（Mirroring） 自動(dòng)將同樣的數(shù)據(jù)寫到兩個(gè)磁盤 防止了由于磁盤失敗而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失 如果一個(gè)磁盤不工作了，鏡像磁盤還能提供服務(wù) 成本 額外的磁盤空間 由于“寫到兩個(gè)磁盤”而增加的性能開(kāi)銷Information Management Informix 2010 IBM Corporation41讀取讀取(Reading)和緩存和緩存(Caching)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 當(dāng)用戶發(fā)出一個(gè)查詢請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)被從磁盤讀入緩沖區(qū)(buffer)中 I/O 的單位是數(shù)據(jù)頁(yè)(page) 緊接著的對(duì)該數(shù)據(jù)的讀取操作將讀取緩沖區(qū)中的該數(shù)據(jù)（不用再?gòu)拇疟P中讀入） 對(duì)該數(shù)據(jù)的修改對(duì)所有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)程都是可見(jiàn)的Informat

19、ion Management Informix 2010 IBM Corporation42Information Management Informix 2010 IBM Corporation43物理日志和邏輯日志物理日志和邏輯日志 物理日志（物理日志（Physical logging） 如果一個(gè)數(shù)據(jù)也被更改了，物理日志將存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)頁(yè)的before-image（即該數(shù)據(jù)頁(yè)被更改前的數(shù)據(jù)） 物理日志由由磁盤上連續(xù)的數(shù)據(jù)頁(yè)組成 用于系統(tǒng)失敗時(shí)的恢復(fù)（recovery） 邏輯日志（邏輯日志（Logical logging） 記錄了事務(wù)（transaction）的細(xì)節(jié) 事務(wù)的記錄（Transaction records）被保存在邏輯日志中 邏輯日志由邏輯日志文件組成。每個(gè)文件由磁盤上連續(xù)的數(shù)據(jù)頁(yè)組成 用于事務(wù)回滾（transaction rollback）和系統(tǒng)失敗時(shí)的恢復(fù)（recovery）Information Management Informix 2010 IBM Corporation44Information Management Informix 2010 IBM Corporation45Information Management Informix 2010 IBM Corporation46檢查點(diǎn)（