《硅谷》杂志：DB2数据库设计与性能研究 |
| 2013-02-26 09:45 作者：袁春莹 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，伴随着信息技术的迅猛发展，无论是信息的传递速度还是规模，都在发生着巨大的变化，信息的数量之多简直令人应接不暇。在这样的背景下，对数据库的性能进行研究，则显得尤为重要。而对数据库性能造成影响的因素有很多种，系统设计占据了非常重要的比重。以DB2数据库为例，详细分析对DB2数据库性能造成影响的设计方面的因素，同给出相应的建议和改进措施。
关键词：数据库；DB2；性能；设计；研究
DB2数据库是E-R型数据库，由IBM公司研制，具有良好的完整性、可恢复性、安全性和可利用性，同时存取数据的速度极高，伸缩性能良好，可在大型的服务器系统或个人的PC机上应用和运行。DB2具有小规模数据向大规模数据的转换及跨平台执行能力的功能。利用分级技术进行设计，既方便基于LAN程序的访问，也利于大型机数据库的同步下载，实现了远程和本地数据库之间的连接，可对并发查询功能进行支持，同时对查询性能进行进一步的优化，对于大型的分布式应用系统非常适用。
1表空间的设计和性能
作为一个物理存储对象，表空间为数据库提供间接的一层。具体是由对数据进行存储的容器组成，是一种存储空间。根据空间类型划分，容器包括文件、设备和目录、表的LOB部分及长字段、索引和数据，即可在相同的表空间内存储，又可存在于独立的表空间内。和数据库共同运行，最终是为了实现对数据的快速检索和高效存储。对数据库的性能进行分析和对数据库进行设计时，首先要对数据库的物理布局进行考虑。DB2所提供的表空间支持包括两种类型：
1）系统管理的空间（SMS），作为一种最佳选择，可存储系统文件数据，不仅管理成本低，同时性能良好。
2）数据库管理空间（DMS），是一种存储和控制空间，用于管理文件列表和设备，它会产生一些附件的管理成本，主要用于调整和预测预分配文件的大小。其空间大小可以轻易的由增加新容器或对现有容器进行改变来实现。
相关建议：
1）和SMS相比较，DMS表空间有着更好的性能，主要是为了实现预分配，在对文件的大小进行扩展时，可以节省时间。DMS表空间包括系统文件或原始设备。由于不会发生双缓冲，针对原始容器，它可以提供最好的性能。
2）在SMS表空间的使用时，可对db2empfa命令进行使用，可启用多页文件的分配功能，提高了插入（INSERT）吞吐量。
3）DMS空间的使用，还可对数据用单一的表来存储。在最多不超过三个不同的DMS表空间上，对大型对象进行索引。在性能的提高上，通过并行磁盘I/O来实现。并行I/O，是为了写入或读取更多的设备，以便缩短相应的时间。
2表的设计和性能
在对物理数据库表进行创建以前，首先应该设计具有一定逻辑性的数据模型，下面首先分析下逻辑数据库对性能的影响。
2.1规范化设计
它是调整和简化数据模型的一个过程，它既减少了数据的繁杂，对语句的删除和更新性能进行了提高，同时不需要对同一数据进行重复操作，通过对数据的规范，确保所有列都对主键有所依赖。对数据结构进行规范化的缺点是，在对数据进行查询和检索操作时，在访问多个表中的数据块时，必须通过联合操作来实现。
2.2非规范化设计
如果在多个表中刻意的重复某些列，会使数据繁杂，使性能随之降低。但有时非规范化是必须存在的，它是设计物理关系数据库的一个非常重要的环节。非规范化的使用，必须要综合以下因素进行考虑：
1）如果不使用，可否对数据库的性能，通过其他方法改善和调整，最终实现接收的目的。
2）如果使用了非规范化，可否实现系统的性能，并且对更新产生的费用，能够实现平衡增加。
3缓冲池的设计和性能
作为一个内存区域，可在缓冲池内保留、读、写数据库页面。而DB2使用数据库缓冲池，可使磁盘I/O减少。目前对于给缓冲池分配多少内存，还没有明确的答案。但在常规意义上讲，应该是越多越好。最佳方案是将75%的系统存储应用在缓冲池内存上，但其局限性在于，只能在专用的数据库服务器上应用。同时作为一种内存资源，必须和其他进程及应用程序一起，在服务器上共同使用。若表空间内存在多个页面，则需要为每一个页面设置一个对应的缓冲池。在一些时候，对同样大小的多个缓冲池进行定义，可使其性能提高，但如果不进行正确的配置，则会产生反作用。是否进行多个缓冲池的创建，应进行综合考虑。
4日志记录
对数据的完整性进行支撑，是数据库系统的主要功能。基于此，数据库必须对日志文件进行维护，对数据库的变化进行跟踪和记录。DB2的日志记录是由两组文件组成，涵盖了全部的数据库更改的日志记录，主要在回滚尚未提交的工作单元中应用，同时将数据库恢复到一致状态，而DB2对日志记录的两种策略进行了提供。
在设计的过程中，绝不能忽视日志记录和数据库性能的关系，在这里时间成本占据着很大因素，由于在对数据库进行恢复时，数据库管理器需要对日志文件进行读取，所以需要进一步优化日志文件的存放，并充分考虑到读和写的性能。
5理想化的索引设计
索引的组成是一组排好序的键，它是DB2对象，在一个或多个列中抽取了对应的键。通过相关研究数据显示，只有表空间的索引建立恰当，才能使DB2数据对该表空间进行访问的应用程序，实现一种最好的状态，并且达到一种最优的效果。在以前的设计中，重点考虑的因素是在I/T中DASD的空间和成本。而随着科学技术的日新月异，从DB2的设计和性能上考虑，为了减少I/O，可通过添加一定数量的索引来实现，这样降低了额外磁盘空间的消耗。这种索引的设计，具有以下几点好处：
一是索引中囊括了WHERE子句中的所有列，这样对结果集中的不合格的行，起到了一定的屏蔽作用。在索引的开始部分放入这些列，在对SQL语句进行EXPLAIN时，就会有MATCHCOLS最大值生成。
二是保障索引中的列顺序排列适当，通过对PLAN_TABLE中全部的SORT列进行检查，就可对这个性能进行验证。
一般情况下，要想真正实现这种理想化的设计和性能，难度是非常大的。原因主要是一个索引中包括的索引项的长度以及列数，往往都要受到架构的限制，同时还要对维护成本给予充分考虑，尽管最理想的索引，可使查询性能得到明显提高，但一旦DB2数据库执行SQL写操作时，就会干扰和影响到这种索引的性能。
6结语
优化数据库是一个非常系统的工程，要涉及到方方面面的技术和知识，包括了硬件、软件应用、操作系统平台以及数据库。在整个数据库性能研究中，系统设计只是一个非常重要的环节，还必须进行后期的维护和应用。本文重点阐述了数据库设计环节，对于整个过程，还缺乏整体性考虑，所以我们在实际应用中，必须权衡各个方面，综合分析维护、应用以及其他设计方面，对数据库性能带来的影响。
作者简介：
袁春莹（1983-），女，山东聊城人，本科，信息系统项目管理师，山东省农村信用社联合社，在银行科技部门从事银行核心业务系统研发工作。 |
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