Oracle 12c系列(四)｜资源隔离之IO、内存、CPU

Bertha 。 2022-05-23 23:43 281阅读 0赞

服务器主机提供IO、内存、CPU、存储空间等资源为数据库使用，Oracle使用Flex Diskgroup为数据库提供存储空间并做了相应的资源隔离。下面我们来看下Oracle是如何为不同的PDB做IO、内存、CPU限制的。

一、IO 资源隔离

12cR2中，引入了两个参数MAX\_IOPS和MAX\_MBPS来限制PDB的物理IO。这两个参数只作用于PDB，不对CDB和非多租户环境生效。另外，这两个参数不限制redo log的写入（LGWR进程）和buffercache脏块写入磁盘（DBWR进程）。

IO对数据库性能至关重要。如果某个PDB产生了大量的IO，那可能导致CDB中的其它PDB也受影响。MAX\_IOPS参数限制每秒IO操作次数，MAX\_MBPS参数限制每秒IO吞吐，如果这两个参数同时在pdb中设置，都会生效起作用。如果在CDB$ROOT中设置这两个值，那么当前CDB中每个PDB都采取此作为默认值。

默认情况下，这两个参数都为0。如果在PDB中这两个参数为0，CDB$ROOT中也为0，那对于PDB来讲，没有IO限制。

有些情况下，虽然物理IO限制已经达到，但是一些关键IO仍然允许，比如：对控制文件的访问或对口令文件的访问，但是这些关键IO也是计入到IO数统计里的。不推荐设置MAX\_IOPS的值小于100，MAX\_MBPS的值小于25。

可以使用DBA\_HIST\_RSRC\_PDB\_METRIC来计算一个PDB合理的IO限制。当计算IO限制值时，可以参考以下列：IOPS、IOMBPS、IOPS\_THROTTLE\_EXEMPT和IOMBPS\_THROTTLE\_EXEMPT。

set linesize 400
    col PDB_NAME for a10
    col BEGIN_TIME for a30
    col END_TIME for a30
    SELECTR.SNAP_ID,
       R.CON_ID,
       P.PDB_NAME,
       TO_CHAR(R.BEGIN_TIME, 'YYYY-MM-DHH24:MI') AS BEGIN_TIME,
       TO_CHAR(END_TIME, 'YYYY-MM-D HH24:MI')AS END_TIME,
       R.IOPS,
       R.IOMBPS,
       R.IOPS_THROTTLE_EXEMPT,
       R.IOMBPS_THROTTLE_EXEMPT,
       R.AVG_IO_THROTTLE
    FROM DBA_HIST_RSRC_PDB_METRIC R, CDB_PDBS P
    WHERE R.CON_ID = P.CON_ID
    ORDER BY R.BEGIN_TIME;

![20180516172026823][]

ALTER SYSTEM SET MAX_IOPS = 1000 SCOPE = BOTH;
    ALTER SYSTEM SET MAX_MBPS = 50 SCOPE = BOTH;

下面在同一数据库中，设置不同的max\_iops和max\_mbps查询相同的语句所需要的时间，可以看出max\_iops和max\_mbps对IO的限制是起作用的。

![20180516172120262][]

当数据库中出现resmgr: I/O rate limit等待事件时，可以通过如下视图查询当前IO过载影响到的sql，p1值标示当前pdb\_id，出现此等待事件就需要合理的调整max\_iops 和max\_mbps值，避免影响到关键性业务。

SELECT H.EVENT,
      H.P1 AS PDB_ID,
      C.PDB_NAME,
      H.SQL_ID,
      TO_CHAR(H.SAMPLE_TIME, 'YYYY-MM-D HH24:MI') AS SAMPLE_TIME,
      H.INSTANCE_NUMBER
    FROMDBA_HIST_ACTIVE_SESS_HISTORY H
    JOINCDB_PDBS C
    ONC.PDB_ID = H.P1
    ANDH.EVENT = 'resmgr: I/O rate limit'
    ORDER BY 4;

![20180516172207790][]

二、内存资源隔离

在12cR2的多租户环境中，PDB的SGA使用情况可能会很不均衡，有些PDB占用了大量的SGA内存，导致某些PDB得不到足够的SGA，进而影响性能。在12cR2的多租户环境中，可以控制和监控每个PDB的主机的内存情况。

## 丨满足条件 ##

要控制每个PDB内存使用，下面两个条件必须满足：

*  CDB$ROOT中初始化参数NONCDB\_COMPATIBLE保持为默认的FALSE。
 *  CDB$ROOT中初始化参数MEMORY\_TARGET没有设置或设置为0，关闭内存自动管理，这是我们期待的。

## 丨管理PDB的SGA ##

*  SGA\_TARGET参数控制PDB使用的最大SGA大小，在PDB中，SGA\_TARGET必须要小于或等于CDB$ROOT中的SGA\_TARGET
 *  SGA\_MIN\_SIZE参数控制PDB最小SGA大小，SGA\_MIN\_SIZE参数的设置指导如下：
    
    1.SGA\_MIN\_SIZE值必须要小于CDB$ROOT中SGA\_TARGET的值50%
    
    2.SGA\_MIN\_SIZE值必须要小于PDB中SGA\_TARGET值的50%
    
    3.所有PDB的SGA\_MIN\_SIZE值总和必须要小于CDB$ROOT中SGA\_TARGET的值50%
    
    注意：只有当CDB$ROOT中SGA\_TARGET为非0值时，PDB中的SGA\_TARGET和SGA\_MIN\_SIZE才生效。

命令如下：

ALTER SESSION SET CONTAINER=PDB1;
    ALTER SYSTEM SET SGA_TARGET = 1500M SCOPE = BOTH;
    ALTER SYSTEM SET SGA_MIN_SIZE = 500M SCOPE = BOTH;

对于更细致的控制，也可以设置PDB的DB\_CACHE\_SIZE和SHARED\_POOL\_SIZE。

###  ###

## 丨管理PDB的PGA ##

在PDB级别上设置PGA\_AGGREGATE\_TARGET和PGA\_AGGREGATE\_LIMIT可以控制某个PDB的PGA使用情况。

PGA\_AGGREGATE\_TARGET是目标值，PGA\_AGGREGATE\_LIMIT是限制值。如果PGA使用量达到PGA\_AGGREGATE\_LIMIT这个限制值，会话就会报错：

altersession set container=PDB1;
    ALTERSYSTEM SET PGA_AGGREGATE_LIMIT = 500M SCOPE = BOTH;
    ALTERSYSTEM SET PGA_AGGREGATE_TARGET = 300M SCOPE = BOTH;

## 丨监控PDB的内存使用 ##

以下两个视图用于监控PDB的内存使用情况

![20180516172412672][]

历史使用信息可以参考视图：DBA\_HIST\_RSRC\_PDB\_METRIC

下面说明内存组件在数据库中设置时需要满足的条件。

如下参数可以控制pdb的内存使用，如果当前pdb设置了参数，那么就控制当前pdb使用的内存大小，如果一个或者多个参数被设置了，请确保其他pdb或者cdb有足够的内存使用。

![201805161724427][]

三、CPU资源隔离

数据库中，不同的PDB对主机CPU资源使用要求不同，那么我们就可以使用CDB resourceplans来管理不同pdb对CPU资源的使用。

###  ###

## 丨CDB Resource Plans ##

PDB数量很多的情况下，使用这种CDB级别的资源计划对每个PDB进行资源限制会很麻烦。在12cR2版本中，引入了PDB Performance profile特性，来使一组PDB使用相同的resource plan，而不是一个个PDB进行配置。一些资源需求相同的PDB，可以创建一个performance profile，这些PDB只要设置一下DB\_PERFORMANCE\_PROFILE初始化参数，就可以使用相同的性能配置。

#### 创建PDB性能配置的CDB资源计划 ####

#### 创建CDB资源计划：woqucdb\_plan。里面包括PDB performance profile，gold、silver、bronze。 ####

##### 1）创建pending area #####

在CDB$ROOT中

exec DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_PENDING_AREA();

This proceduremakes changes to resource manager objects.

All changes tothe plan schema must be done within a pending area. The pending area can bethought of as a "scratch" area for plan schema changes. The administratorcreates this pending area, makes changes as necessary, possibly validates thesechanges, and only when the submit is completed do these changes become active.

##### 2）创建CDB资源计划 #####

计划的名字是woqucdb\_plan

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_CDB_PLAN(
    plan => 'woqucdb_plan',
    comment => 'CDB resource plan for woqucdb');
    END;
    /

##### 3）创建PDB Performance profile #####

创建PDBprofile, gold

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_CDB_PROFILE_DIRECTIVE(
    plan => 'woqucdb_plan,
    profile => 'gold',
    shares => 3,
    utilization_limit => 100,
    parallel_server_limit => 100);
    END;
    /

创建PDBProfile, silver

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_CDB_PROFILE_DIRECTIVE(
    plan => 'newcdb_plan',
    profile => 'silver',
    shares => 2,
    utilization_limit => 40,
    parallel_server_limit => 40);
    END;
    /

创建PDBProfile, bronze

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_CDB_PROFILE_DIRECTIVE(
    plan => 'newcdb_plan',
    profile => 'bronze',
    shares => 1,
    utilization_limit => 20,
    parallel_server_limit => 20);
    END;
    /

##### 4）更新默认的PDBdirective #####

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER.UPDATE_CDB_PROFILE_DIRECTIVE(
    plan=> 'woqucdb_plan',
    profile=> 'gold',
    new_shares=> 1,
    new_utilization_limit=> 10,
    new_parallel_server_limit=> 20);
    END;
    /

##### 5）更新自动PDB directive #####

使用UPDATE\_CDB\_AUTOTASK\_DIRECTIVE

##### 6）校验pending area #####

execDBMS_RESOURCE_MANAGER.VALIDATE_PENDING_AREA();

##### 7）提交pending area #####

execDBMS_RESOURCE_MANAGER.SUBMIT_PENDING_AREA();

##### 8）启用CDB资源管理 #####

在CDB$ROOT中

ALTERSYSTEM SET RESOURCE_MANAGER_PLAN = 'woqucdb_plan' scope=both;

##### 9）在PDB中设置performanceprofile #####

altersession set container=PDB1;
    altersystem set db_performance_profile='gold' scope=spfile;
    altersession set container=PDB2;
    altersystem set db_performance_profile='silver' scope=spfile;
    altersession set container=PDB3;
    altersystem set db_performance_profile='bronze' scope=spfile;

重启PDB

conn/as sysdba
    alterpluggable database all close immediate;
    alterpluggable database all open;

也可以在PDB中一个个单独设置并重启

altersession set container=PDB4;
    altersystem set db_performance_profile=gold scope=spfile;
    alterpluggable database close immediate;
    alterpluggable database open;

##### 10）检查PDB的参数 #####

altersession set container=CDB$ROOT;
    selectinst_id, name, con_id, value, ispdb_modifiable from gv$system_parameter2 wherename = 'db_performance_profile' order by 1,2,3,4;

![20180516173008561][]  
11）检查PDB的资源管理设置

altersession set container=CDB$ROOT;
    selectp.name,shares,utilization_limit,parallel_server_limit,profile from v$rsrc_planr,v$pdbs p where r.con_id = p.con_id;

![20180516173056408][]

我们只需要在相应的pdb中设置db\_performance\_profile初始化参数即可让当前的PDB使用哪个profile了。

###  ###

## 丨指令中的share参数意义 ##

### DBMS\_RESOURCE\_MANAGER.CREATE\_CDB\_PLAN\_DIRECTIVE中shares来明确给PDB的共享值。多个PDB可以共用这一个profile。 ###

![20180516173126596][]

the total number of shares is seven (3 plus 3 plus 1).

The salespdb andthe servicespdb PDBare each guaranteed 3/7th of the resources, while the hrpdb PDB isguaranteed 1/7th of the resources. However, any PDB can use more than theguaranteed amount of a resource if there is no resource contention.

PDB的资源限制，我们既可以设置CDB resource plan同样也可以设置pdb的初始化参数控制，两者皆可。当PDB数据很多时，更建议使用CDB resource plan结合pdb performance profile使用。

![20180516173201166][]

## 丨默认performance profile ##

我们可以通过show parameter 命令查看当前pdb的performance profile，如果是空值的话，即为默认的performanceprofile。默认的performance profile中，shares值默认为1，utilization\_limit和parallel\_server\_limit都为100，也就是说不对当前的pdb做任何的有关cpu资源的限制。

![20180516173233588][]

#### 更改默认performance profile ####

我们可以用下面的过程来更改默认的指令。

BEGIN
    DBMS_RESOURCE_MANAGER. UPDATE_CDB_DEFAULT_DIRECTIVE (
    PLAN =>'newcdb_plan',
    NEW_COMMENT => 'CDB resourceplan for newcdb1',
    NEW_SHARES => 3,
    NEW_UTILIZATION_LIMIT => 100,
    NEW_PARALLEL_SERVER_LIMIT => 100);
    END;
    /

当一个PDB从CDB中拔出时，相应的指令默认保留，当这个PDB迁移回来，它就会继续使用这个指令。除非手工删除。

![20180516173322580][]

上图说明默认的pdb指令share值为1，utilization\_limit为50%，parallel\_server\_limit 是50%，当pdb没有指定指令时，例如marketingpdb和testingpdb就会使用默认的performance profile，因此marketingpdb和testingpdb每个都拿到1和cpu使用的50%。

一个指令可以给多个PDB使用，但是一个PDB不能用多个指令。

四、PDBLockdown Profiles

除了IO、内存、CPU之外，还有一些限制，比如：限制在pdb中的操作命令，我们可以创建一个lockdown profile来限制对当前PDB的操作，增强某些操作的安全性。

###  ###

## 丨关于PDB Lockdown Profiles ##

以下通过一个简单的测试来看看这个特性的基本功能。 首先在CDB root下创建一个profile，这个profile将对全局可用，并且需要：

###  ###

## 丨创建PDB Lockdown Profile ##

SQL> connect / as sysdba
    Connected.
    
    SQL> CREATE LOCKDOWN PROFILE woqutech;
    Lockdown Profile created.
    
    SQL> ALTER LOCKDOWN PROFILE woqutechDISABLE STATEMENT  = ('ALTER SYSTEM');
    Lockdown Profile altered.

连接到PDB WXH,在PDB级别启用lockdown profile :

###  ###

## 丨使PDB Lockdown Profile生效 ##

SQL> alter session set container = wxh;
    Connected.
    
    SQL> ALTER SYSTEM SET PDB_LOCKDOWN =woqutech;
    System altered.

测试一下，可以看到所有的ALTER SYSTEM的操作都被禁用了：

![20180516173512287][]

![20180516173538363][]

LOCKDOWN PROFILE可以限制到非常细粒度的权限，比如以下限制仅仅限制用户执行ARCHIVE LOG和CHECKPOINT操作。

SQL> connect / as sysdba
    Connected.
    SQL> alter lockdown profile woqutechenable statement = ('ALTER SYSTEM') clause all except = ('ARCHIVE LOG','CHECKPOINT');
    Lockdown Profile altered.

现在测试一下，可以看到在PDB上，限制精确的生效，CHECKPOINT操作不允许被执行：

SQL>alter session set container = wxh;

![20180516173642436][]

禁止当前PDB所有的alter system语句

ALTER LOCKDOWN PROFILE woqutech DISABLESTATEMENT  = ('ALTER SYSTEM');

禁止除了altersystem flush shared\_pool外的所有altersystem 语句。

ALTER LOCKDOWN PROFILE woqutech ENABLESTATEMENT = ('ALTER SYSTEM') clause = ('flush shared_pool');

禁止PDB中XDB protocols(FTP, HTTP, HTTPS)的使用

ALTER LOCKDOWN PROFILE woqutech DISABLEFEATURE = ('XDB_PROTOCOLS')

除了特定的权限，还可以对某些数据库功能特点进行限制，比如调用和执行UTL\_HTTP 和 UTL\_TCP 包可能是高风险的，那么以下的PROFILE设置可以禁用这些特性：

SQL> alter lockdown profile woqutechdisable feature = ('UTL_HTTP', 'UTL_TCP');
    Lockdown profile altered.
    SQL> conn system/oracle@woqu
    Connected.
    SQL> declare
    2    l_request   utl_http.req;
    3    l_response  utl_http.resp;
    4begin
    5    l_request :=utl_http.begin_request('http://www.woqutech.com');
    6    l_response :=utl_http.get_response(l_request);
    7end;
    8/
    declare
    *
    ERROR at line 1:
    ORA-29273: HTTP request failed
    ORA-01031: insufficient privileges
    ORA-06512: at "SYS.UTL_HTTP",line 380
    ORA-06512: at "SYS.UTL_HTTP",line 1127
    ORA-06512: at line 5

## 丨删除PDB Lockdown Profile ##

DROP LOCKDOWN_PROFILE woqutech;

[20180516172026823]: /images/20220524/c689630ead1f452cb7d88396185763a4.png
[20180516172120262]: /images/20220524/0e3bd68a322a45c993a909b391f53476.png
[20180516172207790]: /images/20220524/eed0590b44654a4c8d24c90f75d10a4c.png
[20180516172412672]: /images/20220524/76432465f02143549658d0bbc96b0fe4.png
[201805161724427]: /images/20220524/1f83a09cfdbd4369b3c4361fbefd2d18.png
[20180516173008561]: /images/20220524/8edc4c0146c84ee685a6622009aba5d7.png
[20180516173056408]: /images/20220524/af1e7553dd634f19bd28bcda9b1d4916.png
[20180516173126596]: /images/20220524/ac676ccada83449985b8a856ff0e4d7d.png
[20180516173201166]: /images/20220524/2aad55fa07294337a05d851a570fbb07.png
[20180516173233588]: /images/20220524/ce7169e6fc8749a08b71c5bd8fe35312.png
[20180516173322580]: /images/20220524/92bb5c3de3a542b2a1cdd3ce77a9eb9e.png
[20180516173512287]: /images/20220524/b4d403e6a1d34e1fa5ec36d1b2a9b5d0.png
[20180516173538363]: /images/20220524/f5af0510f7834b1b901a802b5fddac20.png
[20180516173642436]: /images/20220524/1c3bef4bbeca46508db103994ae5be3a.png