ASM架构基础与核心概念
第一部分：ASM架构总览
1.1 ASM设计哲学
Oracle Automatic Storage Management（ASM）的核心设计目标：
- 简化存储管理：替代传统文件系统和卷管理器
- 自动负载均衡：数据自动分布到所有可用磁盘
- 高可用性：内置镜像和故障转移机制
- 性能优化：条带化和直接I/O路径
1.2 ASM体系结构
应用层：Oracle数据库实例
↓
接口层：ASM客户端（ASMB、RBAL）
↓
服务层：ASM实例
↓
存储层：ASM磁盘组（Disk Groups）
第二部分：核心组件详解
2.1 ASM实例
特殊用途的Oracle实例，不包含数据字典，主要功能：
- 管理磁盘组元数据
- 协调磁盘重新平衡
- 提供文件布局服务
关键后台进程：
-- RBAL：磁盘组协调器
-- ASMB：与数据库实例通信
-- GMON：磁盘组监控
-- OSM0：重新平衡从进程
2.2 磁盘组（Disk Groups）
ASM管理的最高层级存储单元，特性：
- 逻辑磁盘集合
- 统一的存储池
- 独立的冗余策略
创建语法示例：
CREATE DISKGROUP dg_data EXTERNAL REDUNDANCYDISK '/dev/sdb1', '/dev/sdc1', '/dev/sdd1'ATTRIBUTE 'au_size' = '4M';命令参数说明
EXTERNAL REDUNDANCY表示不提供ASM镜像保护，依赖底层存储系统提供冗余DISK子句列出要包含在磁盘组中的磁盘设备路径ATTRIBUTE 'au_size'设置分配单元大小为4MB（默认为1MB）
2.3 分配单元（Allocation Units）
ASM空间分配的基本单位：
- 默认大小：1MB（可配置1, 2, 4, 8, 16, 32, 64MB）
- Exadata默认：4MB
- 磁盘组级别属性，非全局设置
AU大小影响：
-- 大AU优势：大文件性能更好，元数据开销更小
-- 小AU优势：空间利用率更高，适合小文件
第三部分：数据分布机制
3.1 条带化策略
双重条带化机制：
3.1.1 精细条带（Fine-grained）
- 条带大小：128KB
- 适用场景：控制文件、在线重做日志
- 优势：减少小I/O延迟
3.1.2 粗粒度条带（Coarse-grained）
- 条带大小：等于AU大小
- 适用场景：数据文件、临时文件
- 优势：大I/O吞吐量高
3.2 文件与区映射
文件组织结构：
文件（File）
↓
虚拟区（Virtual Extents）
↓
物理区（Physical Extents）
↓
分配单元（Allocation Units）
可变大小区特性：
-- 0-19,999区：1倍AU大小
-- 20,000-39,999区：4倍AU大小
-- 40,000+区：16倍AU大小
-- 优势：减少大文件的元数据开销
第四部分：冗余与高可用
4.1 冗余级别
三种冗余策略：
4.1.1 外部冗余（External）
- 依赖硬件RAID保护
- 无ASM镜像开销
- 存储空间利用率100%
4.1.2 正常冗余（Normal）
- 双路镜像（2副本）
- 可容忍单磁盘故障
- 存储空间利用率50%
4.1.3 高冗余（High）
- 三路镜像（3副本）
- 可容忍双磁盘故障
- 存储空间利用率33%
4.2 故障组（Failure Groups）
智能镜像放置策略：
-- 创建故障组示例(NORMAL)
CREATE DISKGROUP dg_data NORMAL REDUNDANCYFAILGROUP fg1 DISK '/dev/sdb1', '/dev/sdc1'FAILGROUP fg2 DISK '/dev/sdd1', '/dev/sde1'
;
故障组设计原则：
- 同一故障组的磁盘共享单点故障风险
- 镜像副本必须放在不同故障组
- 建议故障组对应不同物理存储单元
第五部分：核心操作原理
5.1 文件创建过程
ASM文件创建流程：
- 数据库实例请求创建文件
- ASM实例分配初始区（extent）
- 返回文件句柄和区映射表
- 数据库实例直接访问存储
元数据交互最小化：
-- 文件打开后，数据库直接I/O
-- 仅元数据变更时需要ASM协调
-- 类似传统文件系统的inode概念
5.2 重新平衡（Rebalance）
自动数据重新分布：
触发条件：
- 添加/删除磁盘
- 磁盘resize操作
- 手动触发rebalance
三个阶段：
-- 阶段1：计划生成（几分钟）
-- 阶段2：区重定位（主要工作阶段）
-- 阶段3：磁盘压缩（优化数据位置）
Power控制：
-- 范围：1-1024（11gR2+）
-- 高power值：更快完成，更高资源消耗
-- 低power值：对业务影响小，执行时间长
示例：
ALTER DISKGROUP dg_data REBALANCE POWER 8;第六部分：实践配置指南
6.1 磁盘组创建最佳实践
容量规划：
-- 估算公式：所需空间 = 数据量 × 冗余因子
-- 外部冗余：因子=1.0
-- 正常冗余：因子=2.0
-- 高冗余：因子=3.0
-- 额外预留20%空间用于重新平衡
AU大小选择：
-- OLTP系统：1-4MB AU
-- DSS系统：8-16MB AU
-- Exadata：默认4MB，可调整
-- 大文件系统：考虑更大AU减少元数据
6.2 多路径配置
确保路径冗余：
# 检查多路径配置
multipath -ll
# 确认所有路径可见
asmcmd lsdsk --discovery
第七部分：监控与维护
7.1 关键监控视图
磁盘组状态监控：
SELECT name, state, type, total_mb, free_mb,usable_file_mb, required_mirror_free_mbFROM v$asm_diskgroup;磁盘状态检查：
SELECT disk_number, name, path, state, failgroupFROM v$asm_diskWHERE group_number = (SELECT group_numberFROM v$asm_diskgroupWHERE name = 'DG_DATA');总结
重点掌握：
- ASM架构核心：理解实例、磁盘组、AU的关系
- 数据分布原理：条带化、镜像、故障组的作用
- 监控维护：状态检查与监控视图
下一章预告：将深入ASM元数据结构和内部管理机制，包括磁盘头、FST、AT表等核心元数据组件的工作原理。
