概述
I/O子系統是ORACLE資料庫的一個重要組成部分，因為I/O操作是貫穿資料庫管理全過程，它操作的對象包括日誌、表、索引、數據字典、以及一些排序、undo操作等等，每個資料庫讀取或者寫入磁碟上的數據，都會產生磁碟IO，可以這麼說一個正常業務的資料庫系統，80%的性能消耗都與IO有關，相對於網絡、CPU、內存等其他硬體的迅猛發展，磁碟的讀寫速度的發展卻相對滯後，這也導致許多業務性能瓶頸集中在有限的磁碟IO上,一旦出現IO瓶頸導致的性能問題，表現為CPU有時候會花大部分的時間等待IO操作，我們把這種情況稱為IO密集性（I/O-bound）系統。
一、IO相關概念
在對存儲性能進行評估之前，我們先了解幾個關於IO的指標概念。
1、IOPS(I/OOperations Per Second):
是用來計算I/O流中每個節點中每秒傳輸的數量,表示每秒進行讀寫(I/O)操作的次數，多用於評估衡量存儲隨機訪問的性能。
IOPS通常對於小I/O，且傳輸I/O的數量比較大的情況下，是一個最主要的衡量指標。例如，典型的OLTP系統中，高的IOPS則意味相同時間內更多的資料庫事務可以被存儲系統處理。
2、IO響應時間（latency）：
指內核對磁碟發出一個讀或者寫的IO命令，到內核接收到回應的時間。
3、吞吐量（Throughput）:
計算每秒在I/O流中傳輸的數據總量。這個指標，在大多數的磁碟性能計算工具中都會顯示，最簡單的在Windows文件拷貝的時候，就會顯示MB/s，吞吐量衡量對於大I/O，特別是傳輸一定數據的時候最小化耗時非常有用，例如，備份數據的時候，在備份作業中，我們通常不會關心有多少I/O被存儲系統處理了，而是完成備份總數據的時間多少。
以上三個指標基本上能夠衡量存儲的IO性能，其中IOPS和吞吐量是越大越好，IO響應時間當然是越短越好。
二、IO校準
存儲整體性能主要由一系列關鍵組件層共同作用，包括HBA、Storage Switches、Storage Array和Physical Disks。這些對象共同合力，才能形成系統整體的IO能力有IO整體性能，通過Oracle的I/O校準功能，我們能夠評估存儲的整體性能，並判斷和確認I/O性能問題是否由資料庫或存儲系統造成的。不同於其他藉助外部I/O評估工具，Oracle的I/O校準功能的原理是資料庫隨機使用其數據文件訪問存儲，這樣產生的結果能更加真實的反映資料庫訪問存儲的實際性能，它可以幫助計算出當前存儲最大的IOPS和吞吐量，要使用這個特性必須滿足以下條件：
資料庫版本為11g
操作用戶必須要有sysdba權限
資料庫參數timed_statistics必須是true
必須允許IO異步，但用的是文件系統，可以通過設置FILESYSTEMIO_OPTIONS參數為setall
1、確保數據文件允許異步IO，可以通過下面的SQL語句確認：
COL NAME FORMAT A80
SELECT NAME,ASYNCH_IO FROM V$DATAFILE F,V$IOSTAT_FILE I WHERE F.FILE#=I.FILE_NO AND FILETYPE_NAME='Data File';
--啟動異步IO
show parameter disk_asynch_io
show parameter filesystemio_options
--當前使用的是文件系統，因此需要將filesystemio_options設置為asynch，才能開啟異步io：
ALTER SYSTEM SET FILESYSTEMIO_OPTIONS = ASYNCH SCOPE=SPFILE;
--重啟資料庫
2、I/O校準原理
I/O校準是通過調用Oracle內部dbms_resoure_manager.cakibrate_io包來獲取，其發出一系列I/O密集型的只讀工作量到資料庫文件，通過這些操作確定存儲的最大IOPS(每秒IO請求數)和存儲每秒能夠執行的吞吐量MBPS(兆位元組每秒I/O)。
I/O校準分為兩步：
第一步dbms_resource_manager.calibrate_io包按照數據文件塊大小隨機讀取的所有數據文件，通過持續的讀取操作能夠獲取存儲的最大IOPS（max_iops）,同時輸出校準期間的平均延遲（actual_latency），也可以通過輸入參數max_latency指定目標延遲（指定的最大可容忍資料庫塊大小的IO請求延遲的毫秒數）。
第二步是通過dbms_resource_manager.calibrate_io包按照1M大小持續讀取所有數據文件，這一步主要是為了獲取最大吞吐量這個重要的指標。
如果用戶能夠提供的num_physical_disks輸入參數可以使得I/O校準運行更準確，這個參數它指定在資料庫中存儲系統的物理磁碟的近似數，如果不清楚就輸1也行，認為只是一塊磁碟。
3、校準案例
執行DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO包：
SET SERVEROUTPUT ON
DECLARE
lat INTEGER;
iops INTEGER;
mbps INTEGER;
BEGIN
--DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO (,, iops,mbps, lat);
DBMS_RESOURCE_MANAGER.CALIBRATE_IO (2, 10,iops, mbps, lat);
DBMS_OUTPUT.PUT_LINE ('max_iops = ' || iops);
DBMS_OUTPUT.PUT_LINE ('latency = ' || lat);
dbms_output.put_line('max_mbps = ' || mbps);
end;
/
校準的操作很簡單，但是在運行時需要注意以下幾點事項：
同一時間只能運行一個IO校準過程，千萬不要並行運行，如果同時運行，I/O校準將不能正常執行；
因過程執行對IO消耗非常大，請確保實例在空閒狀態下執行；
如果是RAC環境，要確保所有節點實例都是啟動狀態；
過程包中的num_physical_disks輸入參數是可選的。磁碟數不用太準確，輸入個近似值這樣可以使得校準更快、更準確。
最後在I/O校準過程中，你可以在v$io_calibration_status視圖查看校準狀態。在I/O校準成功後，可以在dba_rsrc_io_calibrate表查看校準結果.
通過v$io_calibration_status可以查看執行狀態，可以看到進程正在執行，如下
select * from v$io_calibration_status
在DBA_RSRC_IO_CALIBRATE視圖中，可以查詢到本次IO校準的各個性能指標值如下，本次測試的存儲性能，每秒持續讀取數據塊請求的最大數量（max_iops）為516，每秒最大可讀取（max_mbps）為135mbps,單個進程每秒最大可讀取（max_pmbps）為84mbps，讀取數據塊請求出現有5次延遲(latency)
select * from DBA_RSRC_IO_CALIBRATE;
注意：同樣的IO校準執行2次，結果也可能有差異，不可能幾次執行結果100%相同，這是因為存儲性能涉及的因素非常多，比如當時存儲的繁忙狀態、溫度、IO請求等，這些都會對校準有細微的影響，但是總的範圍還是不會有太大的出入。
三、性能判斷
通過校準我們得到了一些指標，那麼怎樣的存儲性能才是滿足業務需求的呢？嚴格意義上說，當然是IOPS越大，吞吐量越大越好，但是成本也會增加，因此實際情況下還是要根據用戶業務的實際情況判斷，合適就可以了。用戶的IO需求可以通過業務高峰期AWR報告進行查看，通過生成業務高峰期的AWR報告，查看報告中的other instance activity stats這部分內容獲取，以某用戶的AWR性能報告為例，重點關注這幾個指標[physical read total IO requests],[ physical read total bytes],[ physical write total IO requests],[ physicalwrite total IO requests]每秒的值，因為IO校準也是以每秒為單位的統計。
我們可以計算出物理讀和寫每秒總的請求為320.34+135.65≈456次，物理讀和寫的每秒的大小為64,892,462.30/1024/1024+11,867,839.59/1024/1024≈73.2mbs=585.6mbps,有了這個參照，那我們存儲校準的最大IOPS就應該不能低於456，每秒的吞吐量也不能低於585.6mbps,如果IO校準接近或者小於這個值就證明存儲性能出現了嚴重的瓶頸，例如我們測試用的機器就無法滿足這個用戶的IO性能需求，需要考慮提升性能以滿足業務的需要。
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