linux中裸设备的概念

裸设备，也叫裸分区（原始分区），是一种没有经过格式化，不被unix通过文件系统来读取的特殊字符设备。本文收集裸设备和oracle问答20例。
　　 1．什么叫做裸设备？
　　 裸设备，也叫裸分区（原始分区），是一种没有经过格式化，不被unix通过文件系统来读取的特殊字符设备。它由应用程序负责对它进行读写操作。不经过文件系统的缓冲。
　　 2．如何辨别裸设备？
　　 在unix的/dev 目录下，有许多文件，其中有两个大类：字符设备文件和块设备文件。
　　字符设备特殊文件进行i/o操作不经过操作系统的缓冲区，而块设备特殊文件用来同外设进行定长的包传输。字符特殊文件与外设进行i/o操作时每次只传输一个字符。而对于块设备特殊文件来说，它用了cache机制，在外设和内存之间一次可以传送一整块数据。裸设备使用字符特殊文件。在/dev 目录下，你可以看到许多这样的文件。
　　 3．使用裸设备的好处
　　因为使用裸设备避免了再经过unix操作系统这一层，数据直接从disk到oracle进行传输，所以使用裸设备对于读写频繁的数据库应用来说，可以极大地提高数据库系统的性能。当然，这是以磁盘的 i/o 非常大，磁盘i/o已经称为系统瓶颈的情况下才成立。如果磁盘读写确实非常频繁，以至于磁盘读写成为系统瓶颈的情况成立，那么采用裸设备确实可以大大提高性能，最大甚至可以提高至40％，非常明显。
　　 而且，由于使用的是原始分区，没有采用文件系统的管理方式，对于unix维护文件系统的开销也都没有了，比如不用再维护i-node，空闲块等，这也能够导致性能的提高。
　　 4．如何决定是否应该使用裸设备？
　　判断是否使用裸设备要从以下方面进行考虑：首先，数据库系统本身需要已经被比较好的经过了优化。优化是一门很有些技术的话题，很难简单地讲述。其次，使用 unix命令来辨别是否存在磁盘读写瓶颈。比如unix的vmstat, sar 等命令都可以较好的进行鉴别。如果决定采用裸设备，需要磁盘上还有空闲的分区。否则，就要新添磁盘，或者对原有系统重新规划。
　　 5．什么系统必须使用裸设备？
　　 如果使用了oracle 并行服务器选项，则必须采用裸设备来存放所有的数据文件，控制文件，重做日志文件。只有把这些文件放到裸设备上，才能保证所有oracle 实例都可以读取这个数据库的文件。这是由unix操作系统的特性决定的。
　　 还有一种情况是，如果你想使用异步i/o，那么在有些unix上也必须采用裸设备。这个需要参考具体unix的相关文档。
6．能够使用一个磁盘的第一个分区作为裸设备吗？
　　 可以，但是不推荐。在unix的比较旧的版本是银行，磁盘的第一个分区常常包含这个磁盘的一些信息，以及逻辑卷的一些控制信息。若这些部分被裸设备覆盖的话，磁盘就会变得不可识别，导致系统崩溃。
　　 较新的unix版本不会发生这样的情况，因为它们采用了更复杂的技术来管理磁盘，逻辑卷的一些信息。
　　 但是，除非很确信不要使用磁盘的第一个分区来作为裸设备。
　　 7．我可以把整个裸设备都作为oracle的数据文件吗？
　　 不行。必须让数据文件的大小稍微小于该裸设备的实际大小。至少要空出两个oracle块的大小来。
　　 8．裸设备应该属于那个用户？
　　 应该由root来创建裸设备，然后再分配给oracle用户以供使用。同时还要把它归入oracle用户所在的那个组里边（通常都是dba）。
　　 9．在创建数据文件时如何指定裸设备？
　　 和普通文件没有什么太大的区别，一样都是在单引号里边写上裸设备的详细路径就可以了。举一个例子：要在创建一个表空间，使用两个裸设备，每个分别为30m的大小，oracle块的大小为4k，可以用下面的命令：
　　 create tablespace raw_ts
　　 datafile @#/dev/raw1@# size 30712k
　　 datafile @#/dev/raw2@# size 30712k;
　　 10.oracle块的大小和裸设备有什么关系吗？
　　 oracle会必须是裸设备上物理块大小的倍数。
　　 11．如何在裸设备上进行备份？
　　 在裸设备上，不能使用unix实用程序来进行备份，唯一的办法是使用最基本的unix命令：dd来进行备份。比如：dd if=/dev/raw1 of=/dev/rmt0 bs=16k。dd的具体语法可以参考unix手册，或者联机帮助。你也可以先用dd把裸设备上的数据文件备份到磁盘上，然后再利用unix实用程序进一步处理。
　　 12．如果我没有使用oracle并行服务器选项，我可以在数据库上让一部分数据文件使用文件系统，另一部分使用裸设备吗？
　　 可以。但是这样的话，会使备份过程更加复杂。
13．我应该把联机重做日志文件放到裸设备上吗？
　　 这是一个极好的选择。联机重做日志文件是写操作非常频繁的文件，放到裸设备上非常合适。如果你使用了并行服务器选项，那么联机重做日志文件必须放到裸设备上面。
　　 14．可以把归档日志文件放到裸设备上吗？
　　 不行。归档日志文件必须放到常规的unix文件系统上面，或者直接放到磁带上面去。
　　 15．我可以在裸设备上边放置多个数据文件吗？
　　 不行。所以你必须在设置裸设备时非常小心。太小的话，会导致空间很快用完，太大的话，空间就白白浪费了。
　　 16．因应该把几个裸设备放到同一个物理磁盘上吗？
　　 这样做不好。因为使用裸设备就是为了提高磁盘读写速度。而把多个裸设备放到同一个物理磁盘上会导致读写竞争，这样对于提高i/o速度是不利的。应该尽量分散裸设备到不同的物理磁盘上，最好是分散到不同的磁盘控制器上。这是最佳选择。
　　 17．需要把所有裸设备都定义成同样的大小吗？
　　 这不是必须得，但是划分成同样的大小对于管理数据库比较有利。
　　 18．为了在unix上使用裸设备，我需要改变unix核心参数吗？
　　 不需要。但可以选择减小缓冲区的大小，如果没有别的应用也在同一台unix机器上运行。因为运用了裸设备以后，不再使用unix的系统缓冲区。
　　 19．为了提高读写速度，在操作系统级别上，还有什么办法可以采取吗？
　　 使用raid（廉价冗余磁盘阵列）也是非常有效的办法，尤其实那种读写非常频繁的系统。
　　 20．在考虑了以上所有方面后，还能有什么办法可以提高性能的吗？
　　 这就需要对oracle 进行优化，并且购买更多的磁盘和磁盘控制器，来分散i/o到不同的磁盘上。

补充：

1、什么裸设备？字符设备？块设备？
裸设备：也叫裸分区（原始分区），是一种没有经过格式化，不被Unix/Linux通过文件系统来读取的特殊字符设备。裸设备可以绑定一个分区，也可以绑定一个磁盘。
字符设备：对字符设备的读写不需要通过OS的buffer。它不可被文件系统mount。
块设备：对块设备的读写需要通过OS的buffer，它可以被mount到文件系统中。

2、一个系统可以有多少个裸设备？
这个与linux的版本相关，在旧版本中，最多只可以有256个裸设备，Linux 4下做多可以绑定8192个裸设备。
但是在linux下，最多只能有255个分区，所以，如果用裸设备绑定分区，最多只能绑定255个裸设备。
如果是用lvm，则没有这个限制。

3、Linux下单个磁盘最多可以有多少个分区？
15个。3个主分区 + 1个扩展分区 + 11个逻辑分区。
建议的分区方法是：先分3个主分区，第四个分区为扩展分区，然后在扩展分区中再分成11个逻辑分区。
注意，裸设备不要绑定在扩展分区上。

4、linux下是否需要绑定裸设备？unix呢？
linux下如果需要使用裸设备，则需要手工进行绑定。
unix下则不用。

因为Unix中每一个块设备都会有一个对应的字符设备用于非缓存(unbuffered)I/O,这就是他对应的裸设备了。
而Linux中rawio的则实现了一套非绑定(unbound)的裸设备/dev/rawN或者/dev/raw/rawN和一个控制设备 /dev/rawct用来把他们绑定到块设备上。所以当需要使用一个裸设备的时候，就需要把他和一个真实存在的块设备对应起来，这一个步骤实际上就是完成 了Unix里的自动对应一个非缓存字符设备。

5、linux如何绑定裸设备？
两种方式：
1）命令绑定
raw /dev/raw/raw[n] /dev/xxx
其中n的范围是0-8191。raw目录不存在可以创建。
执行这个命令，就会在/dev/raw下生成一个对应的raw[n]文件
用命令方式绑定裸设备在系统重启后会失效。

2）修改文件
修改/etc/sysconfig/rawdevices文件如下，以开机时自动加载裸设备，如：
/dev/raw/raw1 /dev/sdb1
这种方式是通过启动服务的方式来绑定裸设备。

也可以把这个命令写在/etc/rc.local上，使每次启动都执行这些命令。

6、如何把裸设备作为oracle数据文件？有什么需要注意的？
1）绑定裸设备
参考上文
2）改变裸设备属主
两种方法：
. 把命令卸载/etc/rc.local上
chown oracle:oinstall /dev/raw/raw1
. 修改/etc/udev/permissions.d/50-udev.permissions文件
将/etc/udev/permissions.d/50-udev.permissions的113行
从
raw/*:root:disk:0660
修改为
raw/*:oracle:oinstall:0660

这个的意思是修改裸设备的默认属主为oracle:oinstall，默认的mode是0660。

如果是用lvm，也需要把逻辑卷绑定到裸设备上，过程和绑定到普通分区类似。

7、使用裸设备作为oracle数据文件有什么需要注意的？
使用裸设备作为oracle的数据文件必须注意以下几点：
1）一个裸设备只能放置一个数据文件
2）数据文件的大小不能超过裸设备的大小
如果是日志文件，则裸设备最大可用大小=裸设备对应分区大小 - 1 * 512 （保留一个redo lock）
如果是数据文件，则裸设备最大可用大小=裸设备对应分区大小 - 2 * db_block_size（保留两个block）
为了简单起见，对所有的文件设置称比裸设备小1M即可。
3）数据文件最好不要设置称自动扩展，如果设置称自动扩展，一定要把maxsize设置设置为比裸设备小

8、是否可以直接用逻辑卷作为oracle数据文件？
linux下oracle不能直接把逻辑卷作为裸设备，也要进行绑定。unix下就不需要。

9、如何知道当前绑定了什么裸设备？
rqw -qa命令列出当前绑定的所有裸设备。

10、如何知道某个裸设备的大小
比较笨的办法是，找出看裸设备对应的是那个实际的块设备，然后用fdisk -l /dev/[h,s]dXN看那个块设备的大小就好了。
比较简单的办法是用blockdev命令来计算，如：
#blockdev --getsize /dev/raw/raw1
11718750
11718750表示有多少OS BLIOCK。
一般一个OS BLOCK大小是512字节，所以11718750*512/1024/1024/1024 = 5722(m) 就是裸设备的大小。

11、数据库中可以同时以文件和裸设备作为数据文件吗？
可以。甚至在同一个表空间中，也可以部分数据文件用文件系统，部分文件用裸设备。
但是不建议这样做，因为会增加管理的复杂度。

12、可以把至于裸设备的数据文件设成自动扩展吗？
可以，但同时要设置maxsize，且maxsize不能超过：裸设备大小 - 2*db_block_size

13、如何修改裸设备的默认权限
两种方法：
1）要修改/etc/rc.d/rc.local文件,加入如下:
chown root:oinstall /dev/raw/raw1
chown root:oinstall /dev/raw/raw2
chown root:oinstall /dev/raw/raw3
...
chmod 660 /dev/raw/raw1
chmod 660 /dev/raw/raw2
chmod 660 /dev/raw/raw3
...

2）实际上还有更简单的方法就是,修改/etc/udev/permissions.d/50-udev.permissions文件:
raw/*:root:disk:0660
为
raw/*:root:oinstall:0660

这样就可以了!

14、如何取消裸设备的绑定
用raw把major and minor设成0就可以取消裸设备的绑定。如：
raw /dev/raw/raw1 0 0
这个命令取消绑定裸设备的绑定，/dev/raw/raw1会被删除

15、裸设备可以绑定的对象可以什么？
可以绑定整个没有分区的硬盘、可以绑定硬盘的某个分区、可以绑定逻辑卷等。