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2008-10-28 18:17:13
Share nothing理论在数据库设计和优化中的实践应用
首先介绍share nothing概念。最早接触它是在 DataBaseManagentSystem一书的并行数据库章节中。
并行数据库要求尽可能的去并行执行数据库操作，从而提高性能。在并行计算体系结构实现中有很多可选的体系结构。包括：
share-memory：多个cpu共享同一片内存，cpu之间通过内部通讯机制（interconnection network）进行通讯；
share-disk ： 每一个cpu使用自己的私有内存区域，通过内部通讯机制直接访问所有磁盘系统。
Share-nothing： 每一个cpu都有私有内存区域和私有磁盘空间，而且2个cpu不能访问相同磁盘空间，cpu之间的通讯通过网络连接。3种体系结构如下图：
Share disk share nothing share memory
shared memory 体系结构的cpu之间通过主存进行通讯，具有很高的效率；但当更多的cpu被添加到主机上时，内存竞争contetion就成为瓶颈，cpu越多，瓶颈越厉害。Shared disk也存在同样问题，因为磁盘系统由 Interconnection Network 连接在一起。
Shared memory和shared disk的基本问题是interference：当添加更多的cpu，系统反而减慢，因为增加了对内存访问（memroy access）和网络带宽（network bandwidth）的竞争。这样shared nothing体系得到了广泛的推广。
Shared nothing体系是数据库稳定增长，当随着事务数量不断增加，增加额外的cpu和主存就可以保证每个事务处理时间不变。
总的来说，shared nothing降低了竞争资源的等待时间，从而提高了性能。反过来，如果一个数据库应用系统要获得良好的可扩展的性能，它从设计和优化上就要考虑shared nothing体系结构。Share nothing means few contention.它在oracle数据库设计和优化上有很多相同之处。
Share nothing 对数据库应用主要体现在多用户并行访问系统时候，优化数据库操作的response time上。如果数据库操作能够顺利获得所需要的资源，不发生等待事件，自然可以减少response time. 同时也体现在操作尽量少占用资源上，避免浪费时间在无用功上。
如Sequence的实现方式。如果使用 Sequence ，oracle可以缓存sequence，这样最小的降低多个Session获得唯一序列的竞争。如果设计为实体化表sequence value方式，每次获得sequence value都需要锁住纪录，这样产生了严重资源竞争，导致hot block.同时增加了Response time.
如过程的使用，也体现着share nothing原理。将多个sql 封装在存储过程中，避免了不必要的SQL*Net message from/to client， SQL*Net data from/to client 等等待事件。这体现了设计良好的应用使用最少的资源完成工作。
如在优化sql/表结构设计上，share nothing意味着降低查询的执行成本—— I/O和cpu usage.这主要体现在降低consistent gets上。
在物理设计上，share nothing体现在避免磁盘热点块，协调进程对磁盘的竞争，平衡磁盘利用率上。
自身设计上很多都体现了Share Nothing特性；在设计可扩展的数据库应用的时候也要注意到这点。
