字符设备、块设备、裸设备、RAW设备

字符设备、块设备、裸设备、RAW设备  
第一，字符设备是指在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备，例如键盘，打印机等。请注意，以字符为单位并不一定意味着是以字节为单位，因为有的编码规则规定，1个字符占16比特，合2个字节。 

在UNIX系统中，字符设备以特别文件方式在文件目录树中占据位置并拥有相应的i结点。i结点中的文件类型指明该文件是字符设备文件。可以使用与普通文件相同的文件操作命令对字符设备文件进行操作，例如打开、关闭、读、写等。 

当一台字符型设备在硬件上与主机相连之后，必须为这台设备创建字符特别文件。操作系统的mknod命令被用来建立设备特别文件。例如为一台终端创建名为/dev/tty03的命令如下(设主设备号为2，次设备为13，字符型类型标记c)： 

mknod /dev/tty03 c 2 13 

此后，open, close, read, write等系统调用适用于设备文件/dev/tty03。 

设备与驱动程序的通信方式依赖于硬件接口。当设备上的数据传输完成时，硬件通过总线发出中断信号导致系统执行一个中断处理程序。中断处理程序与设备驱动程序协同工作完成数据传输的底层控制。 


第二，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。 
第三，RAW设备（同2，就是指裸设备）