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簡(jiǎn)介

大型機(jī)上運(yùn)行的程序作為歷史悠久，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的商業(yè)應(yīng)用程序，一直是用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。大型機(jī)應(yīng)用程序的性能問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致程序消耗更多的系統(tǒng)資源，這就意味著大型機(jī)系統(tǒng)需要為運(yùn)行這個(gè)程序提供更多的 CPU 時(shí)間。根據(jù)測(cè)算，大型機(jī)上的 CPU 每運(yùn)行一分鐘平均的開(kāi)銷(xiāo)大約是 15 USD，由此可見(jiàn)針對(duì)應(yīng)用程序的性能調(diào)優(yōu)可以幫助用戶提高程序效率，減少程序消耗的 CPU 時(shí)間，推遲由于系統(tǒng)資源不足導(dǎo)致的軟硬件升級(jí)計(jì)劃，有效的降低大型機(jī)的運(yùn)行成本。目前很多大型金融機(jī)構(gòu)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中心成立了專(zhuān)門(mén)的部門(mén)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。而 DB2 for z/OS 作為大型機(jī)上絕大多數(shù)應(yīng)用程序最主要的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，針對(duì) DB2 for z/OS 應(yīng)用程序的性能調(diào)優(yōu)就成了每個(gè)用戶關(guān)注的要點(diǎn)。

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應(yīng)用性能分析綜述

應(yīng)用程序的性能問(wèn)題最直接的表現(xiàn)為兩點(diǎn)：

這兩點(diǎn)也恰恰是分析性能問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn) ( 見(jiàn)圖 1) 。

如果性能問(wèn)題表現(xiàn)為 CPU 時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)該從應(yīng)用程序代碼和 DB2 執(zhí)行的 SQL 兩方面分析；如果性能問(wèn)題表現(xiàn)為 WAIT 時(shí)間長(zhǎng)，則應(yīng)該從 I/O 和 Service Task 兩方面分析，進(jìn)而逐步細(xì)化問(wèn)題產(chǎn)生的原因，進(jìn)而最終定位性能問(wèn)題根源。

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應(yīng)用性能分析工具討論

工欲善其事，必先利其器。想要快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)、分析并解決問(wèn)題，使用相應(yīng)工具輔助是一種常見(jiàn)的手段。針對(duì)大型機(jī)應(yīng)用程序性能分析，業(yè)界常用的工具有兩類(lèi)： 針對(duì)應(yīng)用程序的分析工具和針對(duì) DB2 的分析工具 ( 見(jiàn)圖 2 和 表 1)，它們相輔相成，結(jié)合使用可以達(dá)到事半功倍的效果。

STROBE 通過(guò)瀏覽器界面發(fā)現(xiàn)并展示性能問(wèn)題，從導(dǎo)致性能問(wèn)題的 2 個(gè)基本點(diǎn) CPU 和 WAIT 出發(fā)，快速定位性能問(wèn)題（見(jiàn)圖 3），本文在應(yīng)用性能分析實(shí)例中采用 STROBE 報(bào)表作為樣例。

DB2 PM 以文本的方式展示性能信息，詳細(xì)記錄 DB2 中的各種性能開(kāi)銷(xiāo)，為分析 DB2 相關(guān)的性能問(wèn)題提供了最詳盡的分析報(bào)告 ( 見(jiàn)圖 4)。

可能有人會(huì)問(wèn)：這些輔助分析工具是必需的嗎？不用任何工具就不能分析大型機(jī)系統(tǒng)的問(wèn)題嗎？答案是：理論上這些輔助工具不是必需的，所有信息都可以在大型機(jī)提供的各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)中找到（見(jiàn)表 2）。但是，就像交通工具（汽車(chē)，飛機(jī)等）可以方便人們的生活一樣，使用性能分析工具也可以極大地提高性能分析工作的效率。

其實(shí)上述性能分析工具就是對(duì)這些系統(tǒng)提供的信息進(jìn)行包裝和再加工，以一種更友好的方式提供給用戶。如 STROBE 和 OMEGAMON XE for DB2 等工具，它們都是通 Instrumentation Facility Interface (IFI) 來(lái)獲取 DB2 相關(guān)的性能信息，而這些信息也會(huì)被記錄到 SMF records 中。

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應(yīng)用性能分析實(shí)例

DB2 for z/OS 應(yīng)用程序性能分析的基本流程 ( 見(jiàn)表 3)

下面就使用 3 個(gè)實(shí)例來(lái)展示如何分析 表 3 中列出的典型問(wèn)題

實(shí)例 1：代碼性能問(wèn)題

步驟 1：定位問(wèn)題

通過(guò)性能分析報(bào)告 ( 見(jiàn)圖 5) 可以發(fā)現(xiàn) Module 0800 中的一段代碼 (Line 484 到 Line 514) 在不停地’打開(kāi)’ (OPEN) 和’關(guān)閉’ (CLOSE) 一個(gè)文件，16.95 ％的 CPU 時(shí)間都用于執(zhí)行此段代碼。

步驟 2：分析問(wèn)題 －結(jié)合應(yīng)用程序代碼

結(jié)合 Module 0800 的代碼發(fā)現(xiàn)這是由于 OPEN/CLOSE 文件的子程序被一個(gè)外層循環(huán)所不停的調(diào)用導(dǎo)致重復(fù)調(diào)用同一條語(yǔ)句。

步驟 3： 改進(jìn)意見(jiàn)

把 OPEN/CLOSE 兩條語(yǔ)句放在子程序循環(huán)體以外，這樣調(diào)用子程序時(shí)只需要 OPEN/CLOSE 一次就可以。

實(shí)例 2：DB2 SQL 性能問(wèn)題

步驟 1：定位問(wèn)題

通過(guò)性能分析報(bào)告( 見(jiàn)圖 6 )可以發(fā)現(xiàn)，單單一條 SELECT 語(yǔ)句 (SQL 530) 消就耗了 12.03% CPU 和 40.07% WAIT。

步驟 2：分析問(wèn)題 － 參考 DB2 Explain 和 DB2 Catalog Statistics

分析 SQL 語(yǔ)句的性能開(kāi)銷(xiāo)就要知道這些消耗是發(fā)生在哪些 SQL 相關(guān)的元素上 ( 見(jiàn) 圖 7)。一條 SQL 語(yǔ)句的 CPU 開(kāi)銷(xiāo)通常由 4 種元素開(kāi)銷(xiāo)構(gòu)成 ( 見(jiàn)表 4)，而 I/O 的發(fā)生則是因?yàn)橐』氐挠涗洸辉趦?nèi)存中，需要到磁盤(pán)上取。DB2 最終計(jì)算 SQL 相關(guān)的每一項(xiàng)元素開(kāi)銷(xiāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是來(lái)源于 DB2 CATALOG STATISTICS， 通常對(duì) SQL 性能分析是從 ACCESS PATH 開(kāi)始的，也就是從分析 SQL 的 EXPLAIN OUTPUT 開(kāi)始。

圖 6 中 SQL 530 這條 SELECT 性能不好，通常從分析它怎么訪問(wèn) DB2 開(kāi)始，也就是要分析這條 SQL 語(yǔ)句的 ACCESS PATH。相關(guān)的信息都在 DB2 的 EXPLAIN OUTPUT 中。查看 SQL 530 的 EXPLAIN OUTPUT( 見(jiàn)圖 8)， 可以發(fā)現(xiàn)此條 SQL 使用了 INDEX SCAN 的方式從 DB2 中取回?cái)?shù)據(jù) (ACCESS TYPE : I)，使用的 INDEX 是 IINMBP(ACCESSNAME)。

通過(guò)表 4 可以判斷導(dǎo)致 SQL 530 性能不好的元素是 INDEX IINMBP。由于 DB2 計(jì)算 INDEX 相關(guān)開(kāi)銷(xiāo)是基于 CATALOG STATISTICS，所以接下來(lái)需要查看 CATALOG STATISTICS 中 INDEX 相關(guān)信息 ( 見(jiàn)圖 9)。

從圖 9 中可以發(fā)現(xiàn)，SQL 530 選用的 INDEX IINMBP 的第一個(gè) COLUMN(INST_NO) 的 COLCARD 是 1，也就是說(shuō)在這個(gè) COLUMN 上，只有一種值，所以這個(gè) COLUMN 沒(méi)有任何過(guò)濾性。這正是 SQL 530 使用 INDEX SCAN 性能仍然不好的原因。

步驟 3： 改進(jìn)意見(jiàn)

從圖 9 中可以看到，INDEX IINMBP 的第二個(gè) COLUMN(ACCT_NO) 的 COLCARD 是 23350108，這和 Table 的 CARDF 是一樣的，也就是說(shuō)這個(gè) Table 中，ACCT_NO 每個(gè) RECORD 都有不同的值，具有非常好的過(guò)濾性。因此改進(jìn)建議是使用 ALTER 語(yǔ)句改變 INDEX IINMBP 中 COLUMN 的順序?yàn)?IINMBP(ACCT_NO, INST_NO) 。

實(shí)例 3：I/O 性能問(wèn)題

步驟 1：定位問(wèn)題

通過(guò)性能分析報(bào)告 ( 見(jiàn)圖 10) 可以發(fā)現(xiàn)，SQL 1700( 見(jiàn)清單 1) 消耗了 74.99% CPU 和 11.54 的 I/O, 伴隨著 SQL 1700 有超過(guò) 395000 次的 GET PAGE 請(qǐng)求，并且導(dǎo)致了 110376 條記錄被 INSERT 到 WORKFILE 中，最終返回 7001 條結(jié)果。

                SELECT SYSIBM.SYSTABLES.NAME                FROM  SYSIBM.SYSTABLES                WHERE (                (                (                SYSIBM.SYSTABLES.NAME IN                (SELECT SYSIBM.SYSCOLUMNS.TBNAME                FROM    SYSIBM.SYSCOLUMNS                WHERE   SYSIBM.SYSCOLUMNS.TBCREATOR > ‘ ‘                AND     TBCREATOR                   < ‘ Z ’                )                )                )                )                AND      SYSIBM.SYSTABLES.TYPE <> ‘ A ’                ORDER BY SYSIBM.SYSTABLES.NAME                

步驟 2：分析問(wèn)題 － 結(jié)合 SQL 語(yǔ)義

通過(guò)表 4 可以判斷導(dǎo)致 SQL 1700 性能不好的元素是 WHERE 子句，WHERE 子句中的 SUB-SELECT 會(huì)產(chǎn)生子結(jié)果集，這個(gè)子結(jié)果集再和外層的 WHERE 條件一一匹配，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)很大的最終結(jié)果集，而這些結(jié)果記錄不在內(nèi)存中，就導(dǎo)致了很多的 GET PAGE 請(qǐng)求。結(jié)合 SQL 語(yǔ)義后發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這個(gè) SUB-SELECT 是不必要的，可以轉(zhuǎn)化成同樣意義的兩個(gè) WHERE 條件，這樣就不會(huì)有子結(jié)果集的產(chǎn)生，和額外的 GET PAGE 請(qǐng)求。

步驟 3： 改進(jìn)意見(jiàn)

改寫(xiě) SQL( 見(jiàn)清單 2)

                SELECT   NAME                FROM  SYSIBM.SYSTABLES                WHERE  CREATOR > ‘ ‘                AND  CREATOR < ‘ Z ’                AND TYPE  <> ‘ A ’                ORDER BY NAME                

再次運(yùn)行 SQL 1700，通過(guò)性能報(bào)告 ( 見(jiàn)圖 11) 可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后 SQL 只消耗了 3.35% CPU，并且只有 7001 條記錄被插入 WORKFILE 中，沒(méi)有額外的 GET PAGE 請(qǐng)求。

參考資料

學(xué)習(xí)

• 通過(guò) developerWorks Information Management 專(zhuān)區(qū) 學(xué)習(xí)關(guān)于 Information Management 的更多知識(shí)。在這里可以找到技術(shù)文檔、how-to 文章、培訓(xùn)、下載、產(chǎn)品信息等等。
  
  
• 通過(guò) Information Management 專(zhuān)區(qū) DB2 for z/OS 數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)題 了解 DB2 產(chǎn)品家族的更多產(chǎn)品信息和相關(guān)技術(shù)。
  
  
• 通過(guò) DB2 V9.7 信息中心，了解 DB2 9.7 相關(guān)內(nèi)容和細(xì)節(jié)。
  
  
• 隨時(shí)關(guān)注 developerWorks 技術(shù)活動(dòng) 和 網(wǎng)絡(luò)廣播。
  
  

獲得產(chǎn)品和技術(shù)

• 使用可直接從 developerWorks 下載的 IBM 產(chǎn)品評(píng)估試用軟件 構(gòu)建您的下一個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。
  
  
• 現(xiàn)在可以免費(fèi)使用 DB2。下載 DB2 Express-C，這是為社區(qū)提供的 DB2 Express Edition 的免費(fèi)版本，它提供了與 DB2 Express Edition 相同的核心數(shù)據(jù)特性，為構(gòu)建和部署應(yīng)用程序奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。