Otimizando Bancos de Dados Oracle com Database Smart Flash Cache

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Olá pessoal,

     Hoje vou comentar sobre um recurso muito bom que surgiu no Oracle Database 11GR2 e que chama-se Database Smart Flash Cache (DSFC). Ele serve para otimizar a performance de um Banco de Dados (BD) quando a memória RAM disponível no Servidor é insuficiente para atender a demanda da Buffer Cache, criando uma nova área de memória chamada Flash Cache, que ao invés de armazenar seus dados em memória RAM, armazena-os em disco(s) SSD (Solid State Disk).

     Ao utilizar DSFC, a Flash Cache funciona como uma extensão da Buffer Cache e permite armazenar dados que não caberiam ou que consumiriam muito espaço nela. Isso permite evitar o I/O físico que seria gerado caso a Buffer Cache estivesse cheia, pois neste caso ocorreriam leituras/escritas físicas diretas nos datafiles, que estão armazenados em discos rígidos tradicionais. O grande segredo para ganhar desempenho utilizando DSFC é que evita-se o I/O físico nos discos rígidos substituindo-os por I/O nos discos SSD, que apesar de serem bem mais caros e de menor capacidade, são bem mais rápidos (média de 2x à 3x mais rápidos). Mas tome cuidado! Apesar de ganhar tempo no I/O, o consumo de CPU irá aumentar. Outro ponto que devemos nos atentar para obter boa performance com DSFC é utilizar somente DRAM SSD e não Flash SSD. Jamais utilize Flash SSD!

  

     É importante ressaltar que o I/O na Flash Cache (em discos SSD) é menos eficiente do que o I/O na Buffer Cache (em memória RAM), portanto, devemos utilizar DSFC somente quando identificarmos depois de um bom diagnóstico (conhecimento que pode ser adquirido nos treinamentos Performance Tuning for Oracle DBAs), que o uso da Buffer Cache não está sendo suficiente, que não há mais memória RAM disponível no Servidor para aumentar a SGA (e consequentemente a Buffer Cache), e quando temos discos SSD no Servidor, disponíveis para a Flash Cache.
     

     DSFC é bom para uso em ambientes OLTP e ambientes com Oracle RAC, e está disponível somente para o Oracle Database Enterprise Edition (versão 11GR2 ou superior) e Sistemas Operacionais (SO) Enterprise Linux ou Solaris (mais um motivo para você evitar instalar Oracle em SO Windows). 

     Após habilitar DSFC, devemos configurar individualmente cada objeto (tabela ou visão materializada) que desejamos armazenar na Flash Cache. Uma dica é configurar apenas aqueles objetos grandes e/ou objetos que não são utilizados constantemente, e que poderiam gerar I/O físico nos discos rígidos. Em um benchmark realizado no Oracle White Paper "Optimizing Oracle Database Performance on Oracle Linux with Flash" (ver referências), o ganho de desempenho ao habilitar DSFC foi de 228% no tempo de resposta das instruções SQL que foram executadas durantes os testes.
   

     DSFC introduz no BD 2 novos parâmetros (ver Imagem 01), que devem ser configurados para utilizar o recurso: 

  
          1- DB_FLASH_CACHE_FILE: identifica o dispositivo flash (raw device, arquivo em um disco SSD ou ASM disk group). No Oracle DB 11GR2  (patchset 11.2.0.4 ou 11.2.0.3 + Patch 12949806) é possível especificar somente 1 dispositivo flash, mas no 12C já é possível utilizar múltiplos dispositivos. Em ambientes RAC, cada nó deve possuir o seu próprio dispositivo;

  
          2- DB_FLASH_CACHE_SIZE: identifica o tamanho máximo de armazenamento flash. Indica-se configurar entre 2 à 10 vezes o tamanho da SGA.

Imagem 01 - Representação gráfica simplificada do que é Flash Cache
Fonte: Oracle Corporation

 
     Segue abaixo um roteiro para vermos um exemplo de como habilitar DSFC e configurar um objeto para que seus dados sejam armazenados na Flash Cache:

1- Habilitando a Flash Cache:

    Conectado na instância do BD, com privilégios de DBA, execute o comando abaixo para habilitar o dispositivo flash, substituindo o texto em cor cinza pelo valor desejado:

    SQL> alter system set db_flash_cache_file = '/tmp/teste.fc' scope=spfile; 

2- Configurando o tamanho da Flash Cache:

    Conectado na instância do BD, com privilégios de DBA, execute o comando abaixo para configurar o tamanho da Flash Cache, substituindo o texto em cor cinza pelo valor desejado:

    SQL> alter system set db_flash_cache_size = 100M scope=spfile; 

3- Reinicie o BD:

    Execute os comandos abaixo para reiniciar o BD e permitir que as configurações efetuadas nos itens anteriores passem a vigorar:

    SQL> shutdown immediate;

    SQL> startup;

4- Configure um objeto para que ele utilize a Flash Cache:

    Execute o comando abaixo para que uma tabela seja armazenada na Flash Cache, substituindo o texto em cor cinza pelo valor desejado:

    SQL> alter table schema.table storage (flash_cache keep);

Bom pessoal, por hoje é só!
Espero que tenham gostado! Qualquer dúvida é só deixar um comentário!

[]s


Referências:
   - Optimizing Oracle Database Performance on Oracle Linux with Flash, An Oracle White Paper, November 2013;
   - Oracle Database Smart Flash Cache, An Oracle White Paper, September 2010;
   - Oracle flash_cache tips, IT Tips by Burleson Consulting, September 5,  2012   
   - HD, SSD ou disco híbrido, qual o melhor para você?, Marco Chiappetta, PCWorld EUA