Praktikum 3: Pu erverwaltung - Fachbereich Informatik - Hochschule ...

Hochschule Darmstadt, Fachbereich Informatik
Prof. Dr. U. Störl
Architektur von Datenbanksystemen
SoSe 2013
Praktikum 3: Puerverwaltung
Ziel des Praktikums
Ziel des Praktikums ist es, für verschiedene Datenbankanwendungsprole geeignete Puergröÿen
zu ermitteln. Das entsprechende Szenario in der Praxis wäre, dass Performance-Probleme
bei einer Anwendung existieren. Neben anderen Maÿnahmen wie Analyse der Anfragen und
Anpassen der gewählten Indexe (diesem Thema werden wir uns in späteren Praktikas widmen)
soll hier die Analyse der Puerdaten (d.h. der Buer Hit Ratio) und die daraus resultierende
Auswahl einer geeigneten Puergröÿe betrachtet werden.
Im letzten Praktikum wurden verschiedene Anwendungsprole betrachtet. Dabei konnten Sie
beobachten, dass sowohl die Verteilung der zu lesenden Daten als auch die Anzahl der abgesetzten
SQL-Statements und die Art der Statement-Programmierung Einuss auf die Performance
des Lesens der Daten hat. Um den Einuss der Anzahl der abgesetzten SQL-Statements zu
reduzieren, werden jetzt nur noch die Abschnittsgröÿen 100.000 und 10.000 betrachtet. Verwenden
Sie auÿerdem nur noch die Varianten der Anfragen mit PreparedStatements. Wählen
Sie sich eine der 4 Anfragen aus Praktikum 2, Aufgabe 2, aus. Mit dieser sind die Aufgaben im
aktuellen Praktikum zu bearbeiten.
Es werden in diesem Praktikum insgesamt 4 Szenarien betrachtet:
1. Sequentielle Auswertung auf der kompletten Bestellungs-Tabelle in 100.000er Schritten.
2. Wie in 1, jedoch werden 10.000er Schritte verwendet.
3. Auswertung nur auf einem eingeschränkten Bereich der Bestellungstabelle, d.h. einem
von Ihnen selbst gewählten 100.000 Abschnitt. Für Vergleichbarkeit der Laufzeiten mit 1
ist die Anfrage genauso oft (wiederholt) auszuführen wie dort.
4. Wie in 3, jedoch wird lediglich ein 10.000er Bereich verwendet.
Ziel ist es jetzt, für die jeweiligen Anwendungsprole optimale Puergröÿen zu nden, d.h.,
die Gröÿe des Puers so zu wählen, dass kein physischer Zugri auf die Daten im Dateisystem
notwendig wird und die Anfragen ausschliesslich vom Datenbankpuer beantworten werden können.
Ein einfaches Erhöhen des Puers auf die maximale Gröÿe gilt dabei als nicht optimal, da
dadurch jegliche andere Ressourcen (Anwendungen etc.) ggf. mehr als nötig eingeschränkt werden
bzw. dies bei realistischen Datenbankgröÿen von mehreren GB in der Praxis nicht möglich
ist. Es ist jeweils das Minimum für die 4 Szenarien zu nden.
Anmerkung: In der Realität kennen Sie natürlich den betroenen Anteil der Datenbank im
Allgemeinen nicht vorher und müssen sich deshalb durch einen Mix von theoretischen Untersuchungen
des Anwendungsprols und praktischer Analyse der Buer Hit Ratio an die optimale
Puergröÿe heranarbeiten.
Die Szenarien 3 und 4 können Sie sich in der Praxis so vorstellen, dass im Laufe der Zeit
neue Bestellungen im System hinzugefügt werden. Bei der Auswertung werden jedoch nur
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Bestellungen der letzten 14 Tage benötigt. Das Anfragefenster identiziert also nur einen Teil
aller Bestellungen. Während das Anfragefester in der Praxis sich mit dem Fortschreiten der Zeit
verschiebt, simulieren wir dies in unseren Aufgaben nicht und verwenden statische Daten und
Anfragebereiche.
Aufgabe 1 (Vorbereitung)
Um Daten über die logischen und physischen Datenbankzugrie sammeln zu können, muss
zunächst das Sammeln dieser Daten im sog. Snapshot Monitor aktiviert werden. Diese Einstellung
kann über die Konguration des Datenbankmanagers (database manager, dbm) verändert
werden:
update dbm configuration using DFT_MON_BUFPOOL on 1
Wichtig: Einige Änderungen der Konguration des Datenbankmanagers werden erst nach Beenden
und Neustarten der DB2-Instanz (db2stop 2 bzw. db2start) aktiv.
Auf die Statistik über die Zugrie im Datenbank-Puer kann mit Hilfe des Befehls
get snapshot for bufferpools on
zugegrien werden.
Hinweis: Achten Sie darauf, dass Sie wirklich die Daten des Puers IBMDEFAULTBP auswerten!
Die wichtigsten Parameter zur Berechnung der Buer Hit Ratio sind die Angaben über die
logischen und physischen Zugrie auf (Primär)daten bzw. Indexseiten 3 :
pool_data_l_reads
pool_data_p_reads
pool_index_l_reads
pool_index_p_reads
Buer Pool Data Logical Reads
Buer Pool Data Physical Reads
Buer Pool Index Logical Reads
Buer Pool Index Physical Reads
Überlegen Sie sich, wie Sie aus diesen Daten die Buer Hit Ratio berechnen können.
Zum Reset der Zähler zwischen den Messungen wird der folgende Befehl verwendet:
reset monitor for database
Achtung! Dies bedeutet nur ein Rücksetzen bezüglich der aktuellen Session (also beispielsweise
des jeweiligen Befehlszeilenprozessors). Dabei werden keine globalen Zähler zurückgesetzt. Sie
müssen also das Reset und die Analyse der Daten immer aus dem gleichen Befehlszeilenprozessor,
d.h. innerhalb der gleichen Session ausführen.
1 Der Parameter DFT_MON_BUFPOOL steht dabei für die Buerpools weitere Parameter existieren für das
Sammeln von Informationen über Sperren, Aktivitäten auf bestimmten Tabellen, SQL-Statements etc. Der
Status der verschiedenen Parameter des Datenbankmanagers kann mit dem Befehl get dbm configuration
angezeigt werden.
2 Hinweis: sollte db2stop nicht erfolgreich ausgeführt werden können, sind ggf. noch Applikationen (z.B.
Befehlszeilenprogramme) aktiv bzw. es existieren noch Verbindungen zu Datenbanken. Beenden Sie diese. Falls
eine erfolgreiche Ausführung von db2stop trotzdem nicht möglich ist, können Sie diese Anwendungen mit dem
Kommando force application all oder mit Hilfe von db2stop force beenden.
3 Die deutsche Übersetzung Lesevorgänge im Puerpoolindex bei der Anzeige ist irreführend gemeint sind
hier die Lesevorgänge von Indexseiten im Puer.
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Aufgabe 2 (Puergröÿe verändern)
Überlegen Sie sich vor Beginn der Arbeit, welches die von Ihnen erwartete theoretisch optimale
Gröÿe für den Puer für das jeweilige Anwendungsszenario wäre und protokollieren Sie diese
Thesen im Praktikumsbericht.
Zum Verändern der Puergröÿe verwenden Sie wieder den bereits aus Praktikum 2 bekanten Befehle.
Starten Sie dieses Mal mit einer Puergröÿe von 1.000 Seiten (der Parameter immediate
steht für das sofortige Wirksamwerden dieser Änderung):
alter bufferpool IBMDEFAULTBP immediate size 1000
Passen Sie für die denierten Anwendungsszenarien die Puergröÿe jeweils an und ermitteln
und protokollieren Sie die erhaltenen Buer Hit Ratios sowie die jeweiligen Laufzeiten (analog
zu Praktikum 2). Beginnen Sie mit einer Puergröÿe von 1.000 Seiten und verändern Sie die
Gröÿe, bis Sie die von Ihnen berechnete optimale Gröÿe erreichen. Sie sollten mehrere Schritte
zwischen diesen beiden Grenzen wählen, um die Änderungen im Verhalten der Buer Pool Hit
Ratio (BHR) zu erkennen. Falls die BHR noch nicht optimal ist, vergröÿern Sie den Puer ggf.
weiter und diskutieren Sie im Bericht, warum der erwartete Wert nicht ausgereicht hat.
Überlegen Sie sich bei der Durchführung, ob und wann Sie sinnvollerweise den Puer leeren
müssen (das geht nur durch die Ausführung von db2stop / db2start) oder ob Sie einen
bereits gefüllten Puer benötigen und stellen Sie diese Umgebung ggf. vor der Messung her.
Begründen Sie, warum Sie sich wann für einen gefüllten oder leeren Puer entschieden haben.
Hinweis: Die Puergröÿe zu klein (unter 30 Seiten) zu wählen, ist nicht sinnvoll, da dann auch
Meta-Informationen (Katalogdaten etc.) permanent ein- und ausgelagert werden müssen und
keine sinnvollen Werte ermittelt werden können.
Analysieren Sie die erzielten Ergebnisse durch eine geeignete Darstellung (Tabelle, Diagramm
o.ä.) im Praktikumsbericht und diskutieren Sie insbesondere, ob die von Ihnen vorab prognostizierten
Ergebnisse eingetroen sind.
Aufgabe 3 (Datenseiten in DBJ)
In DBJ gelangen Sie durch die Eingabe von +D 4 in eine Debug-Konsole. Diese bietet die
Möglichkeit, verschiedene Systemparameter mit dem show-Kommando auszulesen. Informieren
Sie sich in der Benutzerdokumentation über die möglichen Optionen die für show speziziert
werden können.
Verwenden Sie die Möglichkeiten der Debug-Konsole, um zu ermitteln, wie viele Datenseiten
für die Tabelle KUNDE in Praktikum 2, Aufgabe 4 angelegt wurden. Wie hoch ist der Füllgrad
der Seiten?
Verändern Sie nun für eine dieser Datenseiten den Füllgrad durch geeignete Update-Operationen.
Was beobachten Sie?
4 Falls +D in ihrem System anders belegt sein sollte (beispielsweise in der VM) können Sie beim
Starten von dbj mit der Option -debugkey einen anderen Buchstaben spezizieren.
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Abgabe des Praktikumsberichts: Nach den gleichen Regeln wie in Praktikum 1 und 2.
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