1      前言

GaussDB 100是一款对标Oracle的OLTP数据库，支持HA和分布式架构部署。本文是针对HA架构的技术建议书，从使用者的角度介绍数据库的关键技术点和使用注意事项，帮助读者快速了解数据库的能力和优化数据库配置，从而达到最优的应用效果。

2      安装部署和配置

2.1      架构

GaussDB 100支持主备复制（包括级联备）和冷双机两种HA架构。主备复制的方式通过物理复制的方式实现增量同步，是推荐的架构，下面对比下两种架构的对比：

主备复制支持一主多备还支持级联备，数据最多有9个副本。级联备是把备机作为同步的主机，可以减轻主机的压力。级联备增加了集群的复杂度，一般不建议使用。

下面是三种架构的示意图：

                     冷双机

技术建议：

1.主备复制是推荐的架构，支持两地三中心部署，支持failover检测和切换。

2.如果使用冷双机，需要业务提供双机监控和切换软件，存储的高可用由RAID保证。

2.3.6        归档模式

商用系统一般使用归档模式，主备模式必须使用归档模式。

Ø  归档日志的最大空间占用

需要配置归档日志的最大大小，默认是16GB，对应系统参数MAX_ARCH_FILES_SIZE。归档日志建议放在磁盘阵列或者单独磁盘上，支持配置多个路径。

Ø  归档日志的清理

默认情况下，如果数据没有做过备份或者没有同步到备机，即使归档日志空间占用达到上限后台仍然不会自动清理。如果希望强制清理，需要配置对应参数。

ARCH_CLEAN_IGNORE_STANDBY建议配置为TRUE，否则备机故障会导致REDO一直无法清理；如果不会定期做物理备份，ARCH_CLEAN_IGNORE_STANDBY需要配置为TRUE，否则会导致REDO一直无法清理。

技术建议：

1.推荐使用归档模式，有备机必须使用归档模式。

2.归档日志建议放在磁盘阵列或者单独磁盘上。

3. ARCH_CLEAN_IGNORE_STANDBY建议配置为TRUE，否则备机故障会导致REDO一直无法清理；如果不会定期做物理备份，ARCH_CLEAN_IGNORE_STANDBY需要配置为TRUE，否则会导致REDO一直无法清理。

2.3.7        兼容性配置

下面是涉及不同数据库兼容性的系统级配置：

USE_NATIVE_DATATYPE配置为FALSE，类型的映射关系如下：

USE_NATIVE_DATATYPE配置为FALSE会有一些使用限制，不建议修改为FALSE。

技术建议：

1.如果从Oracle迁移，UPPER_CASE_TABLE_NAMES、EMPTY_STRING_AS_NULL建议配置为TRUE，ZERO_DIVISOR_ACCEPTED配置为FALSE，其他数据库根据源数据库的特性修改。

2. USE_NATIVE_DATATYPE建议配置为TRUE，使用原生类型性能好、问题少。不过需要注意，高斯int的最大值是2^{^32}-1，而Oracle的int是number(38)，比高斯的范围大。

2.3.8        数据库字符集

技术建议：

服务端支持UTF8和GBK，推荐使用UTF8。

2.4      系统资源配置

2.4.1        内存配置

（1）内存池

内存池的内存都是预分配的，即使没用到也需要占用，备机同样需要，所以主备合设时配置内存参数时一定要考虑备机对内存的占用。

（2）会话和连接

1）每个session大概占用2M的内存，所以session数量对内存占用影响较大。

2）_AGENT_STACK_SIZE跟工作线程数相关，当单个SQL有较多的变量和表达式时需要配置较大的值，否则SQL执行会报错。

3）MAX_ALLOWED_PACKET跟工作线程数相关，默认值为64M，建议调整为16M，该参数预计会在930版本废弃。

技术建议：

1.内存池要根据可用内存配置，主备合设时备机也要占用同样的内存。

2.会话数和工作线程数对内存影响较大，需要合理设置。

3. MAX_ALLOWED_PACKET默认64M，不合理，建议修改为16M，预计930版本废弃。

2.4.2        连接配置

高斯是多线程模式，数据库的线程池的线程数由参数OPTIMIZED_WORKER_THREADS配置，默认值100。当session数量小于工作线程数时，线程是独占模式；反之则进入共享模式，后台线程在多个session之前切换。

共享模式切换的前提不是按照时间片切换的，而是要执行完当前的消息请求，包括一次SQL/存储过程执行或者一次FETCH。

线程数和Session数的配置大小对系统资源尤其是内存影响较大，需要合理配置。

技术建议：

1. SESSIONS最大支持8000，需要根据系统资源和业务应用配置。

2. OPTIMIZED_WORKER_THREADS根据系统资源和负载情况配置，如果系统资源充足并且对性能要求较高，建议OPTIMIZED_WORKER_THREADS和SESSIONS配置一样。

2.4.3        IO配置

Ø  异步IO & directIO

高斯当前只支持文件系统，文件系统会有缓存，默认不是direct IO。direct IO是绕过文件系统缓存直接读磁盘。

默认是同步IO，如果配置为异步IO可以提升预读（多块读）和后台写的效率，通过合并IO减少物理IO的次数。异步IO默认使用direct IO。

正常情况下，异步IO效果比同步IO好。

不过，当读多（尤其是索引读）写少，并且IO能力很差时，使用文件系统缓存比direct IO效果好。

如果使用异步IO，FILESYSTEMIO_OPTIONS配置为ASYNCH。如果配置为NONE则为同步IO。对于同步IO并且IO能力特别差的场景，FILESYSTEMIO_OPTIONS参数还提供了两个优化选项：DSYNC和FDATASYNC，具体用法参考版本资料。

Ø  DBWR_PROCESSES

高斯后台通过DBWR_PROCESSE将脏页刷盘，如果配置异步IO，DBWR_PROCESSES建议配置为1，这样可以最大的发挥异步IO的效果；如果是同步IO，DBWR_PROCESSES需要配置为4-8，配置太小可能导致脏页无法及时刷盘。脏页刷新情况可以通过视图DV_BUFFER_POOL_STATS（CNUM_WRITE列）了解。

（3）CHECKPOINT_PERIOD和CHECKPOINT_PAGES

这两个参数是对CHECKPOINT的配置，描述见下表，一般不用修改。

技术建议：

1. 一般建议使用异步IO，可以减少物理IO次数，需要操作系统支持。

2. 当读多（尤其是索引读）写少，并且IO能力很差时，使用文件系统缓存比同步IO（direct IO）效果更好。

3. 异步IO的 DBWR_PROCESSES配置为1；同步IO的DBWR_PROCESSES要配置大些。

2.5      系统空间配置

高斯的表空间默认是bigfile，单个文件支持到8T。

2.5.1        SYSTEM表空间

在930版本前，System表空间保存数据字典、统计信息、锁、WSR快照等信息，至少需要规划15G的表空间；930版本把统计信息和WSR快照转移到了单独的表空间SYSAUX中，至少需要规划5G。

2.5.2        SYSAUX表空间

WSR快照默认保留2天，SYSAUX表空间至少需要预留10G，如果增加WSR快照的保留时间，需要相应增大SYSAUX表空间。

2.5.3        Undo和Undo2表空间

UNDO表空间要根据UNDO_RETENTION_TIME配置，建议不要配置过大， UNDO的大小一般要小于DATA_BUFFER_SIZE/2。UNDO一般不使用自动扩展，如果使用的话必须设置合理的上限。

如果DB_ISOLEVEL=CC，UNDO_RETENTION_TIME和UNDO表空间都可以配置为较小的值。

UNDO对应非NOLOGGING表，类似ORACLE的UNDO表空间，UNDO2对应NOLOGGING表；如果没有大量使用NOLOGGING表，UNDO2表空间可以配置为较小的值。

UNDO_RETENTION_TIME类似ORACLE的UNDO_RETENTION，如果需要对长SQL执行一致读或者闪回，需要配置为一个较大的值。。

2.5.4        Temp和Temp2表空间

一般不使用自动扩展，如果使用的话必须设置合理的上限。

Temp类似Oracle的Temp表空间；Temp2对应nologging表，如果没有大量使用nologging表，Temp2表空间可以配置为较小的值。

技术建议：

1.系统相关表空间要设置一个合理的值。

2. UNDO和TEMP不能无限扩展。

3. UNDO_RETENTION_TIME需要根据业务情况配置，UNDO的大小一般要小于DATA_BUFFER_SIZE/2。

2.5.5        REDO

REDO的配置对DML语句的性能有较大影响。如果业务有大批量的DML操作，建议REDO配置大小，避免出现Redo切换的等待事件log file switch (checkpoint incomplete)。

技术建议：

REDO的总大小：根据业务负载，中等负载建议配置为10-20G。

单个REDO文件的大小：单个REDO文件建议为0.5-2G；每个REDO文件最好配置一样的大小。

2.6      安全配置

2.6.1        访问控制

Ø  IP白名单和IP**

GaussDB 100 支持配置IP白名单和IP**，对远程客户端进行访问控制。

IP白名单：配置TCP_INVITED_NODES参数，限制只能从指定IP访问数据库。

IP**：配置TCP_EXCLUDED_NODES参数，限制不能从指定IP访问数据库。

IP检测开关：配置TCP_VALID_NODE_CHECKING参数，开启或关闭IP检测功能。

Ø  用户白名单

GaussDB 100 也支持配置用户白名单，建立用户和IP映射关系，对远程客户端进行访问控制。用户白名单：可通过添加zhba.conf有效条目，以限制指定用户只能从限定的IP访问数据库。

2.6.2        SSL连接

GaussDB 100 支持通过SSL加密客户端和服务器之间、主机和备机之间的通讯，为敏感数据在Internet上的传输提供了一种安全保障手段。需要从CA认证中心申请到正式的服务器、客户端的证书和密钥。

SSL开销主要在建立连接上，需要使用连接池避免频繁建立连接。

2.6.3        用户管理

数据库用户(USER) 主要用途是连接数据库、访问数据库对象和执行SQL语句。

角色（ROLE）是一组权限（系统权限和对象权限）的集合，不具有登录数据库并执行SQL语句的能力。

可以使用角色（ROLE）进行权限组织及划分，角色赋予用户，则用户具有了此角色的所有权限。

2.6.4        账户安全策略

create profile为用户创建安全策略。

alter profile为用户修改安全策略。

drop profile为用户删除安全策略。

支持的安全策略如下：

2.6.5        权限管理

Ø  系统中的权限

系统权限：是指用户进行创建、删除、更改、查询对象和其他如登录、授权等操作的能力。

对象权限：是指对数据库对象执行各种操作的权限，对象权限包括SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等。

Ø  通过角色继承权限：

当给一组权限相同的用户授权时，不需对这些用户逐一授权；

通过将角色赋给一个用户可使得该用户拥有这个角色中的所有权限；

一个用户可以属于不同的角色，拥有不同角色的权限；

2.6.6        安全审计

GaussDB 100支持将用户对数据库的所有操作写入审计日志。

数据库管理员可以利用这些日志信息，重现导致数据库现状的一系列事件，找出非法操作的用户、时间和内容等。

各审计项的参数支持动态加载，在数据库运行期间修改审计开关的值，不需要重启数据库便可生效。

通过设置AUDIT_LEVEL参数，开启审计功能，默认值为3，表示审计DDL和DCL级别。

技术建议：

1.根据业务需要选择安全配置。
2. SSL要用连接池，对传输性能会有10%左右的性能损失。

2.7      内核其他配置

2.7.1        回收站和闪回

如果开启了回收站，truncate和drop表会把数据保留到回收站中，支持数据flashback。如果希望彻底删除可以在truncate和drop命令上使用purge或者直接用purge命令清空回收站。

Ø  基于时间点的闪回

基于时间点的闪回依赖回滚段保留时间和回滚段的大小，如果回滚段的数据已经被覆盖了，那么闪回会报错。

技术建议：

1.要特别注意，回收站对truncate也生效。
2.如果开启回收站，注意定期清理回收站。表空间满了会覆盖回收站中最老的内容。

3.基于时间点的闪回依赖回滚表空间保留时间和回滚表空间的大小。

2.7.2        WSR任务

WSR定时主任务默认每30分钟收集一次快照，收集系统、SQL、Segement、LongSQL等数据；准实时任务默认每30秒收集一次快照，收集session、事务、锁等数据。

默认保留两天的快照，每天凌晨删除过期快照，实际最多保留三天的数据，平均每个快照大约50M。

WSR提供了系统级、SQL级、会话级和Segment级的性能统计数据，还提供了每30秒的关键资源的快照信息，可以分析出绝大部分性能问题。

技术建议：

1.根据需要修改WSR的配置，需要预留足够的空间保留快照数据。
2.WSR报告是性能问题分析的重要工具，建议开启该功能。