下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
当前的应用系统主要分为两类：联机事务处理（OLTP）和联机分析处理（OLAP）。OLTP主要执行日常的事务处理，比如银行存取款、商场买东西等，它的主要特点是对响应时间要求高，数据量一般较小，并发多，面向应用。OLAP主要指数据仓库、决策分析类系统，主要特点是数据量大，对实时性要求不高，面向主题。
针对这两种典型的系统，DB2提供了很好的支持。对于OLTP系统和数据量较小的OLAP系统，可以采用单分区架构，如图2.1所示。在这个单分区架构中，包含一台数据库服务器，该机器包含一些物理资源，如CPU（左边）、一组内存（中间）和一组磁盘（下边）。DB2在设计上的一个主要考虑就是充分利用这些资源并行处理一些任务。
图2.1 DB2单分区架构
在图2.1中，一些Client客户端应用程序连接到DB2服务端。每个客户端连接都有一个或多个DB2代理（agent）进程或线程，代表应用执行一些任务。当读取数据时，这些进程或线程首先将数据从磁盘加载到缓冲池，然后返回给客户端。当写数据时，DB2引擎内部还有一些独立的进程或线程，进行异步I/O操作和日志读/写操作。这些线程或进程直接或间接地与磁盘交互，将数据读出或写入磁盘。
一般来说，一个DB2代理进程或线程服务于一个应用程序。但是有的时候，当查询的数据量很大时，用户可以开启一个非常有用的功能，使得多个进程和线程在同一分区内共同并行处理一个事务请求。这个功能叫做分区内并行（Intra-Parallel）。比如，一个复杂的SQL语句在DB2引擎中由两个子代理进程或线程同时处理，然后将得到的结果汇总给一个另外的代理（叫做协调代理），返回给用户。这个功能可以为大规模的数据处理提供很高的效率。
但是有一些OLAP系统，比如国内一些通信公司和电力公司的经营分析系统，包含的数据超过几十TB（有的已经上千TB），一台机器的处理性能根本无法满足要求。这时，可考虑DB2的多分区架构，即Shared Nothing架构。图2.2所示是DB2多分区架构图。
图2.2 DB2多分区（DPF）架构
从概念上讲，DB2数据库多分区在很多时候可以看成是一系列单分区数据库的聚集，每个分区都包含独立的数据、日志、锁等，当一个任务到来后，由一个分区（这个分区叫做协调分区）将请求分发到各个分区上，每个分区都会启动一个或若干个子代理，同时执行查询处理，然后把结果集返回给协调分区进行汇总，最后返回给应用程序。分区数据库对应用是透明的，应用看到的还是一个数据库。
当新的数据被插入，或者老的数据被修改时，DB2会通过一种叫做“分区键”的数据列（用户可以指定列作为分区键）对其进行散列（hash），然后根据散列结果插入相应的分区。也就是说，一条数据仅仅存在一个分区中，每个分区无法访问其他分区中的数据。在海量数据应用中，这种设计大大减少了每个分区需要处理的数据量，为查询性能的提升起到了重要的作用。
这种架构的优点就是能够充分利用系统资源，将一个大型的查询分解成若干个小查询并行运行在不同的系统中。由于每一个分区只能够访问自己分区的数据，当查询数据需要关联时，需要在分区中交换必要的数据，分区之间使用一种叫做FCM（Fast Communication Manager）的通信机制。这种架构对系统设计人员的要求较高，一定要充分理解优化器与系统访问数据的规则，并且设计很好的“分区键”，才能够尽可能避免分区间大量的数据交换。
DB2 for LUW是Share-Nothing架构的典型代表，当前比较流行的Greenplum也是这个架构。该架构的设计目标主要是解决数据扩展性和并发性能问题，而不是高可用性。目前主要用于包含海量数据的OLAP系统，如仓库和经营分析系统。
与Share-Nothing相对的另外一种常见的架构是Share-Disk，典型代表是Oracle RAC和DB2 for z/OS。Share-Disk架构允许所有机器都可以访问全部的数据，好处是管理起来相对方便，而且一台机器宕机后，只要存储部分不出问题，其他系统可以照样访问数据。它的设计目标主要是提供高可用性，一般用于OLTP系统。
很多初学者都会问一个问题：这两个架构哪个好？答案也很明显，适合你自己业务的就是最好的。用Share-Disk架构来跑几百个TB的数据仓库明显是吃力不讨好，而使用DB2分区数据库跑只有几十GB的在线交易也有点大材小用。因此，在选择一个系统的时候，一定要对相关的不同架构进行了解，然后通过自己的分析（别看广告，看疗效）得出相应的结论。
另外，为了满足OLTP系统对高可用性的需求，DB2 for LUW对DB2 9.8版本（代号pureScale）进行了体系结构的重大变革，即支持Share-Disk架构，它的体系结构更加先进，效率更高。IBM一直在致力于发展与改进pureScale系统，相信在不久的将来，越来越多的生产系统会使用SD架构。
关于DPF和pureScale的更细节介绍，我们将在《DB2数据库高级管理》一书中重点讲述。本书只专注于单分区数据库的学习。