盡管 DB2 pureScale 以高可用性、無限擴展性和對應用程序的透明性而著稱，性能對于它來說同樣重要。本文是 DB2 pureScale 在 Power 平臺上的性能調優系列的又一個專題，主要關于如何調優數據庫注冊變量 DB2_USE_FAST_PREALLOCATION。
本文首先介紹了文件系統中和性能相關的很多方面，主要包括快速預分配和緩存，然后基于我們在實際試驗中遇到的性能問題，歸納出在 db2 purescale 環境中調優注冊變量 db2_use_fast_preallocation 的最佳實踐。
一方面，DB2 pureScale 基于共享數據 (share everything) 的架構設計，要求運行在 IBM 的 GPFS（General Parallel File System）文件系統之上。同 JFS2(Enhanced Journaled File System) 文件系統一樣，GPFS 也支持快速預分配功能。快速預分配功能可以顯著提高數據庫中諸如數據庫恢復、表空間創建、表空間大小修改等操作的性能。另一方面，DB2 pureScale 要求數據庫中所有的表空間都是自動存儲類型的表空間。對于自動存儲表空間，容器的創建和空間的分配工作都由數據庫管理器來按需進行。
默認情況下，DB2 會在支持 FAST_PREALLOCATION 特性的文件系統上開啟該功能，來提高涉及修改表空間大小的操作的性能。我們在測試中發現，對于運行在 GPFS 上的 DB2 pureScale，開啟快速預分配功能可以顯著提高數據庫恢復的性能，但對于運行時的性能卻有很大影響。本文將詳細闡述我們遇到的問題，分析產生問題的原因，最后給出關于該注冊變量設置的最佳實踐。
文件系統的快速預分配功能
在闡述我們遇到的問題之前，需要先了解一下文件系統的快速預分配功能。很多文件系統，如：JFS2、GPFS，都支持快速預分配功能。文件系統的快速預分配功能指的是：允許在不進行實際空間分配的情況下來改變一個文件的大小，實際空間的分配會在首次對對應新空間進行寫的時候進行。也就是說，應用程序可以讓文件系統承諾預留一定的空間給它，此時文件系統只需給應用程序一個承諾，而無需進行實際空間的分配。這樣，文件大小的改變就會很快完成，而具體的空間分配工作會在后續進行實際寫的時候進行。這種特性對于那些頻繁涉及文件大小操作的應用有很大的好處。
對應到 DB2，默認情況下，DB2 會在支持快速預分配功能的文件系統上啟用該功能，來提高涉及文件大小更改的數據庫操作的性能，如數據庫恢復、表空間創建、表空間大小修改。例如，當 DB2 需要創建一個新的表空間時，文件系統不需要立即進行實際空間的分配，實際空間會在 DB2 對對應空間首次插入數據的時候進行分配。而這種運行時實際空間分配帶來的開銷理論上也是可以忽略的。
文件系統的緩存功能
默認情況下，操作系統會對從磁盤讀取或者要寫入磁盤的數據進行緩存。這就是文件系統緩存的作用。典型的涉及物理磁盤操作的讀過程是：先從磁盤上讀取數據，把它放到文件系統的緩存中，然后再把數據從文件系統的緩存拷貝到應用程序的緩存中，這樣應用程序才能使用這些數據。同樣涉及物理磁盤操作的寫過程是：首先把數據從應用程序緩存拷貝到文件系統緩存，然后再從文件系統緩存寫到物理磁盤上。可見，文件系統的緩存位于應用程序緩存和磁盤之間，是應用程序和磁盤之間進行數據讀寫操作的橋梁。
圖 1. IO 操作流程
對于那些本身沒有緩存功能的應用程序，使用文件系統級別的緩存可以帶來很大的性能提高。通過文件系統緩存的預讀（read-ahead）和延遲寫 (write-behind) 功能，應用程序可以節省很多花費在 IO 等待上時間，從而帶來性能的極大提高。而對于像數據庫這樣的應用，它本身已經維護了自己的緩存池（bufferpool），如果在文件系統級別也啟用緩存的話，將形成雙重緩存的局面，會帶來一些額外的 CPU 開銷。所以為了避免文件系統和數據庫系統重復緩存帶來的額外開銷，我們一般在數據庫場景中會關閉文件系統的緩存功能。
