Informix数据库中异步I/O的应用
Informix数据库系统在银行、保险等行业里有着广泛的应用，鉴于银行和保险业务的特殊性，这些行业对于数据库都有较高的要求，因为数据库的性能直接关系到整个应用的好坏。提高数据库性能的方法很多， 这里介绍一种数据库与操作系统密切结合的应用——异步输入输出(AIO，Synchronous Input/Output)，使用这种方式可以有效地缓解数据库的I/O瓶颈，从而提高数据库的整体性能。
异步I/O的特点
对系统发出I/O请求通常有两种方式: 同步I/O请求和异步I/O请求。同步I/O请求利用系统的缓冲区进行数据处理，当一个I/O操作执行时，应用程序必须等待，直到I/O操作执行完毕。而异步I/O操作是在后台执行，I/O操作和应用程序可以同时运行，从而增大了I/O流量，提高了系统性能。如果应用程序是对裸设备（Raw Device）进行操作, 则这种优势更加明显，因为使用裸设备避免了操作系统的介入，数据在数据库系统的管理下，不经过系统的缓冲区直接在磁盘和数据库的缓冲区之间进行传输。对于读写频繁、I/O成为瓶颈的数据库系统来说，使用异步I/O可以有效地提高系统的性能。
在Informix Dynamic Server(IDS)中采用异步I/O有两种方法: AIO虚拟处理机方式（CPU Virtual Processor，AIO VP）和核心AIO（Kernel Asynchronous Input/Output，KAIO）方式。核心AIO通过操作系统进行无阻塞的磁盘读写，改进I/O操作的性能。IDS中若使用KAIO，由进程内CPU虚拟处理机（CPU VP）服务，而不是由AIO虚拟处理机服务。KAIO通常比AIO虚拟处理机有更好的性能，一般在没有实现KAIO或对Cool Device进行I/O时，才用AIO虚拟处理机的方式负责进行数据库的I/O。
在Informix数据库使用KAIO，要考虑下列因素：
操作系统的支持 在Informix Dynamic Server(IDS)产品中，除了低版本的(现已经基本淘汰)外，都提供了对KAIO的支持。但是要想利用此功能，只有数据库的支持还不行，还要有操作系统的支持。
系统性能 使用KAIO的主要目的是提高数据库的I/O性能，若系统没有I/O瓶颈，则没有必要开启此项功能。
对裸设备进行I/O 这是使用KAIO提高I／O性能的物质基础。
异步I／O的配置
AIO VP在操作系统中不需要做特殊配置，只需在Informix的Onconfig文件中配置NumAIOVPS参数即可。而KAIO方式需要对操作系统和数据库进行配置，下面以SCO OpenServer 5.0.5为例说明操作系统的配置：
1．打开AIO的驱动。在默认的情况下，AIO是关闭的，必须使用命令进行配置才能开启它。方法是以超级用户（root）注册，执行命令“＃mkdev aio”或“scoadmin”将AIO加入到系统核心中，系统将自动重新构造内核。
2．开启SUDS驱动。在AIO中要使用SUDS库中POS2X.1b规定可以使用的函数，必须先启动SUDS的驱动程序。具体方法如下：
(1)编辑/etc/conf/sdevices.d文件，将其中第二个字段的“N”改为“Y”。
(2)进入/etc/conf/cf.d目录，执行命令“#./link_unix ”重新连接核心，然后重新引导系统。
(3)使用suds_ctrl命令确定Informix用户组有权限使用suds库中的函数。可以使用命令“#suds_ctrl -a gid”，这里gid是Informix用户组组号，可在/etc/group文件中查阅。为了使用方便，通常的做法是在/etc/rc2.d目录下建立一个包含此命令的以大写字母“S”开头为文件名的文件（例如S99start_suds）。
(4) 调整与AIO相关的内核参数。
与AIO相关的内核参数有：NAIOPROC、NAIOREQ、NAIOBUF、NAIOHBUF、NAIOREQPP、NAIOLOKTBL，其具体含义读者可查阅相关资料。根据笔者的经验，其缺省值偏小，建议将这些参数增大，其调整方法是编辑/etc/conf/cf.d/mtune文件。调整完毕，需要重新连接核心并重新引导系统。调整结果如下（括号内为缺省值）：
| NAIOPROC | 50(5) | 1 | 500(16) |
| AIORE1 | 400(120) | 5 | 4000(200) |
| NAIOBUF | 400(120) | 5 | 4000(200) |
| NAIOHBUF | 100(25) | 1 | 1000(50) |
| NAIOREQPP | 400(120) | 30 | 4000(200) |
| NAIOLOCKTAB | 50(10) | 5 | 500(20) |
在Informix中KAIO要进行如下配置：
1．用户环境变量的调整。缺省情况下KAIO是关闭的，激活的方法是：
KAIOON=1; 1－打开，0－关闭
export KAIOON (for Bourne or Korn Shell)
setenv KAIOON 1 (for C Shell)
2．Onconfig配置文件中有关参数的调整。与此相关的参数是NumAIOVPS，它表明处理磁盘I/O的虚拟处理器AIO类的虚拟处理器数目。如果系统中使用KAIO而且没有Cool Device，则将NumAIOVPS设置为1或2（小型系统设置为1，较大系统设置为2），如果有Cool Device或系统不支持KAIO，这时系统使用AIO VP方式进行数据I/O，可将NumAIOVPS设置为系统中活动磁盘数的两倍。
异步I/O的监测
在完成异步I/O的配置后，还需要对其实际运行状况进行监测。要查看操作系统中AIO的运行状态，可以用root用户注册，执行命令“#aioinfo”，该命令可以返回AIO配置和使用的信息和内部统计表。要监测AIO的请求情况可以执行命令“sar -O m n”，它表示每隔m秒检测一次，共检测n次。如果监测AIO的buffer使用情况，可以执行命令“sar -h m n ”。如果要在Informix数据库下监测AIO的运行，可以执行下列命令查看AIO的相关情况：“onstat -g ***”，这里“***”可以是“ath”、“iob”、“ioq”等。
当然，在SCO OpenServer 5下使用KAIO也存在一定局限性。比如，在使用KAIO时，操作系统对物理内存中的内存段加锁，并且标记为只能为KAIO程序使用。一旦内存段被加锁，它将不能被操作系统选为页交换的内存使用，对于内存不大的系统将导致内存不足。另外，要特别提醒读者的是，如果IDS的Server端和Client端的环境变量KAIOON不一致（即KAIOON不是同时打开或同时关闭），启动数据库后在Client端运行onstat命令时，可能产生错误的输出。具体情况如下表:
说明：oninit对应KAIO是“on”,代表Server端数据库启动时打开了KAIO功能,“off”则表示关闭了KAIO功能；onstat对应KAIO是“on”,代表Client端数据库启动时打开了KAIO功能,off则表示关闭了KAIO功能；error from onstat 对应“NO”,表示onstat命令的输出是正确的，“YES”则表示输出是错误的。
