Oracle ASM 翻译系列第十五弹：ASM Internal ASM File Directory

xiaoxiao2024-04-13 122

本篇主要介绍ASM的1号文件，ASM的1号文件是ASM的文件目录，它记录了磁盘组中的所有文件信息，由于在ASM中，每一个磁盘组都是独立的存储单元，所以每一个磁盘组都会有属于它自己的文件目录。

虽然这是一个内部的文件，但ASM实例会把它当做其它ASM文件一样管理，在ASM的文件目录中也会有它自己的条目（指向了它自己），在一个normal和high冗余的磁盘组中，它也会做镜像，随着新文件的产生，文件目录的大小也会相应地增长。

每一个ASM文件目录的条目都会包含如下的信息：

· 文件大小

· 文件块大小

· 文件类型

· 文件的冗余级别

· 文件的条带配置

· 前60个extent的位置指针

· 如果文件超过60个extent，那么会有Indirect extent 的指针

· 文件创建时间戳

· 文件最后的修改时间戳

· 指向ASM Alias目录的文件名

每个新增加的ASM文件会分配到一个号码，这个号码是随着新增文件而顺序递增的。文件的号码与文件目录中的block号码也是完全对应的，也就是说，文件目录的1号block描述了他自己也就是1号文件的信息。2号block是描述2号文件的，300号block是描述300号文件的，4000号block是关于4000号文件的，以此类推。如下，是ASM的257号文件，kfbh.block.blk指出了文件目录里块的编号，此编号也是文件的编号。

kfed read /dev/qdata/vdf aun=50 blkn=1| grep kfbh.block.blk

kfbh.block.blk: 257 ; 0x004: blk=257

不存在编号为0的ASM文件，所以文件目录的0号block不描述任何文件的信息。

ASM文件目录与ASM的AT表是两个相辅相成的数据结构。ALTER DISKGROUP CHECK命令可以检查两个数据结构是不是一致的。

译者注：通过为ALTER DISKGROUP CHECK语句可以用来校验磁盘组元信息的内部一致性，可以指定在磁盘组、磁盘、文件、failgroup级别进行元信息一致性的校验，能够成功执行此命令的前提条件是磁盘组必须处于mount状态。默认情况下,check disk group 子句会校验所有的元信息目录，在校验过程中如果有错误信息，会记录在ASM的alert文件中，check语句一般会执行如下的操作：1）检查磁盘的一致性 2）检查文件extent map和AT表之间的一致性 3）检查alias元信息目录和文件目录之间对应关系的正确性 4）检查alias目录树的正确性 5）检查ASM元信息目录是否有不可访问的块。我们可以在语句中添加repair或norepair关键字来指定ASM是否尝试修复检查过程中发生的错误，默认为norepair。

V$ASM_FILE and V$ASM_ALIAS views

ASM文件目录中描述的大部分信息都可以通过V$ASM_FILE视图查询到。对于处于mount状态的磁盘组中的每个文件，该视图中会以一行来展示。然而，该视图中并不会显示ASM元信息文件的信息。V$ASM_FILE视图中没有描述文件名的列，所以为了得到一个有意义的输出，同时我们还需要联合V$ASM_ALIAS视图。

请看如下示例。

SQL> SELECT f.group_number, f.file_number, a.name, f.type

FROM v$asm_file f, v$asm_alias a

WHERE f.group_number=a.group_number and f.file_number=a.file_number

ORDER BY 1, 2;

GROUP_NUMBER FILE_NUMBER NAME TYPE

------------ ----------- ---------------------- ----------------

1 253 REGISTRY.253.769023761 ASMPARAMETERFILE

1 256 SYSTEM.256.769030243 DATAFILE

1 257 SYSAUX.257.769030245 DATAFILE

1 258 UNDOTBS1.258.769030245 DATAFILE

1 259 USERS.259.769030245 DATAFILE

1 260 Current.260.769030435 CONTROLFILE

1 261 Current.261.769030431 CONTROLFILE

1 262 group_1.262.769030439 ONLINELOG

1 263 group_1.263.769030445 ONLINELOG

1 264 group_2.264.769030453 ONLINELOG

3 256 Current.256.771527253 CONTROLFILE

3 257 group_1.257.771527259 ONLINELOG

3 258 group_1.258.771527263 ONLINELOG

...

34 rows selected.

SQL>

不同磁盘组中的文件可以有相同的文件编号。

Locating the ASM file directory

我们可以在ASM实例中通过查询X$KFFXP视图来获取磁盘组DATA中编号为1的文件所分配的AU。

SQL> SELECT xnum_kffxp "Virtual extent",

pxn_kffxp "Physical extent",

au_kffxp "Allocation unit",

disk_kffxp "Disk"

FROM x$kffxp

WHERE group_kffxp=1 -- Diskgroup 1 (DATA)

and number_kffxp=1 -- File 1 (file directory)

ORDER BY 1, 2;

Virtual extent Physical extent Allocation unit Disk

-------------- --------------- --------------- ----------

0 0 10 0

0 1 10 1

0 2 10 2

1 3 48 2

1 4 46 1

1 5 47 0

6 rows selected.

SQL>

以上结果中我们可以有两个发现：ASM文件目录为三重冗余(每个virtual extent都有3个physical extent)；当前ASM文件目录包含两个virtual extent。

当AU大小为1MB且ASM元信息block大小为4KB时，一个AU可以容纳256个目录条目。文件编号1-255是为ASM元信息文件预留，所以0号extent只用来容纳元信息文件的条目，1号extent则容纳接下来的256个非元信息文件的信息，以此类推。

译者注：译者认为这里作者遗漏了一个很重要的定位asm一号文件的方法，通过kfed 读取asm磁盘头的kfdhdb.f1b1locn部分，可以获得ASM一号文件所在的AU，例如下面的例子里显示了一号文件在磁盘的2号AU处，如果kfdhdb.f1b1locn的值为0，代表这个磁盘并没有一号文件的拷贝。

#kfed read /dev/qdata/vdh| grep kfdhdb.f1b1locn

kfdhdb.f1b1locn: 2 ; 0x0d4: 0x00000002

ASM file directory entries for database files

接下来我们通过以下查询看看哪些文件是被我的ASM实例所管理的。

SQL> SELECT file_number "ASM file number", name "File name"

FROM v$asm_alias

WHERE group_number=1

ORDER BY 1;

ASM file number File name

--------------- ----------------------

253 REGISTRY.253.769023761

256 SYSTEM.256.769030243

257 SYSAUX.257.769030245

258 UNDOTBS1.258.769030245

259 USERS.259.769030245

260 Current.260.769030435

261 Current.261.769030431

262 group_1.262.769030439

263 group_1.263.769030445

264 group_2.264.769030453

265 group_2.265.769030461

266 group_3.266.769030471

267 group_3.267.769030479

268 TEMP.268.769030503

269 EXAMPLE.269.769030517

270 spfile.270.769030977

...

SQL>

我们看到ASM实例管理着一组典型的数据库文件。接下来再继续深入剖析。

File directory entries for control files

查询该数据库的控制文件名。

SQL> SELECT name "File",

block_size "Block size",

block_size*(file_size_blks+1) "File size"

FROM v$controlfile;

File Block size File size

------------------------------------------ ---------- ----------

+DATA/BR/CONTROLFILE/current.262.822925011 16384 17973248

+DATA/BR/CONTROLFILE/current.261.822925013 16384 17973248

SQL>

接下来看一下262号文件(current.262.822925011)对应的的文件目录条目。首先，通过查询X$KFFXP获得该文件的extent和AU分布：

SQL> SELECT xnum_kffxp "Virtual extent",

pxn_kffxp "Physical extent",

au_kffxp "Allocation unit",

disk_kffxp "Disk"

FROM x$kffxp

WHERE group_kffxp=1 -- Diskgroup 1 (DATA)

and number_kffxp=262 -- File 262 (control file)

and xnum_kffxp <> 2147483648

ORDER BY 1, 2;

Virtual extent Physical extent Allocation unit Disk

-------------- --------------- --------------- ----

0 0 776 3

0 1 778 1

0 2 779 2

1 3 781 0

1 4 777 3

1 5 779 1

2 6 780 2

2 7 780 1

2 8 778 3

...

23 69 795 1

23 70 793 3

23 71 798 0

72 rows selected.

SQL>

我们看到实例为该文件分配了24个virtual extent，并且该文件是三倍冗余。接下来查询DATA磁盘组包含的磁盘的编号和路径。

SQL> SELECT disk_number, path

FROM v$asm_disk

WHERE group_number=1

ORDER BY 1;

DISK_NUMBER PATH

----------- ---------

0 /dev/sdb1

1 /dev/sdc1

2 /dev/sdd1

3 /dev/sde1

SQL>

现在我们通过kfed工具来查看该文件的ASM文件目录条目，它会在文件目录的262号block，也就是文件目录中1号extent的6号block(262减去256得出6)。1号extent位于2号磁盘的第48个AU，并在1号磁盘的第46个AU和0号磁盘的第47个AU上分别存在一份冗余。我们只需要看其中一个即可。下面我们来看看2号磁盘的第48个AU。

$ kfed read /dev/sdd1 aun=48 blkn=6 | more

kfbh.endian: 1 ; 0x000: 0x01

kfbh.hard: 130 ; 0x001: 0x82

kfbh.type: 4 ; 0x002: KFBTYP_FILEDIR

kfbh.datfmt: 1 ; 0x003: 0x01

kfbh.block.blk: 262 ; 0x004: blk=262

...

kfffdb.node.incarn: 822925011 ; 0x000: A=1 NUMM=0x18866b69

kfffdb.node.frlist.number: 4294967295 ; 0x004: 0xffffffff

kfffdb.node.frlist.incarn: 0 ; 0x008: A=0 NUMM=0x0

kfffdb.hibytes: 0 ; 0x00c: 0x00000000

kfffdb.lobytes: 17973248 ; 0x010: 0x01124000

kfffdb.xtntcnt: 72 ; 0x014: 0x00000048

kfffdb.xtnteof: 72 ; 0x018: 0x00000048

kfffdb.blkSize: 16384 ; 0x01c: 0x00004000

kfffdb.flags: 19 ; 0x020: O=1 S=1 S=0 D=0 C=1 I=0 R=0 A=0

kfffdb.fileType: 1 ; 0x021: 0x01

...

kfffde[0].xptr.au: 776 ; 0x4a0: 0x00000308

kfffde[0].xptr.disk: 3 ; 0x4a4: 0x0003

kfffde[0].xptr.flags: 0 ; 0x4a6: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[0].xptr.chk: 34 ; 0x4a7: 0x22

kfffde[1].xptr.au: 778 ; 0x4a8: 0x0000030a

kfffde[1].xptr.disk: 1 ; 0x4ac: 0x0001

kfffde[1].xptr.flags: 0 ; 0x4ae: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[1].xptr.chk: 34 ; 0x4af: 0x22

kfffde[2].xptr.au: 779 ; 0x4b0: 0x0000030b

kfffde[2].xptr.disk: 2 ; 0x4b4: 0x0002

kfffde[2].xptr.flags: 0 ; 0x4b6: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[2].xptr.chk: 32 ; 0x4b7: 0x20

...

通过以上kfed命令输出中的第一部分kfbh字段，我们确认这是一个ASM文件目录的block（kfbh.type=KFBTYP_FILEDIR），而且是描述262号文件的（kfbh.block.blk=262）。

第二部分kfffdb字段则包含：

· File incarnation number (kfffdb.node.incarn=822925011), 文件的incarnation号，属于文件名的一部分

· File size in bytes (kfffdb.lobytes=17973248) 文件的大小

· Physical extent count (kfffdb.xtntcnt=72) 文件的物理extent数

· File block size in bytes (kfffdb.blkSize=16384) 文件的块大小

· File type (kfffdb.fileType=1), i.e. the database control file 文件的类型，这里为控制文件

第三部分kfffde为物理extent分布，这部分输出与从X$KFFXP中查询到的结果一致：

Physical extent 0 在 AU 776 (kfffde[0].xptr.au=776), 在 disk 3 (kfffde[0].xptr.disk=3) Physical extent 1 在 AU 778 (kfffde[1].xptr.au=778), 在 disk 1 (kfffde[1].xptr.disk=1) Physical extent 2 在 AU 779 (kfffde[2].xptr.au=779), 在 disk 2 (kfffde[2].xptr.disk=2)

以此类推

File directory entries for large files

本文中所指的大文件指的是超过60个extent的文件。

先到数据库中找出几个大的文件：

SQL> SELECT name, bytes/1024/1024 "Size (MB)"

FROM v$datafile;

NAME Size (MB)

-------------------------------------------- ----------

+DATA/br/datafile/system.256.769030243 720

+DATA/br/datafile/sysaux.257.769030245 590

+DATA/br/datafile/undotbs1.258.769030245 105

+DATA/br/datafile/users.259.769030245 5

+DATA/br/datafile/example.269.769030517 345.625

SQL>

Directly addressed extents

以system表空间的数据文件为例，我们看一下该文件对应的文件目录条目。该文件编号为256，大小为720MB。

SQL> SELECT xnum_kffxp "Extent", au_kffxp "AU", disk_kffxp "Disk"

FROM x$kffxp

WHERE group_kffxp=1 and number_kffxp=256 and xnum_kffxp <> 2147483648

ORDER BY 1,2;

Extent AU Disk

---------- ---------- ----------

0 42 1

0 48 2

1 43 1

1 49 0

2 44 1

2 45 3

...

720 1111 1

720 1119 2

1442 rows selected.

SQL>

我们看到ASM实例为该文件分配了1442个物理extent。

我们再次用kfed工具来查看该文件的文件目录条目。它位于ASM文件目录的256号block，这个块位于48号AU，块0。让我们查看0号disk第48个AU的0号block。

译者注：1号文件的第一个AU保留的是1-255号文件的信息（元信息文件），我们的256号文件，要从1号文件的第二个AU开始算起，由于AU的块编号是从0号块开始，因此256号文件位于第二个AU也就是48号AU的0号块。

$ kfed read /dev/sdb1 aun=48 blkn=0 | more

kfbh.endian: 1 ; 0x000: 0x01

kfbh.hard: 130 ; 0x001: 0x82

kfbh.type: 4 ; 0x002: KFBTYP_FILEDIR

...

kfffdb.node.incarn: 769030243 ; 0x000: A=1 NUMM=0x16eb3c31

kfffdb.node.frlist.number: 4294967295 ; 0x004: 0xffffffff

kfffdb.node.frlist.incarn: 0 ; 0x008: A=0 NUMM=0x0

kfffdb.hibytes: 0 ; 0x00c: 0x00000000

kfffdb.lobytes: 754982912 ; 0x010: 0x2d002000

kfffdb.xtntcnt: 1442 ; 0x014: 0x000005a2

kfffdb.xtnteof: 1442 ; 0x018: 0x000005a2

kfffdb.blkSize: 8192 ; 0x01c: 0x00002000

kfffdb.flags: 17 ; 0x020: O=1 S=0 S=0 D=0 C=1 I=0 R=0 A=0

kfffdb.fileType: 12 ; 0x021: 0x0c

...

kfffde[0].xptr.au: 48 ; 0x4a0: 0x00000030

kfffde[0].xptr.disk: 2 ; 0x4a4: 0x0002

kfffde[0].xptr.flags: 0 ; 0x4a6: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[0].xptr.chk: 24 ; 0x4a7: 0x18

kfffde[1].xptr.au: 42 ; 0x4a8: 0x0000002a

kfffde[1].xptr.disk: 1 ; 0x4ac: 0x0001

kfffde[1].xptr.flags: 0 ; 0x4ae: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[1].xptr.chk: 1 ; 0x4af: 0x01

kfffde[2].xptr.au: 49 ; 0x4b0: 0x00000031

kfffde[2].xptr.disk: 0 ; 0x4b4: 0x0000

kfffde[2].xptr.flags: 0 ; 0x4b6: L=0 E=0 D=0 S=0

...

kfffde[60].xptr.au: 58 ; 0x680: 0x0000003a

kfffde[60].xptr.disk: 1 ; 0x684: 0x0001

kfffde[60].xptr.flags: 0 ; 0x686: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[60].xptr.chk: 17 ; 0x687: 0x11

kfffde[61].xptr.au: 64 ; 0x688: 0x00000040

kfffde[61].xptr.disk: 0 ; 0x68c: 0x0000

kfffde[61].xptr.flags: 0 ; 0x68e: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[61].xptr.chk: 106 ; 0x68f: 0x6a

kfffde[62].xptr.au: 63 ; 0x690: 0x0000003f

kfffde[62].xptr.disk: 2 ; 0x694: 0x0002

kfffde[62].xptr.flags: 0 ; 0x696: L=0 E=0 D=0 S=0

kfffde[62].xptr.chk: 23 ; 0x697: 0x17

kfffde[63].xptr.au: 4294967295 ; 0x698: 0xffffffff

kfffde[63].xptr.disk: 65535 ; 0x69c: 0xffff

kfffde[63].xptr.flags: 0 ; 0x69e: L=0 E=0 D=0 S=0

...

0-59号extent(kfffde[0]-kfffde[59])被称作directly addressed extent，因为它们直接指向数据extent。而编号59以上的extent，被称为indirectly addressed extent，因为它们指向的extent持有的是剩余extent的信息。

Indirectly addressed extents

接下来对1号磁盘(kfffde[60].xptr.disk=1)的58号AU(kfffde[60].xptr.au=58)进行查看。

$ kfed read /dev/sdc1 aun=58 | more

kfbh.endian: 1 ; 0x000: 0x01

kfbh.hard: 130 ; 0x001: 0x82

kfbh.type: 12 ; 0x002: KFBTYP_INDIRECT

...

kffixe[0].xptr.au: 59 ; 0x00c: 0x0000003b

kffixe[0].xptr.disk: 3 ; 0x010: 0x0003

kffixe[0].xptr.flags: 0 ; 0x012: L=0 E=0 D=0 S=0

kffixe[0].xptr.chk: 18 ; 0x013: 0x12

kffixe[1].xptr.au: 64 ; 0x014: 0x00000040

kffixe[1].xptr.disk: 2 ; 0x018: 0x0002

kffixe[1].xptr.flags: 0 ; 0x01a: L=0 E=0 D=0 S=0

kffixe[1].xptr.chk: 104 ; 0x01b: 0x68

kffixe[2].xptr.au: 59 ; 0x01c: 0x0000003b

kffixe[2].xptr.disk: 1 ; 0x020: 0x0001

kffixe[2].xptr.flags:

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