Solaris 10 - ZFS, préparation d'un environnement pour une instance Oracle 10gR2

Introduction

En mai 2005, la documentation Partitions sur disque Solaris (format, prtvtoc, newfs) présentait la création de partitions sur un disque et le montage de systèmes de fichiers ufs sous Solaris 8. Avec Solaris 10, la nouveauté des ZFS (Zone File Systems) simplifie énormément la configuration des volumes et systèmes de fichiers avec des éléments de configuration évolués (compression, checksum, recordsize, casesensitivity, utf8only etc...). Des fonctionnalités encore plus puissantes sont disponibles avec ZFS comme les snapshots mais ne sont pas abordées ici. Il s'agit uniquement d'une prise en main rapide de ZFS.

Dans ce guide pratique, sans rentrer dans les détails très techniques systèmes de l'OS, des systèmes de fichiers ZFS sont créés pour monter une instance Oracle 10gR2 sur une plateforme Solaris X86 64bits. Quelques paragraphes abordent également le cache ARC de ZFS pour configurer et récupérer les statistiques mémoire pour ZFS.

L'article n'aborde pas la mise en place de RAIDs ou de miroirs disques dans les zones de stockage ZFS.

Les systèmes de fichiers ZFS ci-dessous sont créés pour une nouvelle instance Oracle :

Point de montage ZFS Taille (Gb) Taille de bloc
/sop/oracle/SOPT1ORA 40 8k
/sop/oracle/SOPT1ORA/redolog 2 128k
/sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog 10 128k

Dans les préconisations Oracle autour de ZFS, il est conseillé de définir la taille du bloc ZFS égale à la taille de bloc définie dans l'instance Oracle pour les données: la taille de bloc du système ZFS /sop/oracle/SOPT1ORA supportant les fichiers de données de l'instance Oracle est donc définie à 8k, la taille de bloc définie au niveau de l'instance Oracle étant à 8k (db_block_size=8192).

Pour les fichiers de redo log et archivelog, avec leur caractère circulaire, il est conseillé d'utiliser la taille de bloc ZFS système, soit 128k : les systèmes de fichiers ZFS /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog et /sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog supportant respectivement les fichiers de redo log et archivelog sont ainsi définis avec une taille de bloc à 128k.

Préparation de l'environnement Oracle (compte, mémoire partagée, sémaphores)

Création du compte unix oracle (groupadd et useradd)

Le compte Unix oracle est créé avec la commande useradd avec le super utilisateur root. Dans la norme de cet article, le compte oracle a pour userid 1001 et il est affecté dans le groupe dba (id : 101).

Pour vérifier que le groupe dba existe effectivement avec le groupe id 101, consulter le fichier /etc/group :

cat /etc/group | grep 'dba'
dba::101:

Si ce groupe n'existe pas, la commande Unix groupadd avec le compte root peut être utilisée :

groupadd [ -g gid  [-o]] group
groupadd -g 101 dba

Le compte Unix oracle est alors créé avec la commande useradd :

useradd  [-c comment] [-d dir] [-e expire] [-f inactive]
     [-g group] [-G group [, group...]] [-m [-k skel_dir]]
     [-u uid [-o]] [-s shell] [-A authorization  [,authorization...]]
     [-P profile  [,profile...]] [-R role  [,role...]]
     [-p projname] [-K key=value] login

Dans ce cas pratique, pour le compte Unix Oracle, le shell par défaut est Korn Shell ( -s /bin/ksh), son groupe est dba ( -g101 ou -Gdba), son id est 1001 (-u1001) et son répertoire par défaut est /Software/oracle (-d /Software/oracle).

useradd -d /Software/oracle -g101 -u1001 -s/bin/ksh oracle

Pour vérifier la bonne création du compte Unix oracle, consulter le fichier /etc/passwd :

cat /etc/passwd | grep 'oracle'
oracle:x:1001:101::/Software/oracle:/bin/ksh

À l'issue de la création du compte unix Oracle, son répertoire par défaut /Software/oracle est créé avec la commande mkdir et oracle devient le propriétaire du répertoire /Software/oracle avec la commande chown :

mkdir /Software/oracle
chown oracle:dba /Software/oracle

Le mot de passe du compte Unix oracle est ensuite initialisé avec le binaire passwd :

passwd oracle
New Password: *******
Re-enter new Password:  *******
passwd: password successfully changed for oracle

Création du projet user.oracle dans le contrôleur de ressources Solaris 10 (projadd, newtask)

Avec Solaris 10, un nouveau service de contrôle de ressources (resource control facility) fait son entrée. Ce contrôleur de ressources permet de définir des paramètres systèmes spécifiques (comme la mémoire partagée, les sémaphores etc...) à un compte Unix ou un groupe de comptes Unix. Les paramètres systèmes ne sont donc plus définis globalement pour tous les comptes dans le fichier /etc/system, ils peuvent être définis au cas par cas, ce qui se révèle être particulièrement pratique pour des comptes Unix comme oracle, mq etc... qui ont des besoins très particuliers sur la mémoire partagée, les sémaphores etc... paramètres que l'on ne souhaite pas forcément appliquer en environnement mutualisé pour d'autres comptes applicatifs Unix présents sur la machine.

Pour définir ces contrôles de ressources, un projet est créé pour un compte Unix ou un groupe Unix, projet qui est ensuite activé.

Ainsi dans un premier temps, le projet user.oracle est ajouté avec la commande projadd pour le compte Unix oracle :

projadd -U <user> <project_name>
projadd -U oracle user.oracle

Le projet user.oracle est alors automatiquement démarré lors de la première connexion avec le compte oracle sur la machine. Lorsqu'il n'y a pas de projet user.oracle démarré (0 connexion avec le compte oracle), ce projet peut être démarré manuellement avec la commande newtask en tant que super utilisateur (root) :

newtask -p <project_name>
newtask -p user.oracle

La commande prstat -J indique effectivement la mise en route du projet user.oracle :

prstat -J
PROJID    NPROC  SWAP   RSS MEMORY      TIME  CPU PROJECT                     
     0       42  700M  799M   2.4%  58:55:02 0.3% system                      
   100        2 2156K 5276K   0.0%   0:00:00 0.0% user.oracle                 
     3        4 1596K 3500K   0.0%   0:03:54 0.0% default                     
     1        8 3456K 6136K   0.0%   0:00:06 0.0% user.root 
Dans les opérations qui suivent le projet user.oracle doit être démarré pour pouvoir modifier les paramètres systèmes et le contrôle des ressources pour ce projet.

En se connectant avec le compte oracle, la commande id -p donne le projet associé :

id -p
uid=1001(oracle) gid=101(dba) projid=100(user.oracle)

Configuration système de la mémoire partagée et des sémaphores pour Oracle

Le nouveau contrôleur de ressources Solaris 10

Depuis la version 10 de Solaris, la configuration système de la mémoire partagée, des sémaphores et des "message queues" autorisée pour un compte Unix n'est plus définie dans le fichier /etc/system mais dans le nouveau fichier des projets /etc/project, fichier mis à jour avec les binaires projmod ou prctl.

Beaucoup de paramètres systèmes pour la mémoire partagée et les sémaphores ont désormais des valeurs par défaut qui ont été augmentées avec Solaris 10 ou bien sont devenus obsolètes. D'une façon générale, les valeurs par défaut des paramètres systèmes Solaris étant supérieures aux préconisations Oracle, seule la mémoire partagée maximale doit être généralement définie pour le compte oracle.

Le tableau ci-dessous récapitule les paramètres Solaris modifiés ou devenus obsolètes entre la version 9 et la version 10. Les valeurs par défaut pour Solaris 10 sont données pour comparaison avec les préconisations des valeurs minimales Oracle.

Solaris 9 /etc/system Préconisation Oracle Solaris 10 /etc/project Valeur par défaut Solaris 10
noexec_user_stack 1 x Obsolète x
semsys:seminfo_semmni 100 project.max-sem-ids 128
semsys:seminfo_semmns 1024 x Obsolète x
semsys:seminfo_semmsl 256 project.max-sem-nsems 512
semsys:seminfo_semvmx 32767 x Obsolète x
shmsys:shminfo_shmmax 4294967295 project.max-shm-memory 2 Gb
shmsys:shminfo_shmmin 1 x Obsolète x
shmsys:shminfo_shmmni 100 project.max-shm-ids 128
shmsys:shminfo_shmseg 10 x Obsolète x

Le tableau montre clairement que bien souvent la mémoire partagée doit être définie pour Oracle avec Solaris 10.

Valeur maximale de la mémoire partagée (max-shm-memory)

Le paramètre shmsys.shminfo_shmmax pour la valeur maximale de la mémoire partagée anciennement défini dans le fichier /etc/system est remplacé par project.max-sh-memory avec le contrôleur de ressources Solaris 10.

Une mémoire partagée maximale de 8 Gb (max-sh-memory, max value of shared memory segment) est définie pour le projet user.oracle avec la commande projmod :

projmod -sK "project.max-shm-memory=(priv,8G,deny)" user.oracle

Elle peut être également définie avec le binaire prctl :

prctl -n project.max-shm-memory -v 8gb -r -i project user.oracle 

Le fichier /etc/project donne alors les entrées ci-dessous :

cat /etc/project
system:0::::
user.root:1::::
noproject:2::::
default:3::::
group.staff:10::::
user.oracle:100::oracle::project.max-shm-memory=(priv,8589934592,deny)

Autres paramètres systèmes mémoire partagée et sémaphores

Pour tous les autres paramètres systèmes (max-sem-ids etc...), il suffit juste de vérifier que les valeurs par défaut de la machine Solaris 10 sont supérieures aux préconisations Oracle avec la commande prctl pour le projet user.oracle.

Exemple pour le paramètre max-sem-ids recommandé à 100 par oracle

prctl -n project.max-sem-ids -i project user.oracle
project: 100: user.oracle
NAME    PRIVILEGE       VALUE    FLAG   ACTION                       RECIPIENT
project.max-sem-ids
        privileged        128       -   deny                                 -
        system          16.8M     max   deny                                 -

Si ce n'est pas le cas, la valeur est modifiée également pour le projet user.oracle avec le binaire prctl.

Exemple :

prctl -n project.max-sem-ids -v 100 -r -i project user.oracle

Préparation des systèmes de fichiers ZFS

Lister les zones de stockage ZFS disponbiles (zfs list)

La commande zfs list répertorie les zones de stockage ZFS disponibles avec leurs éventuels points de montage déjà associés (mountpoint).

zfs list
NAME                        USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
DEVICES1                    117K   535G    18K  none
DEVICES2                    117K   402G    18K  none
rpool                      67.0G  66.9G  35.5K  /rpool
rpool/ROOT                 3.89G  20.1G    18K  legacy
rpool/ROOT/s10x_u6wos_07b  3.89G  20.1G  3.89G  /
rpool/SOFTWARE             21.5K  8.00G  21.5K  /Software
rpool/UNIXADM              61.5M   962M  61.5M  /unixadm
rpool/dump                 1.00G  66.9G  1.00G  -
rpool/export                199M   825M    19K  /export
rpool/export/home           199M   825M   199M  /export/home
rpool/swap                   32G  98.9G    16K  -

Dans la configuration initiale, 2 ZFS DEVICES1 (535 Gb) et DEVICES2 (402 Gb) sont disponibles.

La zone de stockage ZFS DEVICES1 va être utilisée pour créer les points de montage pour l'instance Oracle, à savoir :

/sop/oracle/SOPT1ORA

/sop/oracle/SOPT1ORA/redolog

/sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog

Lister et configurer les réservoirs ZFS (zpool status)

La commande zpool et ses paramètres multiples permet de créer, lister, configurer les propriétés et supprimer des réservoirs (pools) de stockage ZFS depuis les disques. zpool status est utilisé pour visualiser le statut des pools de stockage ZFS et notamment le(s) disques associé(s), le(s) miroir(s), le(s) RAID(s). La création et la suppression de ces pools ZFS depuis les disques ne sont pas couvertes dans cet article.

zpool status <device>
zpool status DEVICES1
 state: ONLINE
 scrub: none requested
config:
        NAME        STATE     READ WRITE CKSUM
        DEVICES1    ONLINE       0     0     0
          c4t0d0    ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

L'exemple ci-dessus permet de voir rapidement que la zone de stockage ZFS DEVICES1 est associé au disque c4t0d0.

Lorsque du miroir est mis en place ou du RAID, les informations renvoyées par la commande zpool status sont plus complexes mais bien plus lisibles que dans les versions précédentes de Solaris. Voici un exemple de miroir :

zpool status rpool
  pool: rpool
 state: ONLINE
 scrub: none requested
config:

        NAME          STATE     READ WRITE CKSUM
        rpool         ONLINE       0     0     0
          mirror      ONLINE       0     0     0
            c3t2d0s0  ONLINE       0     0     0
            c3t0d0s0  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

Création des zones ZFS (zfs create)

3 zones ZFS vont être créées dans le device DEVICES1 avec la commande zfs create :

Zone ZFS Point de montage futur Description
DEVICES1/SOPT1ORA_DATA /sop/oracle/SOPT1ORA Fichier de données de l'instance Oracle (8k)
DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog Fichiers de redo log de l'instance Oracle (128k)
DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG /sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog Fichiers archive log de l'instance Oracle (128k)

Voici l'enchaînement de la création de ces 3 zones :

zfs create DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
zfs create DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG
zfs create DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG

Application des quota et de la taille des blocs (zfs set quota, zfs set recsize, zfs create -o)

Pour appliquer les quota nécessaires (40 Gb pour le futur système de fichiers /sop/oracle/SOPT1ORA par exemple) et la taille des blocs, la commande zfs set est utilisée avec la propriété adéquate :

zfs set property=value filesystem|volume

Pour les quotas :

zfs set quota=<n>K|M|G filesystem|volume
zfs set quota=40G DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
zfs set quota=2G DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG
zfs set quota=10G DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG

Pour les tailles de blocs lorsqu'il ne s'agit pas de volumes, c'est la propriété recsize ou recordsize (les deux syntaxes sont acceptées) : la taille des blocs est forcément une puissance de deux supérieure ou égale à 512 octets et inférieure ou égale à 128Ko.

zfs set recsize=[512b ... 128k] filesystem|volume
Cette propriété peut être modifiée à chaud, mais il faut garder à l'esprit que seuls les nouveaux fichiers créés auront la taille des blocs nouvellement appliquée dans la zone.
zfs set recsize=8k DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
zfs set recsize=128k DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG
zfs set recsize=128k DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG

À noter que l'application des propriétés quota et recsize est également possible depuis la commande zfs create avec l'option -o :

zfs create -orecsize=8k -oquota=40g DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
zfs create -orecsize=128k -oquota=2g DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG
zfs create -orecsize=128k -oquota=10g DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG

Lister les propriétés d'une zone ZFS (zfs get)

La commande zfs get retourne les propriétés appliquées à une zone ZFS.

zfs get "all"|property[,...] [filesystem|volume|snapshot]

Lorsque le système de fichiers, le volume ou le snapshot n'est pas spécifié, les propriétés de toutes les zones ZFS sont affichées en sortie.

Exemple :

zfs get recsize,quota DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG
NAME                    PROPERTY    VALUE                   SOURCE
DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG  recordsize  128K                    local
DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG  quota       10G                     local

Création des points de montage

Définition des points de montage (zfs set mountpoint)

La définition des points de montage pour les systèmes de fichiers ZFS créés précédemment peut alors être réalisée avec la commande zfs set mountpoint.

zfs set mountpoint=<répertoire de point de montage> filesystem|volume

Les points de montage qui vont être créés sont les suivants

  • /sop/oracle/SOT1ORA
  • /sop/oracle/SOT1ORA/redolog
  • /sop/oracle/SOT1ORA/archivelog

Les 2 propriétés canmount et mountpoint des ZFS sont très importantes :

zfs get mountpoint,canmount DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
NAME                    PROPERTY    VALUE                   SOURCE
DEVICES1/SOPT1ORA_DATA  mountpoint  none                    local
DEVICES1/SOPT1ORA_DATA  canmount    on                      default

Si la propriété mountpoint est à legacy ou none et qu'elle est remplacée, le système de fichiers ZFS est automatiquement monté. La propriété canmount précise si les systèmes de fichiers peuvent être montés.

Le fichier /etc/vfstab n'est plus nécessaire.

Le répertoire /sop/oracle/SOPT1ORA est donc créé dans un premier temps, sans créér les sous répertoires /sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog et /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog, en effet si les répertoires archivelog et redolog sont créés, l'avertissement suivant est donné au moment de la définition de la propriété mountpoint :

zfs set mountpoint=/sop/oracle/SOPT1ORA DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
cannot mount '/sop/oracle/SOPT1ORA': directory is not empty
property may be set but unable to remount filesystem

De même, il ne faut pas se positionner dans le répertoire /sop/oracle/SOPT1ORA lors la définition de la propriété mounpoint. Dans ce cas là, l'avertissement suivant est donné :

zfs set mountpoint=/sop/oracle/SOPT1ORA DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
cannot mount 'DEVICES1/SOPT1ORA_DATA': mountpoint or dataset is busy
property may be set but unable to remount filesystem

La cinématique suivante de définition des propriétés mountpoint est donc la suivante :

cd /
mkdir /sop
mkdir /sop/oracle
mkdir /sop/oracle/SOPT1ORA

zfs set mountpoint=/sop/oracle/SOPT1ORA DEVICES1/SOPT1ORA_DATA

mkdir /sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog

zfs set mountpoint=/sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG

mkdir /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog

zfs set mountpoint=/sop/oracle/SOPT1ORA/redolog DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG

La propriété canmount étant définie à on, dès l'application de la propriété mountpoint, la commande df -k montre immédiatement l'apparition des systèmes de fichiers zfs

df -k
DEVICES1/SOPT1ORA_DATA
                     41943040      20 41943020     1%    /sop/oracle/SOPT1ORA
DEVICES1/SOPT1ORA_ALOG
                     10485760      18 10485742     1%    /sop/oracle/SOPT1ORA/archivelog
DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG
                     2097152      18 2097134     1%    /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog

Montage automatique et manuel (zfs mount)

Par défaut tous les systèmes de fichiers ZFS sont montés lors de l'initialisation à l'aide du service SMF (Service Management Facility).

Lorsque le montage doit être réalisé manuellement et non en automatique, la commande zfs mount est utilisé :

zfs mount -a|filesystem

Le cache ARC ZFS

Mémoire disponible mdb -k et le cache I/O ZFS ARC

La commande mdb -k avec l'option ::memstat donne une vision globale de la mémoire disponible sur une machine Solaris

echo ::memstat | mdb -k
Page Summary                Pages                MB  %Tot
------------     ----------------  ----------------  ----
Kernel                     587481              2294    7%
Anon                       180366               704    2%
Exec and libs                6684                26    0%
Page cache                   7006                27    0%
Free (cachelist)            13192                51    0%
Free (freelist)           7591653             29654   91%

Total                     8386382             32759
Physical                  8177488             31943

Dans l'exemple ci-dessus, il s'agit d'une machine disposant de 32 Gb de mémoire physique.

ZFS utilise un cache noyau (cache kernel) appelé ARC pour les I/Os. Pour connaître la taille du cache I/O à un instant t utilisée par ZFS, utiliser l'option kmastat avec la commande mdb -k et repérer la statistique Total [zio_buf] :

echo ::kmastat | mdb -k
cache                        buf    buf    buf    memory     alloc alloc 
name                        size in use  total    in use   succeed  fail 
------------------------- ------ ------ ------ --------- --------- ----- 
 ...
Total [zio_buf]                                1157632000   1000937     0
 ...

Dans l'exemple ci-dessus, le cache I/O ZFS utilise 1,1 G en mémoire

Limitation du cache ARC zfs (zfs_arc_max et zfs_arc_min)

Pour les machines disposant d'une quantité de mémoire très importante, il est préférable de limiter le cache I/O ZFS pour éviter tout débordement de mémoire sur les autres applications. Dans la pratique ce cache augmente et diminue dynamiquement en fonction des besoins des applications installées sur la machine, mais il est préférable de le limiter pour prévenir tout risque. Le paramètre zfs_arc_max (en bytes) dans le fichier /etc/system limite la quantité de mémoire au cache I/O ZFS. Ci-dessous un exemple ou le cache I/O ZFS est limité à 4Gb

/etc/system
...
set zfs:zfs_arc_max = 4294967296
...

De même il est possible de spécifier la quantité de mémoire minimale à allouer au cache I/O ZFS avec le paramètre zfs_arc_min dans le fichier /etc/system.

Statistiques sur le cache ARC ZFS (kstat zfs)

La commande kstat avec l'option zfs retourne des statistiques détaillées sur le cache ZFS ARC (hits, misses, taille etc...) à un instant t : on retrouve la valeur maximale possible (c_max) pour ce cache, la taille courante (size) dans la sortie de cette commande. Dans l'exemple ci-dessous, le paramètre zfs_arc_max n'a pas encore été appliqué, ce qui explique que la taille maximale possible correspond à la mémoire physique de la machine.

kstat zfs
module: zfs                             instance: 0     
name:   arcstats                        class:    misc
        c                               33276878848
        c_max                           33276878848
        c_min                           4159609856
        crtime                          121.419237623
        deleted                         497690
        demand_data_hits                14319099
        demand_data_misses              6491
        demand_metadata_hits            45356553
        demand_metadata_misses          33470
        evict_skip                      2004
        hash_chain_max                  4
        hash_chains                     1447
        hash_collisions                 1807933
        hash_elements                   40267
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Un mot sur le démontage et la destruction des zones ZFS (zfs unmount et zfs destroy)

Démonter un système de fichiers ZFS (zfs unmount)

La commande zfs unmount démonte un système de fichiers pour une zone ZFS. L'option -f est indispensable si des applications sont encore actives sur cette zone ZFS (à utiliser avec prudence).

zfs unmount [-f] -a|filesystem|mountpoint
zfs unmount /sop/oracle/SOPT1ORA/redolog

Tous les fichiers présents sur ce point de montage ne sont pas détruits avec la commande zfs unmount, ils sont là au remontage.

Détruire une zone ZFS (zfs destroy)

La commande zfs destroy comme son nom l'indique bien détruit une zone ZFS. Comme pour la commande zfs unmount, l'option -f est indispensable si des applications sont encore actives sur cette zone ZFS (à utiliser avec prudence une fois de plus). La commande zfs destroy détruit tous les fichiers éventuellement présents sur cette zone ZFS.

zfs destroy [-rRf] filesystem|volume|snapshot
zfs destroy DEVICES1/SOPT1ORA_RLOG