说说Oracle数据库里那个异步IO到底是咋回事，简单介绍下原理和应用

说到Oracle数据库里的异步I/O，咱们可以把它想象成一个特别能干的餐厅服务员，你想弄懂它，先得知道它的反面——同步I/O是个什么样的。

（来源：基于Oracle官方文档中关于I/O模型的对比描述）

想象一下你去一家餐厅，只有一个服务员，你点完菜（这相当于数据库发出一个读取数据的请求），这个服务员就什么都不干了，直接跑到厨房门口，死死地盯着厨师，直到你的菜做好，他端上来给你，然后才去服务下一桌客人，这个过程中，服务员大部分时间都在“等待”，他的劳动力被白白浪费了，这就是同步I/O，数据库进程发起一个读或写磁盘的请求后，它自己就被“挂起”了，什么事也干不了，必须傻傻地等着慢吞吞的磁盘硬件把活儿干完，把数据送回来，它才能继续处理后续的工作，如果同时有很多客人点菜，餐厅就会排起长队,响应非常慢。

而异步I/O就厉害了，这个服务员变了身，他变成了一个手里拿着对讲机、脚下踩着风火轮的超级服务员，你点完菜，他不用自己去厨房门口等，他用对讲机告诉厨房：“A桌要一份红烧肉！”（这相当于数据库向操作系统提交一个I/O请求），然后他根本不等回信，扭头就去B桌点菜、给C桌结账了，厨房做好菜后，会通过对讲机通知他：“A桌的菜好了。”服务员在忙完手头一点小事后，或者在他固定的巡查路线上，顺手就把菜给A桌端上去了，你看，这个服务员（数据库进程）的劳动力被充分利用了，他等待的时间被压缩到了极致，整个餐厅的吞吐量（单位时间内服务的客人数）大大提升。

（来源：Oracle性能优化相关书籍和文章中对AIO优势的普遍阐释）

把这个道理套回Oracle数据库上,具体是怎么运作的呢？

原理其实不复杂：

1. 发起请求，然后放手： 当Oracle需要从磁盘读取一个数据块，或者要把内存中修改过的数据块写回磁盘时，如果启用了异步I/O，它不会自己傻等，它会向操作系统内核发出一个I/O请求，说：“嘿，帮我把这个数据读进来/写出去”，然后这个Oracle进程立刻就自由了，它可以马上去处理CPU计算、解析SQL、或者在内存中处理其他已经读上来的数据块。
2. 操作系统接手： 操作系统内核有一个专门的机制来处理这些I/O请求队列，它负责与磁盘驱动器等硬件打交道，管理实际的读写操作，这个活由操作系统来干效率很高，因为它更底层,能更好地调度硬件资源。
3. 通知完成： 当操作系统完成这个I/O操作后，它会通过一种机制（比如回调函数或者设置一个状态标志）通知Oracle：“你之前交代的那个活儿，我干完了啊。” Oracle进程在后续的某个时间点（比如它下次需要检查I/O状态时）会收到这个通知,然后就知道数据已经准备就绪了。

这个过程的关键在于“解耦”，把“发出请求”和“等待完成”这两件事分开了，数据库进程不用被I/O这种慢速操作阻塞，可以持续不断地让CPU忙起来,从而极大地提高了数据库的并发处理能力和整体吞吐量。

那这个厉害的功能，具体用在哪些地方呢？

（来源：Oracle管理手册中关于关键后台进程和特性的说明）

1. DBWR（数据库写入器）进程： 这是异步I/O的最大受益者，DBWR负责将内存中脏数据块（被修改过的数据）写回数据文件，这是个非常繁重的I/O任务，如果使用同步I/O，DBWR写一个数据块就要等一次磁盘，速度会非常慢，进而可能导致“自由缓冲区等待”之类的性能问题，因为内存中没有空闲块给新数据用了，而启用异步I/O后，DBWR可以一次性向操作系统提交一大批写请求，然后就可以稍微休息一下，或者继续准备下一批要写的数据块，操作系统会并行地、尽可能快地将这批数据写入磁盘，这就像服务员一次性给厨房下了10个菜的订单，而不是跑10次厨房,效率天差地别。

2. 直接路径操作： 比如像CREATE TABLE ... AS SELECT（CTAS）这种大量数据加载的操作，或者使用/*+ APPEND */提示的INSERT语句，以及索引重建等，这些操作为了追求速度，会绕过内存中的数据缓存区，直接读写磁盘，如果使用异步I/O，这些操作可以同时发起多个读写请求，让磁盘系统保持满负荷运转,从而最快速度完成大量数据的搬运。

3. RMAN（恢复管理器）备份： 当你用RMAN备份数据库时，需要读取大量的数据文件，启用异步I/O可以让RMAN进程最大限度地榨取磁盘的读取带宽，它不停地发出读请求，而不用等上一个读完再读下一个，使得备份速度显著提升,恢复的时候也是同样的道理。

4. 重做日志写入： 虽然关键的LGWR（日志写入器）进程为了保证事务的持久性，其写入模式有特殊要求（通常要求强制写入磁盘），但在一些平台和配置下，也能从异步I/O技术中获益,优化其写入性能。

需要注意的一点是： 异步I/O虽然好，但它并不是一个你开了就万事大吉的魔法开关，它的效果严重依赖于底层的操作系统和硬件是否支持，好在现在主流的操作系统（如Linux、AIX、Solaris等）都对异步I/O有很好的支持，在Linux上，Oracle甚至可以用一种叫做“Linux原生异步I/O”的模式，以获得更好的性能，数据库管理员通常需要在初始化参数文件中设置DISK_ASYNCH_IO等参数来启用和调控它。

Oracle数据库的异步I/O就是一个“会喊人帮忙”的聪明机制，它把最耗时的“跑腿”活儿外包给操作系统，自己则专注于更擅长的“脑力劳动”（数据处理），通过这种分工协作，避免了“CPU等I/O”的尴尬局面，让整个数据库系统跑得更快、更流畅，这在处理高并发、大数据量的现代业务场景中,是一项至关重要的基础性能优化技术。