Database Replay和Consolidated Database replay

简介

在数据库的迁移和升级场景中，我们经常会遇到一个问题：在做压力测试时，如何模拟真实的业务压力，解决这个问题的方法有很多，比如：应用方开发模拟程序或者使用压力测试工具模拟，如load runner，但是，如果要说哪种方法能最大限度地模拟真实业务压力，我认为还是Oracle的Database Replay（数据库重放）功能，Database Replay功能是Real Application Testing的一部分，它的基本原理图如下：

简单说，Database Replay可以在生产数据库上“捕获”负载（workload capture），保存成一定格式的二进制文件。将保存的负载文件复制到测试环境，经过一定的处理后，就可以在测试环境“重放”负载（workload replay），从而达到模拟真实压力，进行压力测试的目的。

Database Replay是11g才有的特性，但是，负载的捕获，支持10.2.0.4之后的数据库，这一点也正好符合国内很多客户的需求，因为国内还有相当一部分客户，因为稳妥起见，系统还都一直运行在10gR2版本的Oracle数据库上，都有升级的需求。

Consolidated Database Replay 是11.2.0.2之后才出现的功能，字面意思是整合的数据库重放，它可以将不同系统“捕获”的负载，整合到一起重放，适用于数据库整合测试和Scale-Up测试。

后面我们用实验来详细介绍一下Database Replay的相关功能，实验采用10.2.0.5作为负载的捕获端，用12.1.0.2作为负载的重放端。

准备工作（安装Database Replay相关补丁）

首先要根据文档 Mandatory Patches for Database Testing Functionality for Current and Earlier Releases (Doc ID 560977.1)，检查该打的补丁是否打过了。捕获端和重放端都要打。

负载的捕获

捕获端是一个安装在OL5.9上的10.2.0.5，数据库SID是test1.

创建目录

在OS创建目录并创建相应的数据库目录对象，用于保存负载数据：

$ cd /u01/app/oracle

$ mkdir wrc_dir1

SQL>CREATE OR REPLACE DIRECTORY wrc_dir1 AS '/u01/app/oracle/wrc_dir1/';

打开10gR2的Workload Capture 支持

虽然Database Replay支持10.2.0.4以上的版本进行负载“捕获”，但是10gR2的数据库要想正常使用这个功能，需要对数据库设置一个初始化参数，联机文档上讲需要运行脚本$ORACLE_HOME/rdbms/admin/wrrenbl.sql，其实这个脚本只做一件事，就是设置初始化参数PRE_11G_ENABLE_CAPTURE=true。

[oracle@test10g ~]$ sqlplus "/ as sysdba"

SQL*Plus: Release 10.2.0.5.0 - Production on Fri Dec 23 10:57:26 2016

Connected to:

Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.5.0 - 64bit Production

With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options

SQL> @?/rdbms/admin/wrrenbl.sql

SQL> SET FEEDBACK 1

SQL> SET NUMWIDTH 10

SQL> SET LINESIZE 80

SQL> SET TRIMSPOOL ON

SQL> SET TAB OFF

SQL> SET PAGESIZE 100

SQL> alter system set PRE_11G_ENABLE_CAPTURE=true sid='*';

System altered.

修改后需要重启数据库，不仅仅为了让参数生效，也是为了让所有会话都重新连接。

创建实验用户和对象

创建数据库用户app1，并在app1 schema中创建表test_table1:

SQL>create table test_table1 (col1 number, col2 varchar2(20));

开始捕获负载

使用sys用户执行：

BEGIN

DBMS_WORKLOAD_CAPTURE.start_capture (name => 'test1_cap',

dir => 'WRC_DIR1',

duration => NULL);

END;

模拟负载

使用app1 用户登录数据库，执行：

begin

for i in 1..10000 loop

insert into test_table1 values(i,'test1:'||i);

end loop;

commit;

end;

在test_table1表中插入10000条记录。

然后断开会话。

停止捕获负载

SQL>exec dbms_workload_capture.finish_capture;

负载的重放

重放端是一个安装在OL7.1上的12.1.0.2数据库，数据库SID是test3。

准备工作

创建目录及数据库对象：

$ mkdir –p /u01/app/oracle/con_dir/wrc_dir1

SQL>CREATE OR REPLACE DIRECTORY wrc_dir1 AS '/u01/app/oracle/con_dir/wrc_dir1/';

复制捕获的负载文件到/u01/app/oracle/con_dir/wrc_dir1下。

在重放端创建app1用户，并创建和捕获端相同结构的表test_table1。

处理负载文件

用SYS用户执行：

BEGIN

DBMS_WORKLOAD_REPLAY.PROCESS_CAPTURE (capture_dir => 'WRC_DIR1', parallel_level=>1);

END;

BEGIN

DBMS_WORKLOAD_REPLAY.INITIALIZE_REPLAY (replay_name => 'replay1',

replay_dir => 'WRC_DIR1');

END;

exec dbms_workload_replay.prepare_replay ;

启动WRC客户端

WRC客户端是负责读取负载文件，重放负载的程序主体。重放除了在SQL环境中发出指令，还需要WRC客户端的配合。启动WRC客户端的命令：

$ wrc system/welcome1 mode=replay replaydir=./wrc_dir1

启动重放

SQL> exec dbms_workload_replay.start_replay;

WRC客户端退出才标志重放完成，下面是实际执行的输出：

[oracle@ol71vm1 con_dir]$ wrc system/welcome1 mode=replay replaydir=./wrc_dir1

Workload Replay Client: Release 12.1.0.2.0 - Production on Sun Jan 1 20:46:15 2017

Wait for the replay to start (20:46:15)

Replay client 1 started (20:46:45)

Replay client 1 finished (20:50:27)

这时我们能够看到重放端app1用户test_table1表中被插入了10000条记录，说明负载被正确地重放了。

另外，完成后可以查看重放报告，取得报告的命令：

SQL>set pagesize 0 long 30000000 longchunksize 2000 linesize 155

SQL>select DBMS_WORKLOAD_REPLAY.REPORT(replay_id => 71, format => 'HTML') from dual;

当然，要想做更详细的分析，还是看相应时间段的AWR报告比较好。

Consolidated Database Replay

整合场景

比如有两个APP，分别运行在不同的数据库上，客户希望将两个应用整合到一个数据库上，但是不知道新数据库是否能承受住压力。那么就可以用Consolidated Database Replay来模拟测试一下。

捕获端准备工作

前面的例子我们做的捕获是从数据库test1上做的，我们再创建另一个10.2.0.5的数据库叫test2，在test2上也捕获一份负载。

$ cd /u01/app/oracle

$ mkdir wrc_dir2

在test2数据库中执行：

SQL>CREATE OR REPLACE DIRECTORY wrc_dir2 AS '/u01/app/oracle/wrc_dir2/';

创建数据库用户app2，并在app2 schema中创建表test_table2:

SQL>create table test_table2 (col1 number, col2 varchar2(20));

修改初始化参数，重启test2数据库。

开始捕获

用户SYS用户执行：

BEGIN

DBMS_WORKLOAD_CAPTURE.start_capture (name => 'test2_cap',

dir => 'WRC_DIR2',

duration => NULL);

END;

模拟压力

用app2用户登录数据库test2，执行下面的脚本模拟压力：

begin

for i in 1..10000 loop

insert into test_table2 values(i,'test2:'||i);

end loop;

commit;

end;

然后断开连接。

停止捕获

SQL>exec dbms_workload_capture.finish_capture;

重放端准备工作

我们还是使用前面实验用过的OL7.1上的12.1.0.2的这个环境，使用test3这个数据库。

创建Consolidated database replay目录：

SQL>CREATE OR REPLACE DIRECTORY con_dir AS '/u01/app/oracle/con_dir/';

创建存放test2负载的目录wrc_dir2。（wrc_dir1在前面的实验里已经创建过了。）

$ cd /u01/app/oracle/con_dir

$ mkdir wrc_dir2

SQL>CREATE OR REPLACE DIRECTORY wrc_dir2 AS '/u01/app/oracle/con_dir/wrc_dir2/';

WRC_DIR1和WRC_DIR2都是CON_DIR的子目录。

在数据库test3上创建app2用户，并创建和捕获端相同结构的表test_table2。

（app1用户和test_table1已经在上个实验中创建在数据库test3上了）

处理负载并设置重放时间表

使用SYS用户执行：

SQL>exec dbms_workload_replay.set_replay_directory('CON_DIR');

SQL>exec dbms_workload_replay.begin_replay_schedule('S1'); -- S1是给时间表起的名字

SQL>select dbms_workload_replay.add_capture('WRC_DIR1') from dual;

SQL>select dbms_workload_replay.add_capture('WRC_DIR2') from dual;

SQL>exec dbms_workload_replay.end_replay_schedule; -- 保存重放时间表

SQL>exec dbms_workload_replay.initialize_consolidated_replay('CR1','S1');

SQL>exec dbms_workload_replay.prepare_consolidated_replay (synchronization => 'OBJECT_ID');

-- 参数synchronization决定replay重放负载的方式，OBJECT_ID代表replay重放负载时，对象上的操作顺序，在对象及被引用的对象范围内，保证和捕获时的顺序一致。

启动WRC客户端

因为是2个不同的负载，所以需要启动至少2个WRC客户端

$ wrc system/welcome1 mode=replay replaydir=/u01/app/oracle/con_dir &

启动重放

用SYS用户执行：

SQL>exec dbms_workload_replay.start_consolidated_replay;

完成重放后，我们可以看到，在数据库test3中app1和app2两个用户下的test_table1和test_table2表中都被插入了10000条记录，证明负载被正确地重放了。

Scale-Up场景

有的时候，我们想知道未来业务量增长了，数据库是否能承受的了，比如模拟测试未来业务增加一倍的情况，也可以使用Consolidated Database Replay。这样使用的最简单方式就是一份捕获，复制多份，同时replay。

比如上面的实验，从test1库上捕获的负载，我们可以复制2份，分别放在WRC_DIR1和WRC_DIR2中，其他步骤完全一样，当我们重放时，就是执行了双份的test1上捕获的负载。

实际效果就是，app1用户下的test_table1表中被插入了20000条记录。

当然，Scale-Up并不只是这么简单，相应的还有Time Shifting，就是通过调整时间，让多个负载的高峰重合到一起，还有Workload Folding，就是将一个负载，分成不同的时间段，然后将不同时间段的负载并行执行。篇幅有限，留待大家自己研究了。

常见问题：

如果出现没有任何报错，但是重放端不重放负载的情况，可能是WRC客户端有问题，可以尝试在重放端，重新编译WRC客户端：

$ cd $ORACLE_HOME/rdbms/lib

$ make -f ins_rdbms.mk iwrc