| Raul F. Chong, 數據庫顧問(wèn), IBM 多倫多實(shí)驗室
2004 年 5 月 01 日 本文介紹了具有數據庫分區功能（Database Partitioning Feature，DPF）的 DB2 UDB for Linux, UNIX and Windows Version 8。本文是一個(gè)分為兩部分的系列中的第 2 部分。 簡(jiǎn)介 本系列文章的 第 1 部分 介紹了 Linux、UNIX? 和 Windows? 環(huán)境下的 IBM? DB2? Universal Database?(UDB)。其中還描述了一些實(shí)例、配置參數、連通性（connectivity）信息以及各種不同的數據庫對象。作為本系列的第 2 部分，本文介紹了 DB2 UDB Enterprise Server Edition (ESE) 上提供的數據庫分區功能（Database Partitioning Feature，DPF）。有了 DPF 功能，數據庫就具有可擴展性，從而可以添加新的機器，并將數據庫延伸到這些機器上。這意味著(zhù)可以從為數據庫新添加的每一臺機器上獲得更多的 CPU、更多的內存和更多的磁盤(pán)。具有 DPF 功能的 DB2 UDB ESE 是管理數據倉庫、數據挖掘和在線(xiàn)分析處理（online analytical processing，OLAP）等工作的理想選擇。它同樣適用于在線(xiàn)事務(wù)處理（online transaction processing，OLTP）工作。注意，啟用該功能并沒(méi)有什么技術(shù)需求，只需購買(mǎi)所需的許可就行了。從用戶(hù)的角度來(lái)看，可以像往常一樣連接到數據庫，然后發(fā)出查詢(xún)，而不需要知道實(shí)際上數據庫是分布在數臺機器上的。 第 1 部分 討論的是單分區（single-partition）環(huán)境，不過(guò)其中的知識仍然適用于多分區（multi-partition）環(huán)境。所有的概念仍然是一樣的，不過(guò)我們需要指出一些實(shí)現上的不同之處。例如，我們將解釋配置文件、連通性信息等駐留在哪一臺機器上。我們還將介紹一些新的概念，比如分區（partition）、分區組（partition group）、協(xié)調節點(diǎn)（coordinator node）等等，這些概念都與單分區環(huán)境無(wú)關(guān)。 與第 1 部分一樣，這里也使用一些圖來(lái)可視化地解釋概念。在本文中，我用 DB2 這個(gè)詞來(lái)指代 DB2 Universal Database Enterprise Server Edition Version 8.1 for Linux, UNIX and Windows。我建議您將本文打印出來(lái)，而不是在線(xiàn)閱讀，因為后面我會(huì )經(jīng)常引用到這些圖。首先我們會(huì )簡(jiǎn)要地解釋一些概念，在最后一節中，我們會(huì )將這些概念聯(lián)系到一個(gè)案例學(xué)習當中去。 | 注意:
DB2 UDB ESE with DPF 在版本 8 之前的版本是 DB2 UDB Enterprise Extended Edition (EEE)。 | |
數據庫分區 將一個(gè)數據庫分區時(shí)，我們把它分成一些獨立的部分，每一部分都包含各自的數據、配置文件、索引和事務(wù)日志。每一部分就是一個(gè)數據庫分區?？梢詫⒍鄠€(gè)分區分派到一臺物理機器上。有時(shí)候，這些分區也叫做邏輯分區（logical partition），這些邏輯分區共享機器上的資源。 單分區數據庫是一種只有一個(gè)分區的數據庫。在本系列的第 1 部分中，我們就談到了這種類(lèi)型的環(huán)境。 多分區數據庫（也稱(chēng)分區數據庫），是具有兩個(gè)或多個(gè)分區的數據庫。這種類(lèi)型的數據庫正是我們在本系列的當前部分所要討論的。取決于硬件環(huán)境，您可以按照幾種配置來(lái)對數據庫分區。圖 1 展示了物理分區的配置，每臺機器上有一個(gè)分區。
圖 1 - 每臺機器一個(gè)分區的數據庫分區配置
| 注意： 在圖 1 中，SMP 系統可以用單處理器（uniprocessor）系統代替。對于使用 DB2 with DPF 的環(huán)境來(lái)說(shuō)，單處理器系統目前已經(jīng)相當少見(jiàn)了，因此在圖中我們將其省略了。 | 圖 2 展示了更多的多分區配置，其中每臺機器上有數個(gè)分區。
圖 2 - 每臺機器有數個(gè)分區的數據庫分區配置
| 注意： 在版本 8 之前，使用的是術(shù)語(yǔ)“節點(diǎn)（node）”，而不是“分區（partition）”。隨著(zhù)版本 8 的發(fā)行，仍然有一些概念、命令和消息在使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)。還應注意的是， 節點(diǎn)目錄這一概念與 分區 的概念沒(méi)有絲毫的關(guān)系。 | 為了利用在 第 1 部分中所學(xué)到的知識，同時(shí)也為了想像出如何在 DPF 系統中拆分 DB2 環(huán)境，我們在圖 3 中展示了在本系列 第 1 部分 中那個(gè)圖的部分復制，并且還展示了它是如何被拆分成三個(gè)分區、每臺 SMP 機器一個(gè)分區的。這樣，我們就展示了如何將 DB2 環(huán)境從一種單分區多處理器配置（如圖 1 中的 I 所示）變?yōu)橐环N多分區多處理器配置（如圖 1 中的 II 所示）。 我們已經(jīng)將原始圖中的機器更改為使用 Linux 操作系統，而不是使用 Windows 操作系統。DPF 在 Linux/UNIX 環(huán)境中要比在 Windows 環(huán)境中更流行一些，因此我們主要討論 Linux/UNIX 這兩種平臺，不過(guò)大多數概念在 Windows 中是一樣的。
圖 3 - DB2 UDB ESE with DPF 中的 DB2 環(huán)境
從圖 3 中可以看出，DB2 環(huán)境是“劈開(kāi)”的，現在它駐留在三臺不同的多處理器機器上，這些機器運行著(zhù)相同的操作系統（對于我們這里的例子是 Linux），并且在相同的 fixpak 級別上運行著(zhù)相同的 DB2 版本（版本 8.1）。注意，這個(gè)圖的目的 不是說(shuō)明如何從一個(gè)單分區數據庫系統遷移到一個(gè)多分區數據庫系統，而是可視化地展示在一個(gè)多分區系統的 新安裝上，文件將被放置在什么地方。 還應謹記的是，所有參與 DPF 環(huán)境的機器都必須通過(guò)某種通信設備互聯(lián)起來(lái)，這種通信設備可以是使用 TCPIP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )。每臺機器上都預留了一些 TCPIP 端口，用于這種“分區間（interpartition）”通信。例如，默認情況下，Linux 中的服務(wù)文件（/etc/services）在安裝之后會(huì )作如下更新（假設您選擇創(chuàng )建 db2inst1 實(shí)例）： DB2_db2inst1 60000/tcp DB2_db2inst1_1 60001/tcp DB2_db2inst1_2 60002/tcp DB2_db2inst1_END 60003/tcp db2c_db2inst1 50000/tcp
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默認情況下，端口 60000 到 60003 被預留用于分區間通信。您需要根據當前配置的分區數目，以正確的條目號更新服務(wù)文件。 在只涉及同一臺機器內的分區時(shí)，這些分區之間的通信仍然需要上述設置。只有在 AIX 中，才可以通過(guò)將 DB2 注冊變量 DB2_FORCE_FCM_BP 設置為 YES 來(lái)迫使分區間的通信在內存中執行。 默認情況下，端口 50000 用于連接到 db2inst1 實(shí)例。當客戶(hù)機需要連接到一個(gè) DPF 系統時(shí)，它需要發(fā)出本系列 第 1 部分中描述到的，并且在 連通性快捷表一文中也作了解釋的一些命令。在這些命令中使用的主機名可以來(lái)自任何參與 DPF 環(huán)境的機器。除非在 CONNECT 語(yǔ)句中使用了 NODE 選項，否則所選擇的機器將成為協(xié)調節點(diǎn)。本文的后面會(huì )對協(xié)調節點(diǎn)的概念加以描述。 | 注意：對于參與 DPF 環(huán)境的每臺機器，服務(wù)文件中的 DB2 條目應該是相同的。 |
節點(diǎn)配置文件（db2nodes.cfg） db2nodes.cfg 文件包含關(guān)于數據庫分區和這些分區所在的服務(wù)器的信息，這些服務(wù)器將參與到一個(gè)實(shí)例中。在某些情況下，該文件的信息用于判定命令的作用域。本文后面的“在 DPF 環(huán)境中發(fā)出命令和 SQL 語(yǔ)句”一節將更詳細地討論命令的作用域。 圖 4 展示了 db2nodes.cfg 文件的一個(gè)例子，它用于 4 臺 UNIX 服務(wù)器的一個(gè)群集，其中每臺服務(wù)器上創(chuàng )建兩個(gè)分區（圖 2 中的選項 IV）。
圖 4 - 每臺服務(wù)器上 2 個(gè)邏輯分區的 4 臺 UNIX 服務(wù)器的群集所使用的 db2nodes.cfg
在 Linux/UNIX 環(huán)境中，對應于 db2nodes.cfg 文件的列是： Partition_number Hostname Logical_Port netname resourcename
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分區號（partition number），即 db2nodes.cfg 文件中的首列，表明了用于標識 DB2 內分區的數字。在這個(gè)圖中，我們可以看到總共有 8 個(gè)分區，分區號從 0 開(kāi)始。對分區的編號必須按照升序進(jìn)行，但是可以從任何數字開(kāi)始。數字之間允許有間隔。注意，編號的方式很重要，因為這在命令或 SQL 語(yǔ)句中要考慮到，在本文接下來(lái)的幾節中就可以看到這一點(diǎn)。 第 2 列是創(chuàng )建分區時(shí)所在服務(wù)器的 TCP/IP 主機名。 第 3 列是可選的，但是如果要在一臺服務(wù)器上創(chuàng )建不止一個(gè)分區，那么就必須使用這一列。該列指定服務(wù)器內分區的邏輯端口，它在一臺服務(wù)器內必須是惟一的。對于圖 4 中高亮顯示的例子，我們可以看到用于服務(wù)器“myserverb”的 db2nodes.cfg 條目與物理機器之間的映射。 第 4 列，即 netname，也是可選的，用于支持有多個(gè)活動(dòng) TCP/IP 接口、每個(gè)接口有其自己的主機名的主機。 第 5 列，即 resourcename，是可選的，僅適用于 AIX、HP-UX 和 Solaris 操作系統。它指定了分區應該從哪個(gè)操作系統資源開(kāi)始。 在 Windows 平臺上，還存在一個(gè)列，即計算機名（computer name），這一列包含一個(gè)分區所在機器的計算機名。這些列的順序是： Partition_number Hostname Computer_name Logical_Port netname
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db2nodes.cfg 文件必須作如下放置： - 在 Linux 和 UNIX 平臺上，放置在實(shí)例屬主的 SQLLIB 目錄下。
- 在 Windows 平臺上，放置在 SQLLIB\\<Instance name> 目錄下。
在圖 3 中，它應該包括在 Linux3 機器中（在那里沒(méi)有顯示出，因為我們不想在那個(gè)圖中引入新的概念）。 在 Linux 和 UNIX 系統上，可以用任何 ASCII 編輯器或使用 DB2 命令來(lái)編輯 db2nodes.cfg 文件。在 Windows 上，只能使用 db2ncrt 和 db2ndrop 命令來(lái)創(chuàng )建和刪除數據庫分區，而不應該直接編輯 db2nodes.cfg 文件。 還可以使用 db2start 命令，分別通過(guò) add dbpartitionnum 和 drop dbpartitionnum 子句，向 DB2 實(shí)例和 db2nodes.cfg 文件添加分區或從中刪除分區。
在 DPF 環(huán)境中安裝 DB2 在 DPF 環(huán)境中，需要在每臺參與進(jìn)來(lái)的機器上本地安裝 DB2。為了方便在其他機器上安裝 DB2，我們建議在第一臺機器上第一次安裝 DB2 的時(shí)候創(chuàng )建一個(gè)響應文件。創(chuàng )建好這個(gè)響應文件后，就可以將這個(gè)文件傳輸到其他機器上，并在每臺機器上使用命令 db2setup -r <response file> 來(lái)運行無(wú)人值守安裝。 安裝盤(pán)里的 DB2 安裝代碼也可以放在一個(gè)共享磁盤(pán)上，然后就可以從這個(gè)磁盤(pán)本地安裝 DB2。例如，在圖 3 中，假設 Linux2 機器上有一個(gè)磁盤(pán)，我們已經(jīng)將安裝盤(pán)上的安裝代碼復制到了這個(gè)磁盤(pán)中。這個(gè)磁盤(pán)是供其他兩臺機器（Linux1 和 Linux3）共享的。接著(zhù)，可以從每臺機器上執行 db2setup 命令來(lái)本地安裝 DB2，這樣每臺機器將擁有它自己的本地目錄 /opt/IBM/db2/V8.1，該目錄包含安裝的 DB2 二進(jìn)制文件。您可能會(huì )想，另一種方法是只在 Linux2 這臺機器上安裝 DB2，而將安裝的二進(jìn)制文件與 Linux1 和 Linux3 共享，但是這種配置是不受支持的。 | 注意：在 Linux 中，安裝的 DB2 二進(jìn)制文件是存放在本地目錄 /opt/IBM/db2/V8.1 中的。在其他平臺上，DB2 安裝在其他目錄中。應使用 db2level 命令確定安裝的代碼存放在本地機器的哪個(gè)地方。 |
DPF 環(huán)境中的一個(gè)實(shí)例 分區這個(gè)概念只適用于數據庫這一級，而不適用于實(shí)例這一級。圖 3 可能會(huì )令您覺(jué)得實(shí)例也可以分區。然而，在 DPF 環(huán)境中的實(shí)際情況是，每臺機器上會(huì )單獨創(chuàng )建一個(gè)實(shí)例，這些實(shí)例都使用相同的特征：同樣的實(shí)例名，同樣的口令，以及共享的主目錄（home directory）。 在 Linux 和 UNIX 中，一個(gè)實(shí)例映射到一個(gè)操作系統用戶(hù)，因此，當創(chuàng )建一個(gè)實(shí)例時(shí)，該實(shí)例將擁有自己的主目錄。例如，在大多數安裝中，/home/<user name> 被用作主目錄。在 DPF 環(huán)境中，在每臺分區的機器上單獨創(chuàng )建的所有實(shí)例都必須使用相同的名稱(chēng)和口令。此外，對于所有實(shí)例，相應操作系統用戶(hù)的主目錄必須是相同的目錄，這個(gè)目錄必須在一個(gè)共享磁盤(pán)（NFS 共享）上創(chuàng )建。圖 5 展示了一個(gè)例子。
圖 5 - 分區環(huán)境中的一個(gè)實(shí)例
在圖 5 中，三臺 Linux 機器（Linux1、Linux2 和 Linux3）中的每一臺機器上都已創(chuàng )建了實(shí)例“myInst”。myInst 映射到一個(gè)有相同名稱(chēng)的操作系統用戶(hù)，在此圖中它有一個(gè)主目錄 /db2home/myInst。注意，/db2home/myInst 這個(gè)目錄是由所有這三臺 Linux 機器共享的，因為它駐留在 Linux3 中的一個(gè)共享磁盤(pán)上。既然該實(shí)例的主目錄存放在 Linux3 機器本地，因而這臺機器被認為是 DB2 實(shí)例屬主機器。 圖 5 還顯示了 Database Administration Server (DAS) 用戶(hù) db2as 是在 DPF 環(huán)境中每臺分區的機器上本地創(chuàng )建的。不管機器上所包含的分區有多少個(gè)，每臺物理機器上只能有一個(gè) DAS。DAS 用戶(hù)的主目錄不能放置在共享磁盤(pán)上。有一種選擇是，使用不同的用戶(hù) id 和口令在不同機器上創(chuàng )建 DAS。 | 注意：在 DPF 環(huán)境中的每臺分區機器上，應確保實(shí)例的口令是一致的，否則分區的系統看上去就像被掛起一樣，因為各分區之間不能相互交談。 |
實(shí)例屬主機器 前面已指出，在 DPF 環(huán)境中，DB2 實(shí)例屬主機器是擁有物理地存有實(shí)例主目錄的磁盤(pán)的機器。圖 3 所示的實(shí)例屬主機器在主目錄中的 sqllib 目錄或該目錄的子目錄下有一些文件： - 實(shí)例級概要注冊表（instance level profile registry）。
- 數據庫管理器配置文件（dbm cfg）。
- System db 目錄。
- Node 目錄。
- DCS 目錄。
如果更改了這些文件中任何參數的值或連通性信息，那么參與該環(huán)境的所有機器都將能夠看到更改，因為只是更新了一個(gè)共享的文件。例如，如果在 Linux1 這臺機器上通過(guò)下面的命令將 dbm cfg 參數 intra_parallel 的值從 NO 改為 YES： db2 update dbm cfg using intra_parallel yes
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然后在 Linux2 機器上發(fā)出以下命令：
那么就可以從 Linux2 看到更改生效了，因為只是更新了物理地存放在機器 Linux3 上單獨的一個(gè)共享文件。從任何分區發(fā)出這些命令都將影響在 db2nodes.cfg 文件中指定的所有分區。在 Linux/UNIX 環(huán)境中，您將收到來(lái)自每個(gè)分區的消息。 案例學(xué)習 這一節將演示如何執行上述操作。
將一個(gè)數據庫分區 為了將數據庫“分區”，在每臺參與該環(huán)境的不同機器上以相同的名稱(chēng)本地創(chuàng )建一個(gè)目錄。以圖 1 為例，假設已經(jīng)在每臺機器的本地上創(chuàng )建了目錄 /data。然后，執行命令： create database MYDB2 on /data
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就會(huì )自動(dòng)建立下面的目錄結構： /data/<instance name>/NODExxxx/SQLyyyyy
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其中： /data: 在 create database 命令中指定的目錄。在執行 create database 命令之前，這個(gè)目錄必須已經(jīng)存在。 <instance name>: 實(shí)例名。例如“myInst”。 NODExxxx: 用于區分將要使用哪個(gè)分區，其中“xxxx”代表在 db2nodes.cfg 文件中所指定的分區號，在本文的后面我們將討論這個(gè)文件。 SQLyyyyy: 用于標識數據庫，其中“yyyyy”代表一個(gè)號碼。如果在系統中只創(chuàng )建了一個(gè)數據庫，那么 yyyyy 就等于 00001，如果在系統中有 3 個(gè)數據庫，那么就有三個(gè)不同的目錄：SQL00001、SQL00002 和 SQL00003。為了將數據庫名映射到這些目錄上，可以使用以下命令查看本地數據庫目錄： db2 list db directory on /data
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在 SQLyyyyy 目錄中，存在一些用于表空間的子目錄，而這些子目錄中的文件又包含數據庫數據（假設所有表空間都被定義為 SMS）。圖 6 展示了分區的數據庫的一個(gè)可視化例子。 圖 6 - 在 /data 目錄中創(chuàng )建的一個(gè)分區的數據庫
如果沒(méi)有在 create database 命令中指定路徑，那么就會(huì )默認地在由 dbm cfg 參數 DFTDBPATH 指定的目錄中創(chuàng )建數據庫，這個(gè)目錄默認為實(shí)例屬主機器的主目錄。于是在此場(chǎng)景中創(chuàng )建的目錄結構如下： /db2home /myInst /NODE0000 /SQL00001 /NODE0001 /SQL00001 /NODE0002 /SQL00001
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這種分區并不是最佳的，因為所有數據庫數據都放在一個(gè)與其他機器共享的磁盤(pán)上。在 DPF 環(huán)境中，按照這種方法創(chuàng )建數據庫實(shí)際上違背了分區的本意。 | 注意：在創(chuàng )建數據庫之前，應更改 dbm cfg 參數 DFTDBPATH 的值，或確保在 create database 命令中包括了一個(gè)路徑。不管采用何種方式，DFTDBPATH 或路徑都應指向在 DPF 系統中所有參與的機器上以相同名稱(chēng)本地創(chuàng )建的一個(gè)目錄。這個(gè)目錄必須提前創(chuàng )建好。同樣，為了創(chuàng )建 SAMPLE 數據庫，需在命令中指定路徑，如下所示：db2sampl <path> |
DPF 環(huán)境中的配置文件 在前一節中我們已指出，實(shí)例級概要注冊表、數據庫管理器配置（dbm cfg）文件、系統數據庫目錄、節點(diǎn)目錄和 DCS 目錄都是實(shí)例屬主機器的一部分，它們是沒(méi)有被分區的。那么，對于其他配置文件，情況又是怎樣呢？ 環(huán)境變量：
在分區的環(huán)境中，每臺參與進(jìn)來(lái)的機器都可以有不同的環(huán)境變量。 全局級概要注冊表（global level profile registry）變量：
存放在文件 default.env 中，該文件位于 /var 下的一個(gè)子目錄中。對于每臺機器，都存在該文件的一個(gè)不同的本地副本。 數據庫配置文件（db cfg）：
db cfg 存放在文件 SQLDBCON 中，該文件位于所指的數據庫的相應目錄中。在分區的數據庫環(huán)境中，對于每個(gè)數據庫分區都存在一個(gè)單獨的 SQLDBCON 文件。 本地數據庫目錄：
本地數據庫目錄存放在所指的數據庫相應目錄下的 SQLDBDIR 文件中。本地數據庫目錄的目錄名與系統數據庫目錄相同，系統數據庫目錄存放在實(shí)例目錄中。對于每個(gè)數據庫分區都存在一個(gè)獨立的 SQLDBDIR 文件。 | 注意：全局級概要注冊表變量、數據庫配置文件參數以及本地數據庫目錄條目等的值在每個(gè)數據庫分區上可能不相同，不過(guò)我們還是建議這些值在所有分區上都應該是相同的。 |
DPF 環(huán)境中的日志 每個(gè)數據庫分區都應該獨立地維護自己的日志。因此，每個(gè)分區中的 db cfg 參數“path to log files”不應該都指向共享磁盤(pán)目錄，而應該指向本地目錄。在每個(gè)分區中，默認的日志路徑將包括一個(gè) NODE000x 子目錄，作為該日志路徑的一部分。例如，在圖 3 中所示的 DPF 環(huán)境中，這個(gè)參數的值是： For Partition 0: /datalogs/db2inst1/NODE0000/SQL00001/SQLOGDIR/ For Partition 1: /datalogs/db2inst1/NODE0001/SQL00001/SQLOGDIR/ For Partition 2: /datalogs/db2inst1/NODE0002/SQL00001/SQLOGDIR/
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如果要手動(dòng)地更新這個(gè)路徑，可以使用 db cfg 參數 NEWLOGPATH。在后面的小節中我們將看到，db2_all 這個(gè)命令只需執行一次就可以影響所有分區。
編目分區 當創(chuàng )建一個(gè)數據庫時(shí)，也會(huì )默認地創(chuàng )建一些表空間。其中有一個(gè)表空間就是 SYSCATSPACE，它包含了 DB2 編目（Catalog）。在 DPF 環(huán)境中，SYSCATSPACE 不能分區，但是它必須駐留在一個(gè)分區內，這個(gè)分區就是編目（Catalog）分區。發(fā)出 create database 命令時(shí)所在的那個(gè)分區就成為新數據庫的編目分區。所有對系統表的訪(fǎng)問(wèn)都必須經(jīng)過(guò)這個(gè)數據庫分區。 圖 3 展示了駐留在 Linux1 機器上的 SYSCATSPACE，create database 命令就是從這個(gè)分區發(fā)出的，因而它就成為編目分區。如果要為某個(gè)特定實(shí)例創(chuàng )建了多個(gè)數據庫，那么應確保從不同分區發(fā)出 create database 命令，以使得這些數據庫相應的編目表都創(chuàng )建在不同的分區上。 對于一個(gè)已有的數據庫，可以通過(guò)發(fā)出命令 list db directory 來(lái)確定哪個(gè)分區是編目分區。該命令的輸出就是每個(gè)條目的“Catalog database partition number”字段，該字段表明了給定數據庫的編目分區號。有一種選擇是，您可以從不同機器連接到數據庫，然后發(fā)出 list tablespaces show detail 命令。只有編目分區會(huì )顯示 SYSCATSPACE 表空間。
分區組 分區組是一個(gè)邏輯層，它允許將一個(gè)或多個(gè)分區組成一組，以便對該組中的所有分區統一執行某些操作。一個(gè)數據庫分區可以同時(shí)屬于多個(gè)分區組。當創(chuàng )建一個(gè)數據庫時(shí)，DB2 將創(chuàng )建三個(gè)默認的分區組，這三個(gè)組是不能刪除的： - IBMDEFAULTGROUP: 這是用于您所創(chuàng )建的任何表的默認分區組。它由在 db2nodes.cfg 中定義的所有數據庫分區組成。這個(gè)分區組不能修改。表空間 USERSPACE1 就是在這個(gè)分區組中創(chuàng )建的。
- IBMTEMPGROUP: 所有系統臨時(shí)表將使用這個(gè)分區組。它也是由 db2nodes.cfg 中定義的所有數據庫分區組成的。表空間 TEMPSPACE1 就是在這個(gè)分區組中創(chuàng )建的。
- IBMCATGROUP: 這個(gè)分區組包含編目表（表空間 SYSCATSPACE），因此，它只包括數據庫的編目分區。這個(gè)分區組不能修改。
要創(chuàng )建新的數據庫分區組，可以使用 create database partition group 語(yǔ)句。該語(yǔ)句將在數據庫中創(chuàng )建數據庫分區組，將指定的數據庫分區指派給這個(gè)分區組，然后在數據庫系統編目表中記錄下該分區組的定義。 例如，下列語(yǔ)句將在 db2nodes.cfg 文件中指定的所有分區上創(chuàng )建一個(gè)分區組“pgrpall”：
create database partition group pgrpall on all dbpartitionnums
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要創(chuàng )建由分區 2 和分區 3 組成的數據庫分區組“pg23”，可以發(fā)出下面這個(gè)命令：
create database partition group pg23 on dbpartitionnums (2,3)
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其他相關(guān)的分區組語(yǔ)句/命令有： - alter database partition group，該語(yǔ)句用于添加或刪除組中一個(gè)分區。
- drop database partition group，該語(yǔ)句用于刪除一個(gè)分區組。
- list database partition group，該命令用于列出所有分區組（IBMTEMPGROUP 不會(huì )列出）。
DPF 環(huán)境中的緩沖池 在圖 3 中，我們展示了分布在不同分區上的緩沖池。解釋這個(gè)圖時(shí)，對于緩沖池的解釋不同于其他對象，因為緩存在緩沖池中的數據不是像圖中隱含的那樣分區的。實(shí)際情況是，在 DPF 環(huán)境中，緩沖池可以根據不同的分區來(lái)量身定做。通過(guò)使用帶有 DATABASE PARTITION GROUP 子句的 CREATE BUFFERPOOL 語(yǔ)句，可以將一個(gè)緩沖池與一個(gè)給定的分區組關(guān)聯(lián)起來(lái)。這意味著(zhù)，您可以靈活地為分區組中定義的特定分區來(lái)定義緩沖池。此外，在分區組中每個(gè)分區上緩沖池的大小也可以因需求而變化。例如，下面的語(yǔ)句將在分區組“pg1”中創(chuàng )建緩沖池“bpool_1”，我們假設這個(gè)分區組由分區 2、3 和 4 組成： CREATE BUFFERPOOL bpool_1 DATABASE PARTITION GROUP pg1 1 SIZE 10000 EXCEPT ON DBPARTITIONNUM (3 TO 4) SIZE 5000
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分區組 pg1 中的每個(gè)分區上將定義一個(gè)緩沖池 bpool_1，其大小是 10000。分區 3 和 4 將有一個(gè)大小為 5000 的緩沖池。我們使用一個(gè)類(lèi)比，假設在每個(gè)分區上單獨地發(fā)出 CREATE BUFFERPOOL 語(yǔ)句，其中每個(gè)分區上緩沖池的名稱(chēng)是一樣的，但是指定不同的大小，那么相應的語(yǔ)句就是： 在分區 2 中： CREATE BUFFERPOOL bpool_1 SIZE 10000 在分區 3 中： CREATE BUFFERPOOL bpool_1 SIZE 5000 在分區 4 中： CREATE BUFFERPOOL bpool_1 SIZE 5000
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注意，上述語(yǔ)句是為了讓類(lèi)比清晰化，執行以上所示的這些語(yǔ)句時(shí)，系統將試圖使用所有分區創(chuàng )建一個(gè)緩沖池。這與使用 CREATE BUFFERPOOL 的 DATABASE PARTITION GROUP 子句有所不同。 此外，緩沖池可以與多個(gè)分區組相關(guān)聯(lián)。這意味著(zhù)，緩沖池的定義將被應用于給定的相關(guān)分區組中的所有分區。
DPF 環(huán)境中的表空間 可以在一些特定的分區中創(chuàng )建表空間，方法是將該表空間與一個(gè)給定的分區組相關(guān)聯(lián)。我們可以使用帶有 IN DATABASE PARTITION GROUP 子句的 CREATE TABLESPACE 語(yǔ)句來(lái)實(shí)現。該語(yǔ)句允許用戶(hù)靈活地指定使用哪些分區來(lái)實(shí)際地存儲他們的表。例如，語(yǔ)句： CREATE REGULAR TABLESPACE mytbls IN DATABASE PARTITION GROUP pg1 MANAGED BY SYSTEM USING (‘ data‘ BUFFERPOOL bpool_1
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創(chuàng )建表空間 mytbls，這個(gè)表空間橫跨分區 2、3 和 4（假設 pg1 是由這些分區組成的分區組）。此外，該表空間與前面一節中定義的緩沖池 bpool_1 相關(guān)聯(lián)。注意，如果提供了表空間和相關(guān)緩沖池之間有沖突的分區信息，那么該表空間的創(chuàng )建將會(huì )失敗。例如，如果緩沖池 bpool_1 是為分區 5 和 6 創(chuàng )建的，而表空間 mytbls 是為分區 2、3 和 4 創(chuàng )建的，那么在創(chuàng )建這個(gè)表空間時(shí)就會(huì )發(fā)生錯誤。
協(xié)調節點(diǎn) 通常，對于每個(gè)數據庫連接，都會(huì )有一個(gè)相應的 DB2 代理來(lái)執行 DB2 工作。代理可以看作是一個(gè)進(jìn)程（在 Linux/UNIX 中）或者是一個(gè)線(xiàn)程（在 Windows 中），它代表應用程序執行 DB2 工作。有很多不同類(lèi)型的代理，其中有一種就是協(xié)調代理（coordinator agent）。協(xié)調代理與應用程序通信，接收請求和發(fā)送回復。它可以要么自己滿(mǎn)足請求，要么將工作委托給多個(gè)子代理來(lái)處理請求。 一個(gè)給定應用程序的協(xié)調節點(diǎn)就是協(xié)調代理所在的那個(gè)分區。協(xié)調節點(diǎn)也可以用 SET CLIENT CONNECT_NODE 命令來(lái)設置。當應用程序發(fā)出一個(gè)查詢(xún)時(shí)，協(xié)調節點(diǎn)將這些數據庫請求的各部分發(fā)送給其他分區上的一些子代理，而來(lái)自其他分區的所有結果在發(fā)送回應用程序之前，又會(huì )在協(xié)調節點(diǎn)上合并起來(lái)。 任何分區都可能成為協(xié)調節點(diǎn)，因此在圖 3 中，我們沒(méi)有專(zhuān)門(mén)指出哪一個(gè)分區作為協(xié)調節點(diǎn)。如果想知道更多關(guān)于 DB2 代理和 DB2 進(jìn)程模型的信息，請參閱本文參考資料那一節。
在 DPF 環(huán)境中發(fā)出命令和 SQL 語(yǔ)句 假設有 20 臺物理機器，每臺機器上有 2 個(gè)分區。如果要向每臺物理機器或分區發(fā)出一條條的命令，那么任務(wù)量就比較可觀(guān)了。幸運的是，DB2 提供了兩個(gè)主命令，這兩個(gè)命令可以執行所有機器或分區上的其他命令： rah:
當想要為每臺物理機器執行另一個(gè)命令時(shí)，就可以使用這個(gè)命令。例如，如果想為 20 臺物理機器創(chuàng )建一個(gè)目錄，那么可以發(fā)出下面的命令：
其中 ‘ ‘ 字符表明在 $RAHENV 中指定的用戶(hù)概要表和文件是被限制長(cháng)度的。另外，還可以使用一些其他字符。要得到對這些字符的解釋?zhuān)梢园l(fā)出命令： rah ? db2_all:
當想為每個(gè)數據庫分區執行另一個(gè)命令時(shí)，就可以使用這個(gè)命令。例如，如果想更改每個(gè)分區中 SAMPLE 數據庫的 db cfg 參數 logfilsiz，就可以發(fā)出以下命令： db2_all ";db2 UPDATE DB CFG FOR sample USING LOGFILSIZ 500"
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如果分號（;）字符放在雙引號里面，那么請求就會(huì )在所有分區上同時(shí)運行。在 db2_all 命令中可以使用的字符與 rah 命令中可以使用的字符是一樣的。 對于 rah 或 db2_all，執行的命令幾乎可以是您在交互提示符下能輸入的任何東西，包括依次執行的一些命令。在 Linux 和 UNIX 平臺上，可以使用分號（;）隔開(kāi)多個(gè)命令。在 Windows 上，可以使用“和”符號（&）隔開(kāi)多個(gè)命令。但是在最后那個(gè)命令后面不要使用分隔符字符。 命令和 SQL 語(yǔ)句的作用域
一個(gè)命令（例如 db2 get db cfg，db2 list tablespaces 等等）的作用域受限于會(huì )話(huà)所依附的分區。
對于以 db2_all 打頭的命令，其作用域就是從 db2nodes.cfg 中可以得到的整個(gè)分區列表。
一條 SQL 語(yǔ)句的作用域是 db2nodes.cfg 文件中所有分區的集合（如果使用了 WHERE DBPARTITIONNUM= 謂詞則另當別論）。 使用數據庫分區表達式
在一個(gè)分了區的數據庫中，如果有不止一個(gè)數據庫分區駐留在同一臺物理機器上，則不能為這些數據庫分區指定相同的設備或路徑。您可以手動(dòng)地指定一個(gè)惟一的容器來(lái)存放每個(gè)數據庫分區，或者也可以在命令或語(yǔ)句中使用數據庫分區表達式，以根據 db2nodes.cfg 文件中的分區號生成一些值。下面的例子應該可以澄清這一概念：假設您發(fā)出了如下命令： CREATE TABLESPACE TS2 MANAGED BY DATABASE USING (file ‘ data/TS2/container $N+100‘ 5000)
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在一個(gè)由 4 個(gè)數據庫分區組成的系統中，上述命令將創(chuàng )建下面幾個(gè)容器：
/data/TS2/container100 - on DATABASE PARTITION 0 /data/TS2/container101 - on DATABASE PARTITION 1 /data/TS2/container102 - on DATABASE PARTITION 2 /data/TS2/container103 - on DATABASE PARTITION 3
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數據庫分區表達式是由參數 ‘ $N （注意在 $N 之前有一個(gè)空格）指定的。表 1 展示了用于創(chuàng )建容器的其他一些參數。運算符是從左往右計算的，其中 ‘ ‘ 代表模數（除法的余數）。假設我們所指的分區號是 3，在表 1 中“值”列顯示了解析數據庫分區表達式所得到的結果。 v | 數據庫分區表達式 | 例子 | 值 | | [空格]$N | " $N" | 3 | | [空格]$N+[數字] | " $N+500" | 503 | | [空格]$N%[數字] | " $N%2" | 1 | | [空格]$N+[數字]%[數字] | " $N+15%13" | 5 | | [空格]$N%[數字]+[數字] | " $N%2+20" | 21 |
DB2NODE 環(huán)境變量 在本系列的 第 1 部分 中，我們談到了環(huán)境變量 DB2INSTANCE 用于在數據庫系統中不同實(shí)例之間進(jìn)行切換。環(huán)境變量 DB2NODE 的用途也是類(lèi)似的，但它是用于在 DPF 系統中的不同分區之間切換。默認情況下，對于給定服務(wù)器，活動(dòng)分區是在 db2nodes.cfg 文件中以邏輯端口 0 定義的那個(gè)分區。為了切換活動(dòng)分區，在 Windows 中可以使用 SET 命令，在 Linux/UNIX 中可以使用 export 命令。在更改了這個(gè)變量以后，應確保終止從任何分區到數據庫的所有連接，否則所作的更改就不能生效。 例如，使用圖 4 中所示的 db2nodes.cfg 文件，您有 4 臺服務(wù)器，每臺服務(wù)器上有 2 個(gè)邏輯分區。如果登錄到了服務(wù)器 myserverb，那么您所執行的任何命令將影響到分區 2，分區 2 也就是擁有邏輯端口 0 的那個(gè)分區，當然這個(gè)分區就是那臺服務(wù)器的活動(dòng)分區。如果要將分區 0 切換成活動(dòng)分區，那么在 Linux 系統中可以這樣來(lái)更改： DB2NODE=0 export DB2NODE db2 terminate
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（僅僅是不存在來(lái)自任何分區的連接還不夠，還應確保發(fā)出了“terminate”命令）。 注意，分區 0 是在服務(wù)器 myservera 中。我們甚至可以使這個(gè)分區成為服務(wù)器 myserverb 的活動(dòng)分區。為了確定哪一個(gè)是活動(dòng)節點(diǎn)，您可以在連接到一個(gè)數據庫后發(fā)出如下語(yǔ)句： db2 "values (current dbpartitionnum)"
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分區圖和分區鍵 至此，您應該對如何設立一個(gè) DPF 環(huán)境有一個(gè)較好的理解了?，F在是時(shí)候來(lái)理解如何跨不同分區執行數據行的分發(fā)了。圖 7 展示了這種分發(fā)的一個(gè)例子。
圖 7 - 在 DPF 環(huán)境中分發(fā)數據行
分區圖（partitioning map）是內部生成的一個(gè)數組，它或者包含對應于多分區數據庫分區組的 4,096 個(gè)條目，或者包含對應于單分區數據庫分區組的一個(gè)條目。數據庫分區組里的分區號是以一種循環(huán)（round-robin）方式指定的。 分區鍵（partitioning key）是一個(gè)列（或者一組列），用于確定某一行特定數據所在的那個(gè)分區。分區鍵是在一個(gè)表上使用 CREATE TABLE 語(yǔ)句來(lái)定義的。 當創(chuàng )建或修改一個(gè)數據庫分區組時(shí)，會(huì )有一個(gè)分區圖與之關(guān)聯(lián)。DB2 使用分區圖再加上分區鍵以及散列算法（hashing algorithm）來(lái)確定數據庫分區組中哪一個(gè)數據庫分區將存儲給定的一行數據。 對于圖 7 中的例子，假設我們已經(jīng)在分區 0、1、2 和 3 上定義了分區組“pg0123”。這樣將自動(dòng)創(chuàng )建一個(gè)關(guān)聯(lián)的分區圖，也就是擁有 4096 個(gè)條目的一個(gè)數組，這些條目包含值 0,1,2,3,0,1,2,3... （默認情況下，分區號以循環(huán)的方式存儲，不過(guò)這可以更改）。另外再假設已經(jīng)創(chuàng )建了表“mytable”，它有一個(gè)分區鍵，這個(gè)分區鍵由 col1、col2 和 col3 這三列組成。對于每一行，分區鍵各列的值被傳遞給散列算法，散列算法將返回從 0 到 4095 的一個(gè)輸出數字。這個(gè)數字對應于在分區圖數組中的一個(gè)條目，這個(gè)條目包含了這一行數據所在分區的分區號的值。在圖 5 中，如果散列算法返回了一個(gè)輸出值 7，那么這一行就是存放在分區 p1 中。
案例學(xué)習 現在您已經(jīng)熟悉了 DPF，讓我們通過(guò)一個(gè)案例學(xué)習來(lái)回顧一下本文中的所有概念。 假設您的公司正在擴張，最近又買(mǎi)下了兩家其他的公司。由于數據大約是呈兩倍增長(cháng)的，您想知道當前的單分區 DB2 數據庫服務(wù)器是否能夠處理負載，還是需要 DB2 with DPF。由于您不大熟悉 DB2 with DPF，于是決定使用測試機器來(lái)先試一試：用于測試的有兩臺 SMP 機器，每臺機器有 4 個(gè)處理器，兩臺機器都運行 Linux 操作系統。之前的 DBA 已經(jīng)在這兩臺機器上安裝了 DB2 UDB ESE with DPF。他已經(jīng)離開(kāi)了公司，幸好他留下了如圖 8 所示的圖，其中有他的設計。
圖 8 - DB2 UDB ESE with DPF - 一個(gè)案例學(xué)習
圖 8 是物理和邏輯設計的結合。當您用自己的系統所具備的東西來(lái)核實(shí)這個(gè)圖的正確性時(shí)，您注意到“mydb1”數據庫已經(jīng)被刪除，因此決定重建這個(gè)數據庫，作為一種實(shí)踐。而實(shí)例“db2inst1”以及其他數據庫仍在那里。下面是您所遵循的步驟： 1. 打開(kāi)兩個(gè) telnet 會(huì )話(huà)，每臺 SMP 機器使用一個(gè)會(huì )話(huà)。從其中的一個(gè)會(huì )話(huà)中，發(fā)出 db2stop 命令，之后是 db2start 命令，如圖 9 所示。
圖 9 - db2stop 和 db2start
首先注意到的是，對于這兩個(gè)命令，沒(méi)有必要從每個(gè)分區上發(fā)出它們。只需從任何分區發(fā)出這兩個(gè)命令一次，就可以影響到所有分區。您還可以知道存在 4 個(gè)分區，因為您將從每個(gè)分區收到一條消息。 2. 接著(zhù)，您想查看 db2nodes.cfg 文件，以檢查分區的配置。通過(guò)使用一些操作系統命令，確定實(shí)例 db2inst1 的主目錄，在這個(gè)例子中就是 /db2home/db2inst1。因而，文件 db2nodes.cfg 就存放在目錄 /db2home/db2inst1/sqllib 中。這個(gè)文件的內容如圖 10 所示。
圖 10 - db2nodes.cfg
圖 10 顯示了這里有 4 個(gè)分區，每臺服務(wù)器上兩個(gè)分區。服務(wù)器的主機名是 65658572 和 65658161。 3. 再接著(zhù)，您想創(chuàng )建數據庫“mydb1”，但是想從分區 0 發(fā)出這個(gè)命令，因為您想讓這個(gè)分區成為編目分區。所以您從會(huì )話(huà)中發(fā)出語(yǔ)句 db2 "values (current dbpartitionnum)" 來(lái)確定哪個(gè)分區是當前的活動(dòng)分區。接下來(lái)再將環(huán)境變量 DB2NODE 改為 0。 就在創(chuàng )建這個(gè)數據庫之前，您還需檢查 dbm cfg 參數 DFTDBPATH 的值。這就是默認情況下這個(gè)數據庫創(chuàng )建時(shí)所在的路徑。您希望在所有分區中本地創(chuàng )建所指定的路徑（在這個(gè)例子中就是 /db2database ），以便將數據分布在這些分區中。通過(guò)使用操作系統命令，您證實(shí)了情況正是如此，于是繼續創(chuàng )建數據庫。如圖 11 所示。
圖 11 - 確定并切換活動(dòng)分區，然后創(chuàng )建數據庫
4. 為了證實(shí)分區 0 的確是編目分區，只需發(fā)出一條 list db directory 命令，然后在對應于“mydb1”數據庫的條目下找到“Catalog database partition number”字段。另外，也可以從每個(gè)分區上發(fā)出一條 list tablespaces 命令。應該只有編目分區才會(huì )列出 SYSCATSPACE 表空間。 5. 接下來(lái)，您需要在分區 2 和 3 上創(chuàng )建分區組 pg23。圖 12 展示了如何完成這一任務(wù)。此外，該圖還展示了如何列出分區組。這個(gè)命令不能列出 IBMTEMPGROUP。
圖 12 - 創(chuàng )建分區組 pg23
6. 現在您想要創(chuàng )建和管理緩沖池。為了在分區組 pg23 上創(chuàng )建緩沖池 BP23，可以發(fā)出如下命令： db2 "create bufferpool BP23 database partition group pg23 size 500 "
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圖 13 展示了該條語(yǔ)句。這個(gè)圖還展示了如何使用 altER BUFFERPOOL 語(yǔ)句將此緩沖池與另一個(gè)分區組關(guān)聯(lián)起來(lái)。 為了列出緩沖池和相關(guān)聯(lián)的分區組，可以查詢(xún) syscat.bufferpools 視圖或者 sysibm.sysbufferpools 編目表。
圖 13 - 管理緩沖池
注意，一個(gè)緩沖池可以與任何分區組相關(guān)聯(lián)。緩沖池的定義將適用于分區組內的所有分區，如果需要的話(huà)，可以為分區指定不同的大小。 7. 為了創(chuàng )建表空間 mytbls1，可發(fā)出如下命令： db2 "create tablespace mytbls1 in database partition group pg23 managed by system using (‘/data‘) bufferpool bp23"
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8. 為了在表空間 mytbls1 中創(chuàng )建帶有分區鍵 col1 和 col2 的表 table1，可發(fā)出如下命令： db2 "create table table1 (col1 int, col2 int, col3 char(10)) in mytbls1 partitioning key (col1, col2)"
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9. 對于 DPF 環(huán)境，創(chuàng )建索引 index1 時(shí)沒(méi)什么特別之處： db2 "create index index1 on table1 (col1, col2)"
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在每個(gè)分區上，都要為其數據行的子集構造該索引。 10. 接下來(lái)，假設您想如圖 14 中所示的那樣，使用帶有 INTRA_PARALLEL YES 的命令 update dbm cfg 將參數 INTRA_PARALLEL 從 NO 更新為 YES。這里也應注意，與此同時(shí)還發(fā)出了 get dbm cfg 命令，只不過(guò)這個(gè)命令是從另一個(gè) telnet 會(huì )話(huà)中發(fā)出的。這個(gè)參數值的更新版本顯示在任何分區上，這說(shuō)明您更新的是一個(gè)共享文件。
圖 14 - Update dbm cfg
11. 然后，您想測試一下 db2_all 命令，以便只用一個(gè)命令就為所有分區更新 db cfg 文件。圖 15 展示了一個(gè)例子。在該圖中的第二個(gè)窗口顯示了在一個(gè)沒(méi)有執行過(guò) db2_all 命令的分區上執行 db2_all 命令之前和之后的 get db cfg。
圖 15 - 使用 db2_all 更新 db cfg
12. 您最后想測試的就是 rah 命令。圖 16 展示了一個(gè)使用 rah 創(chuàng )建子目錄的例子。
圖 16 - 使用 rah
您可以看到，rah 命令在每臺機器上工作，而 db2_all 命令則是在每個(gè)數據庫分區上工作。
大功告成！
致謝 特別感謝 Bill Wilkins （IBM Content Management Partner Enablement 顧問(wèn)）和 Scott Martin （IBM Innovation Center for Business Partners 顧問(wèn)），他們對本文進(jìn)行了技術(shù)性的審校。
參考資料
關(guān)于作者 | | | | Raul F. Chong 是 IBM 多倫多實(shí)驗室的數據庫顧問(wèn)，主要與 IBM 業(yè)務(wù)伙伴進(jìn)行合作。Raul 已經(jīng)在 IBM 任職 5 年了，其中有 3 年是在 DB2 技術(shù)支持部（Technical Support）工作，另兩年擔任顧問(wèn)，專(zhuān)門(mén)從事數據庫應用程序開(kāi)發(fā)和從其他 RDBMS 遷移到 DB2 方面的工作。 |
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