Oracle Exadata - avato Consulting

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Oracle Exadata
Spitzentechnologie erfolgreich implementieren
Eine der zentralen Neuankündigungen auf der diesjährigen
Oracle Open World war die neue
Generation der Datenbank-Appliance Exadata – die X3. Aufgrund des deutlich vergrößerten
Speichers pro Rack auf 26 TB (4
TB DRAM und 22 TB Flash) und
der angekündigten Kompressionstechnik sowie als Replik auf
SAP Hana wurde sie auch als
„In-Memory-Machine“ bezeichnet. Laut Oracle sollen durch die
neue Technik Datenbanken von
bis zu 220 TB im Speicher (DRAM
plus Flash) gehalten werden können (s.u.: X3 Systeme im Detail).
Oracle Exadata X2 hat sich seit
einiger Zeit im Markt etabliert.
Die Technologie ist inzwischen
äußerst stabil und robust. Die Anlaufschwierigkeiten eines neuen
Produktes sind überwunden, ihre
Möglichkeiten sind unumstritten. Ob als Basis für große und
transaktionsreiche OLTP, als Data
Warehouse oder auch als Konsolidierungsplattform, immer häufiger wird Exadata als ein Baustein
für Infrastruktur in Erwägung gezogen. Viele Projekte sind aufgesetzt oder bereits abgeschlossen.
Zeit, ein erstes Fazit aus Projektund Betriebssicht zu ziehen. Was
ist erforderlich, damit eine Anwendung die Plattform optimal nutzt,
was ist zu bedenken, damit Exadata in bestehende Betriebsumgebungen optimal eingepasst wird?
Eine Lösung für alle Herausforderungen
Im Vordergrund der Entwicklung standen Skalierbarkeit, HighPerformance-Daten­banken sowie Massendaten­ver­arbeitung, um
das System sowohl für das Data­warehousing als auch für OLTPAnwendungen einsetzen zu können. Zudem wird die Plattform von
Oracle als eine ausgezeichnete Möglichkeit positioniert, Datenbank-Konsolidierung auf einer einfach zu implementierenden Plattform voranzutreiben.
Optimaler Anwendungsnutzen durch Exadata
Delivered ready-to-run: Die ersten
Schritte sind schnell gemacht. Die
Systeme werden getestet angeliefert und dann über Skripte vom
Oracle ACS („Advanced Customer
Support“) installiert und konfiguriert. Die Basiskonfiguration
stammt vom Oracle Engineering,
alle individuellen Parameter werden über Sheets eingestellt. Beim
Ausfüllen der Parameter-Sheets
unterstützt Oracle ACS. Danach
führt Oracle ACS alle erforderlichen Skripte automatisch aus und
führt anschließend einen PostCheck durch. Durch dieses Verfahren wird eine optimale Konfiguration für Anwendungen mit dem
richtigen Mix aus hoher Performance, hoher Verfügbarkeit sowie außergewöhnlicher Skalierbarkeit sichergestellt. Weiterhin
unterstützt Oracle aktiv beim Design durch Beratung vor Ort. Diese Unterstützung kann bis hin zu
einem Proof of Concept gehen.
Was kann ab diesem Zeitpunkt
aus Anwendungssicht unternommen werden, um optimalen Nutzen zu erzielen?
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RAC
Auf der Exadata kommt es aufgrund der beschleunigten Verarbeitung zu einer Verschärfung von
Konkurrenzsituationen sowohl im
Bereich der Applikation als auch in
der Oracle Engine selbst. Ein wichtiger Bestandteil der Migration ist
deshalb die Prüfung, welche Anzahl von Knoten für die Applikation optimal ist. Im Extremfall ist
eine Reduzierung auf eine Instanz
sinnvoll. Die Information über die
Skalierbarkeit der Anwendung ist
deshalb bereits vor der Kaufentscheidung wichtig.
Geben Sie Indizes auf
Wer sich mit dem Thema Performance Tuning für große Datenbanken beschäftigt hat, weiß
um die Bedeutung aber auch die
Probleme, die mit dem Einsatz
von Indizes verbunden sind. Bei
Abfragen führen sie in vielen Fällen zu einer Performance-Verbesserung sowie zur Entlastung
von Systemressourcen. Die Pflege
von Indizes ist dagegen aufwendig und problematisch. Auf der
Exadata verursachen Indizes sehr
häufig Konkurrenzprobleme. Mit
der Verwendung von Smart Scans
und Storage Indizes ist der Benefit
mancher Indizes obsolet. Nach einer Überarbeitung der Index-Strategie, verbunden mit der Aufgabe
von Indizes, laufen fast alle Applikationen schneller.
Parallel Auto Degree
Mit der Version 11g Release 2
führte Oracle ein Feature ein, bei
dem die Datenbank selbst bestimmt mit wie großer Parallelität ein Vorgang ausgeführt wird:
„Auto DOP“.
Beim Einsatz von Auto DOP bestimmt der DBA eine Obergrenze
von Parallelprozessen und die Datenbank versucht, diese möglichst
optimal einzusetzen.
Dieses Feature erlaubt ohne Anpassungen am Code die Exadata
möglichst gut auszulasten, um so
sehr früh von Gewinnen durch die
Parallelverarbeitung zu profitieren.
Allerdings war Auto DOP in unseren Tests nicht immer perfekt und
hat zwingend parallel laufende
Prozesse seriell ausgeführt – mit
enormen Auswirkungen auf die
Laufzeit. Generell ist Auto DOP
erst mit Version 11.2.0.2.0 oder
11.2.0.3.0 benutzbar. Darüber hinaus gilt: Auto DOP ist ein guter
Start, das Feintuning muss aber
durch den DBA und den Entwickler gemeinsam erfolgen.
EHCC Kompression
Ein Alleinstellungsmerkmal der
Exadata ist so EHCC Kompression. EHCC steht für „Exadata Hybrid Columnar Compression“. Anders als bei der normalen, auch
für nicht-Exadatas verfügbaren
Kompression erfolgt bei EHCC die
Kompression der Daten spaltenstatt blockweise. Zusätzlich wird
die Last der Kompression auf die
Cellnodes ausgelagert.
EHCC erlaubt vier verschiedene
Kompressionsstufen:
•
•
•
•
Query LOW
Query HIGH
Archive LOW
Archive HIGH
Durch die spaltenweise Kompression ergibt sich theoretisch
eine bessere Kompressionsdichte, weil die Daten in einer Spalte
meist gleichartig sind. Damit in
der Praxis auch gute Resultate zu
erreichen sind, ist eine weitere
Optimierung anzuraten: Die Sortierung der Daten, so dass der Unterschied in den Zeilen möglichst
klein ausfällt. Dies gilt natürlich
ebenfalls für alle weiteren Ladevorgänge.
Je besser dies gelingt, umso größer sind die Kompressionsraten.
Die beworbenen 1:10 sind in der
Praxis erreichbar. 1:50 hingegen
nur mit homogenen Daten.
Da sich EHCC Kompression auf
einzelnen Partitionen selektiv aktivieren und deaktivieren lässt,
ist es zum Beispiel möglich, die
Daten der aktuellen Partition unkomprimiert vorzuhalten, die Daten der letzten drei Monate in mit
„Query LOW“ komprimierten Partitionen und alle anderen Daten
in „Archive HIGH“ komprimierten
Partitionen zu speichern.
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Wie kann eine Exadata in eine bestehende Betriebsumgebung integriert werden?
Exadata bietet auch für den Betrieb aufgrund seines integrierten Konzeptes, der integrierten Komponenten
und der vorgegebenen Tools eine Reihe von Vorteilen gegenüber einer herkömmlich betriebenen OracleInfrastruktur. Bestimmte Tools und Konzepte sind nahezu zwingend vorgeschrieben, lassen sich aber auch
sehr nutzbringend für Nicht-Exadata-Umgebungen nutzen. Zu den Konzepten der Konsolidierungsplattform
gehört neben einem hohen Standardisierungsgrad vor allem die weitgehende Automation - Ansätze, wie sie
heute in vielen Unternehmen verfolgt werden.
Alles mit einer Konsole: Der
Enterprise Manager ist Standard
DBA oder Systemadministrator:
Wer verwaltet den Storage?
Der Enterprise Manager war bei
Konzeption und Entwicklung von
Exadata eine zentrale Komponente. Deshalb ist er auch optimal
auf Betrieb und Management von
Exadata abgestimmt. Zusätzliche
Plug-ins wie beispielsweise für
Storage-Zellen und Flash-Speicher
machen ihn zum idealen Werkzeug für einen umfassenden Betrieb (Monitoring und Management) der Plattform. Gibt es heute
noch Betriebsorganisationen, die
umfangreiche Oracle-Plattformen
ohne Enterprise Manager verwalten, so stellt sich diese Frage mit
der Einführung von Exadata erneut. Mit dem Enterprise Manager kann alles einfach überwacht
und verwaltet werden. Er ist die
zentrale Steuerungskomponente für die Datenbanken, ASM,
die Storage Server, die komplette
Hardware (Prozessoren, Disks, internes Netz, Flash) sowie für das
Ressourcenmanagement
(beispielsweise Zuweisung von CPUs
zu Datenbanken).
Oracle bewirbt Exadata auch mit
den
Administrationsvorteilen
von ASM: Der DBA kann nahezu
alle speicherrelevanten Konfigurationsdetails von Datenbanken übernehmen, die in vielen
Unternehmen traditionell in der
Verantwortung von System- oder
Storage-Administratoren liegen.
Dazu zählen die oben bereits erwähnten Themen wie Gruppierung von physischen Platten und
Verteilung der Daten auf Platten,
Vergabe von Dateinamen (automatisch) sowie Überwachung von
Dateisystemen.
Gerade hierin liegt eine der Herausforderungen: Ein in sich geschlossenes und optimiertes
System über mehrere Layer vom
Storage bis zur Datenbank, das
über eine zentrale Konsole gesteuert wird, erfordert von vielen
Organisationen ein Umdenken
weg von der etablierten Aufgabenzuordnung zwischen DBA,
Systemadministrator und Storage-
Administration. Exadata legt hier
neue Konzepte und Aufgabenverteilungen nahe.
Sowohl aus Sicht der Projektierung als auch aus Betriebssicht
macht Exadata einen ausgereiften
Eindruck. Die Systeme sind schnell
installiert und lassen sich in unterschiedliche Betriebsmodelle
gut integrieren. Die hausinternen
Betriebsservices können auch
mit Oracle-Services kombiniert
werden. Oracle bietet einen kompletten 24*7 Support-Service für
alle Exa-Produkte inklusive Monitoring und Hardware-Wartung.
Komplexe Anwendungen erfordern punktuell ein Umdenken, um
die Vorteile der Plattform optimal
nutzen zu können. Finden entsprechende Anpassungen statt,
erhält die Anwendung dafür aber
eine Plattform mit einem enormen Leistungspotential.
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X3 Systeme im Detail
Wie bei der X2 wird es auch bei der
X3 Datenbank- und Storage-Server
in einem System kombiniert geben. Ebenfalls werden zwei grundlegende Varianten angeboten:
X3-2 und X3-8. Alle Systeme nutzen wie bisher neben herkömmlichen Festplatten vor allem FlashSpeicher und RAM, um den Zugriff
auf Daten besonders schnell zu
machen. Dabei sind RAM und
Flash deutlich vergrößert worden.
Zudem wurde den Systemen mehr
CPU-Leistung spendiert.
Oracle hat für Exadata eine Speicherhierarchie entwickelt, die ak-
tiv genutzte Daten automatisch in
den Flash-Speicher und ins RAM
kopiert, während selten genutzte
Daten auf Festplatten verbleiben.
Diese „Smart Cache“-Technik entscheidet laut Oracle automatisch,
welche Daten im schnellen Flash
liegen. Anwender können aber
auch gezielt Tabellen oder Indizes
an ein bestimmtes Speichermedium binden. Diese Technik, kombiniert mit der neuen „Hybrid Columnar Compression“, lässt Oracle
von einer In-Memory-Technologie
sprechen. Laut Oracle lassen sich
so mehrere 100 TB Daten im Speicher (RAM plus Flash) halten. Die
Antwortzeiten der neuen Systeme sollen gegenüber den X2-Systemen um bis zu 40% gesunken
sein, Daten sollen bis zu 20-mal
schneller geschrieben werden.
Wie gehabt wird das Modell X3-2
in mehreren Konfigurationen vom ganzen Rack bis zum AchtelRack - angeboten. Für das Modell
X3-8 wird immer ein komplettes
Rack benötigt. Bei der X3-2 kann
für den Datenbankserver zwischen
Solaris und Linux gewählt werden,
bei der X3-8 wird ausschließlich Linux angeboten.
X3-8
160 CPU cores and 4 TB of memory for database
processing
168 CPU cores dedicated to SQL processing in storage
X3-2
Up to 128 CPU cores and 2 TB memory for database
processing
Up to 168 CPU cores dedicated to SQL processing in
storage
2 database servers
From 2 to 8 database servers
14 Oracle Exadata Storage Servers
From 3 to 14 Oracle Exadata Storage Servers
22.4 TB of Exadata Smart Flash Cache
Up to 22.4 TB of Exadata Smart Flash Cache
QDR (40 Gb/second) InfiniBand Switches
40 Gb/second (QDR) InfiniBand Network
Uncompressed usable capacity of up to 224 TB per Uncompressed and mirrored usable capacity of up to
rack
224 TB per rack
Uncompressed I/O bandwidth of up to 100 GB/second per rack
Hybrid Columnar Compression delivers 10X- 15X compression ratios
Complete redundancy for high availability
Impressum
Datum: November 2012
Autor:
Ronny Egner
Lutz Fröhlich
Kontakt:
[email protected]
www.avato-consulting.com
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[email protected]
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