Die wichtigsten Methoden für die Verwaltung komplexer

Die wichtigsten Methoden
für die Verwaltung komplexer
Datenbankumgebungen
Von Dave Pearson, Senior Project Manager
Zusammenfassung
Einführung
In diesem Whitepaper werden unverzichtbare Methoden
für die erfolgreiche Verwaltung der komplexen Datenbankinfrastrukturen von heute vorgestellt. Sie erfahren
zum Beispiel, wie Sie wichtige geschäftliche Kennzahlen
untereinander abwägen, die Herausforderungen der
Datenbankadministratoren (DBAs) verstehen und die
richtigen Tools zur Überwachung und Verwaltung der
Datenbankumgebung auswählen.
Eine langsame relationale Datenbank kann sich erheblich auf
die Leistung der Anwendungen auswirken, die sie unterstützt.
Von den Benutzern werden mitunter Tausende Transaktionen
pro Minute generiert, die von Dutzenden redundanter Web- und
Anwendungsserver – und nur einer einzigen Datenbank – unterstützt werden. Aufgabe der relationalen Datenbank ist, für
Konsistenz und Verfügbarkeit zu sorgen. Deshalb ist sie eine
stark zentralisierte Ressource. Sie bündelt die Transaktionen
im Datenbank-Stack, was diesen recht stark belastet. Dadurch
sollen optimale Leistung und hohe Verfügbarkeit gewährleistet
werden. Deshalb spielt die Datenbank eine so entscheidende
Rolle. Und deshalb sind auch die Datenbankadministratoren
(DBAs) alles andere als Durchschnittsadministratoren.
Um solche komplexen Datenbankumgebungen erfolgreich zu
verwalten, müssen zentrale Geschäftsmetriken ausbalanciert
werden. Außerdem gilt es, zu verstehen, welche einzigartigen
Herausforderungen die Datenbankadministratoren zu bewältigen haben, und es müssen die richtigen Tools für die Datenbankverwaltung ausgewählt werden.
Ausgewogenheit zwischen wichtigen geschäftlichen Kennzahlen
Die Verwaltung der Datenbank und die
Führung des DBA-Teams ist eine komplexe
Aufgabe, bei der drei primäre Geschäftsmetriken berücksichtigt werden müssen:
Kosten, Service und Risiko.
Kosten
Die Gehälter der DBAs machen den Großteil der direkten Kosten des Datenbankteams aus. Der für den Produktivbetrieb
verantwortliche DBA erfüllt eine spezielle
Funktion in der IT-Organisation. Dementsprechend gut wird er im Allgemeinen
vergütet.
Die Verwaltung der
Datenbank und die
Führung des DBATeams ist eine komplexe Aufgabe, bei
der drei primäre Geschäftsmetriken berücksichtigt werden
müssen: Kosten, Service und Risiko.
Um die Wirtschaftlichkeit zu maximieren,
ist es wichtig, die Produktivität des DBATeams zu erhöhen. Ein erster Schritt ist
hier oft der Einsatz von Tools, die Aufgaben über eine intuitive Benutzeroberfläche automatisieren. Bei den DBAs, die
erfolgskritische Datenbanken verwalten,
wird die Produktivität zumeist anhand der
Anzahl der Datenbanken gemessen, die sie
bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der
Service-Level verwalten können.
Service
Von den Datenbanken wird grundsätzlich ein hoher Service erwartet. Dies wird
von den Administrationsteams entweder
stillschweigend vorausgesetzt oder in
Service-Leveln formalisiert. Service-Level
werden in der Regel vom Anwendungsteam definiert und an die Administratoren
der einzelnen Ressourcen des Anwendungs-Stacks weitergegeben. Aufgrund
der wichtigen Rolle, die die Datenbank für
die Anwendung spielt, richtet sich der Service-Level, der dem DBA vorgegeben wird,
nach der Bedeutung der Anwendung. Er
wird für gewöhnlich in Form von Verfügbarkeit und Reaktionszeit gemessen.
Risiko
Aufgrund ihres – im Verhältnis zu den
anderen Komponenten im Anwendungs-Stack – zentralen Charakters ist
die Datenbank gegenüber Veränderungen
sehr empfindlich. Und mit Veränderungen
sind immer auch Risiken verbunden.
Änderungen mit moderatem Risiko sind
geringfügige, schrittweise Änderungen
(z. B. Upgrades von Betriebssystemen, Datenbank-Patches und reguläre Wartungsaufgaben wie Backup, Datenarchivierung
und Neustrukturierung von Objekten).
Sind jedoch umfangreichere Änderungen
erforderlich, ist das Risiko für die Daten-
2
bankstabilität ungemein höher. Mit größeren
Upgrades der Serverhardware sind häufig Ausfallzeiten verbunden. Während Aktualisierungen des Anwendungscodes oder bei Upgrades
auf eine neue Datenbankversion kommt das
weitere Risiko hinzu, dass die Anwendungsleistung nach der Änderung langsamer sein
kann als vorher.
Ein Gleichgewicht zwischen diesen Faktoren
zu schaffen, erfordert Intuition, gutes Urteilsvermögen und präzise, fehlerfreie Daten.
Verständnis der neuen Herausforderungen der Datenbankadministratoren
Anwendungssupport –
der interne Kunde
Bisher war es so, dass die Anwendungen die
geschäftlichen Abläufe unterstützten und der
IT-Betrieb wiederum die Anwendungen stützte. Technologische Fortschritte, wozu vor allem die allgemeine Ausdehnung des Internets
beitrug, haben Anwendungen hervorgebracht,
die sich direkt auf die Geschäftsentwicklung
auswirken, Umsatz generieren und mit Kunden interagieren.
Da diese Anwendungen für die Unternehmen so wichtig sind, entstand der Bedarf von
dedizierten Support-Teams innerhalb der
Anwendungsorganisation. Zu diesen Anwendungssupport-Teams gehören zuweilen auch
dedizierte DBAs, meistens ähnelt diese Beziehung jedoch der eines internen Kunden, das
heißt, hier bieten die DBAs innerhalb der für
den operativen Betrieb zuständigen Organisation dem Anwendungsteam Level 3-Support
an.
In diesem Fall ist der DBA einzigartigen und
oft widersprüchlichen Forderungen sowohl
von der Betriebs- als auch der Anwendungsorganisation ausgesetzt. Die IT-Administratoren konzentrieren sich in der Regel auf die
Ressourcen, die sie verwalten, während sich
der Anwendungssupport um die Servicequalität kümmert. Aufgrund der zentralen Rolle der
Datenbank innerhalb des Anwendungs-Stacks
muss der DBA zum einen die Ressourcen
effektiv verwalten und zum anderen darauf
achten, dass die Servicequalität für die Anwendungsnutzer aufrechterhalten wird. Diese
doppelte Verantwortung kann für den DBA der
Produktionsumgebung eine große Herausforderung sein.
Auch in der Information Technology Infrastructure Library (ITIL) wird dem Dilemma dieser Doppelrolle des DBAs Ausdruck verliehen.
Sie ist auch hilfreich, will man
Vorfall- und Problemmanagement
vergleichen.
Ziel des Vorfallmanagementlebenszyklus ist, den Service so schnell wie möglich wiederherzustellen, um die SLAs zu
erfüllen. Schwerpunkt beim Problemmanagement ist es, die Ursache von
Fehlern zu beheben und dauerhafte
Lösungen zu finden – ein Prozess,
bei dem eine korrekte Problemlösung
Vorrang hat vor der Geschwindigkeit.
Dieser Fokus auf der Problemlösung
ist wichtig, um einen Zustand kontinuierlicher Verbesserungen zu erreichen,
denn wenn das wiederholte Auftreten
von Problemen verhindert werden
kann, wirkt sich dies positiv auf die
Service-Level aus.
Verwalten komplexer Datenbankumgebungen
Was spricht für mehrere Plattformen?
Eine der größten Herausforderungen
der IT-Organisationen von heute ist,
dass sie die Komplexitäten von Umgebungen bewältigen müssen, die aus
mehreren Betriebssystemen, Datenbanken und Anwendungen bestehen.
Größere Unternehmen müssen diese
Komplexität zudem über mehrere geo-
grafische Regionen hinweg in den Griff
bekommen. IT-Standards helfen dabei,
die Fähigkeiten des Administrationsteams
abzustimmen und die Betriebskosten
zu senken. Wenn durch eine (neue oder
vorhandene) Anwendung die Anforderung
für Plattformen entsteht, die sich außerhalb des von der IT definierten Standards
bewegen, wird der Standard für gewöhnlich angepasst.
Eine empfohlene Vorgehensweise ist,
Plattformen von mindestens zwei konkurrierenden Anbietern zu betreiben, um
zu vermeiden, dass man bei Vertragsverhandlungen mit nur einem Anbieter
in eine schlechte Position gerät. Durch
die Konsolidierung von Anbietern lassen
sich die Betriebskosten für die Verwaltung
mehrerer Plattformen reduzieren. Wird
diese Konsolidierung jedoch übertrieben,
steigt dadurch die Preisgestaltungsmacht
der übrigen Hersteller, was die Ersparnisse
möglicherweise ganz zunichtemacht.1
Zur Kostenoptimierung ist es wichtig, die
richtige Anzahl Anbieter zu finden. Die
meisten Unternehmen, immerhin ganze
90 Prozent, verfügen über IT-Abteilungen,
die mindestens zwei DBMS-Plattformen
verwalten. Im Durchschnitt ist jeder DBA
für ca. 35 Datenbanken verantwortlich.2
Anwendungsgruppen: Transaktionen und Service-Level
Anwendungssupport
Produktion
DBA
IT-Administratoren
Betriebsgruppen: Ressourcenverwaltung und -selektion
Abbildung 1: Der DBA der Produktionsumgebung muss Ressourcen verwalten und Service-Level überwachen.
1
5 Juli 2008 (ID-Nummer: G00159724), "How Many Database Management Systems
2
Should You Have?" von Donald Feinberg, Jeff Comport
2
3. Februar 2010, "Take Advantage of New Ways to Save Money on Database Costs" von
2
Noel Yuhanna
3
Durch die Konsolidierung von Anbietern
lassen sich die Betriebskosten für die
Verwaltung mehrerer
Plattformen reduzieren.
Wird diese Konsolidierung jedoch übertrieben, steigt dadurch die
Preisgestaltungsmacht
der übrigen Hersteller, was die Ersparnisse
möglicherweise ganz
zunichtemacht.
Auswahl von Tools von Drittanbietern
Viele Standorte führen Tools von vertrauenswürdigen Drittanbietern ein, weil diese
eine objektive Messung und Verwaltung der
Leistung über mehrere Datenbankplattformen ermöglichen. Lösungen von Drittanbietern sollen die Produktivität der DBAs
steigern und die Kosten senken, zugleich
aber auch für eine hohe Servicequalität
sorgen. Spezielle Administrations- und Verwaltungstechnologie, die unabhängig von
der Datenbankplattform ist, ermöglicht laut
Forrester Research eine Produktivitätssteigerung von mindestens 20 Prozent.3
Dazu kommt noch die neu gewonnene
Produktivität der DBAs, die Problemszenarien flexibel und präzise lösen können. Durch
eine schnellere Behebung der Problemursachen können ihre Fähigkeiten dazu
genutzt werden, Probleme zu verhindern,
Ressourcen zu optimieren und die Reaktionszeiten für die Benutzer zu verbessern.
Ganzheitliche Datenbanküberwachung –
Wichtig ist eine einzige, konsolidierte Sicht
auf die Integrität der Datenbank, um die
Herausforderungen im Zusammenhang mit
der Verwaltung mehrerer Datenbanksysteme zu bewältigen. Diese muss für mehrere
Ebenen des Anwendungs- und Datenbank-Stacks möglich sein, um sicherzustellen, dass die den DBAs präsentierte Ansicht
korrekt ist und die Workflows der Benutzer
für die Problemlösung und -vermeidung
sowie Leistungsoptimierung vereinfacht.
Für eine ganzheitliche Überwachung bestehen folgende wichtige Anforderungen:
1.Einblicke in die Leistung jeder Komponente, die den Datenbankbetrieb
unterbrechen könnte, einschließlich
Betriebssystem und virtueller Maschinen.
2.Eine intuitive Benutzeroberfläche, die
die Verwaltung plattformübergreifender
Leistung unterstützt und die verschiedenen Kompetenzniveaus der Administratoren berücksichtigt.
3.Transparente Einblicke in die Transaktionsrechenlasten, die von den Anwendungsnutzern und -prozessen in die
Datenbank gelangen.
4.Ausreichender Detailgrad, um ausführliche Analysen und Optimierungsaktivitäten zu ermöglichen.
5.Niedrige Gesamtbetriebskosten, insbesondere im Hinblick auf Bereitstellung
und Upgrades.
Umfassendes Leistungsspektrum – Die
Datenbank hängt ressourcentechnisch vom
Betriebssystem und den virtuellen Maschinen und ihren Speicher-Subsystemen ab.
Diese Komponenten sollten mit abgedeckt
sein, um die Ursache von Problemen exakt
ermitteln zu können.
Intuitive, plattformübergreifende Benutzeroberfläche – Der sichtbarste Aspekt des
Vorteils, der durch Drittanbieter besteht, ist
die Benutzeroberfläche. Zentraler Nutzen
der Plattformneutralität ist eine Technologie, die die plattformspezifische Komplexität abstrahiert, sodass die Leistung aus
Serviceperspektive angegangen werden
kann. Durch eine plattformübergreifende
Verwaltung wird die Produktivität der DBAs
signifikant erhöht. Auch Schulungskosten
können deutlich minimiert werden.
Abbildung 2: Die Produktivität der DBAs wird direkt durch die Qualität der Benutzeroberfläche beeinflusst.
3
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23. Februar 2010, "Take Advantage of New Ways to Save Money on Database Costs" von
Noel Yuhanna
Rechenlasten der Anwendungstransaktionen – Die Datenbank ist mit der Anwendung durch die Transaktionen verbunden,
die an die Datenbank gesendet werden.
Das Messen der Rechenlast der Datenbanktransaktionen ist die einzige Möglichkeit, die Servicequalität der Datenbank
hinsichtlich Anwendungsnutzer, BatchJobs und automatisierter Aufgaben exakt
auszuwerten.
Detaillierte Messungen – Die Komplexität moderner Datenbanken und der
kritischen Anwendungen, die sie unterstützen, erfordert eine raffiniertere Leistungsanalyse als dies durch die groben
Kennzahlen der Datenbank-Engine selbst
möglich ist. Die DBAs, die kontinuierliche Verbesserungen anstreben, müssen
die Leistung lückenlos nachvollziehen
können, um gute Entscheidungen zu
treffen und zu vermeiden, dass neue
Probleme entstehen, was bei fehlerbehafteten Daten immer möglich ist. Wirkliche
Erkenntnisse herauszuziehen, erfordert
eine intelligente Analyse der Leistungshistorie – von Echtzeitdaten bis hin zu
Daten, die Wochen oder Monate älter geworden sind. Nur mithilfe ausreichender
historischer Daten kann der DBA wichtige
Trends ausmachen, chronische Bedingungen identifizieren und aufkommende
Probleme verhindern.
Reichhaltiges Datenmaterial ist eine Sache
von Granularität. Bei der Überwachung
wird das Stichprobenprinzip angewendet,
um Metriken zu erfassen. Die Geschwindigkeit bei diesem Vorgang bestimmt also
die Granularität.
Ein zuverlässiges Überwachungstool sammelt Daten in einer Geschwindigkeit, die
die Vitalität der gemessenen Komponente
widerspiegelt, kann aber die Geschwindigkeit auch anpassen, um die Granularität
bei Bedarf zu erhöhen oder zu verringern
(z. B. bei Änderung des Ladevolumens
oder während der Diagnose eines Problems).
Der Sammlungsaufwand sollte minimal
sein, um sicherzustellen, dass die Kosten
für die Erfassung nicht den Nutzen der
gesammelten Daten übersteigen. Dies ist
auch ein wichtiger Aspekt bei der Evaluierung einer Überwachungstechnologie.
Gesamtbetriebskosten – Technologie,
die vor allem darauf ausgelegt ist, die
Betriebskosten zu senken, muss niedrige
Gesamtbetriebskosten (TCO) aufweisen.
Folgende Komponenten einer Überwachungstechnologie sind wichtig, um
verbesserte TCO zu erreichen:
•Zentralisierte Architektur
•Minimiert Bereitstellungs- und
Upgrade-Kosten.
•Befreit die Produktionsumgebung
von Vorgängen im Zusammenhang
mit Verwaltung, Speicherung und
Darstellung.
•Ermöglicht eine instanzen-, plattform- und domänenübergreifende
Datenkorrelation und analysiert
Leistungsdaten.
Abbildung 3: Eine ausführliche Analyse des E/A von Datenbanken hilft, Problembereiche zu
isolieren.
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Ein zuverlässiges Überwachungsprogramm
sammelt Daten in einer
Geschwindigkeit, die
die Vitalität der gemessenen Komponente widerspiegelt, kann aber
die Geschwindigkeit
auch anpassen, um die
Granularität bei Bedarf
zu erhöhen oder zu
verringern.
•Sammlung außerhalb der Produktion
•Beschränkt die Kosten für das Sammeln
von Daten auf den Aufwand nur für die
Sammelabfrage.
•Erleichtert die Bereitstellung und
beschleunigt Upgrades, da nicht mehr
auf den Produktionsserver zugegriffen
werden muss.
• Automatische Datenbankerkennung
•Ermöglicht eine schnelle effektive
Überwachung in großen Datenbankumgebungen, entlastet das DBA-Team, das
nun nicht mehr jede Instanz einzeln
angeben muss.
• Adaptive Baseline-Warnungen
•Nutzt den Leistungsverlauf, um einen
Baseline-Bereich für eine "normale"
Leistung für jede gesammelte Metrik zu
erstellen.
•Löst das Problem, dass feste Schwellenwerte nicht in der Lage sind, präzise
Warnungen bereitzustellen, sodass sie
sich auf den Schutz kritischer Ressourcenlimits konzentrieren können.
•Meldet aufkommende Probleme als Abweichungen vom Normalverhalten sehr
präzise und zeitnah.
•Service-Level-Modellierung
•Die Ausrichtung von Ressourcengruppen
an einem definierten Service-Level ist eine
wichtige Funktion eines Überwachungsprogramms, das dazu ausgelegt ist, die
qualitativen Aspekte der Leistung zu messen und auszuwerten.
•Einheitliche, plattformübergreifende Benutzeroberfläche
• Senkt die Schulungskosten.
•Beschleunigt die Problembehebung für
DBAs mit unterschiedlichen Kenntnissen.
Fazit
Die für die Produktionsumgebung zuständigen DBA-Teams von heute müssen während ihrer Interaktionen mit der
Datenbank Ressourcen effektiv verwalten
und Transaktionen eingehend überwachen.
Ein Überwachungstool, das diese Funktionen integriert und eine konsolidierte Sicht
auf die Datenbankintegrität bietet, kann die
Problembehebung erheblich beschleunigen
und die Produktivität der DBAs erhöhen –
und zugleich die Risiken im Griff behalten.
Abbildung 4: Adaptives Baselining optimiert die Intelligenz, Genauigkeit und Aktualität von
Warnmeldungen.
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