Oracle Exadata一體機與雲端運算應用（一），oracleexadata

Oracle Exadata一體機與雲端運算應用（一），oracleexadata
1. Exadata

1.1 Oracle 雲端運算簡介

　　隨著雲端運算基礎架構的不斷成熟，越來越多的企業開始關注云計算的實施，加速部署雲端運算解決方案，將其IT應用及資料資源遷移到雲環境之中。而對於“雲”的潛在使用者而言，他們最關心的莫過於“雲”將如何落地，一個集軟體和硬體資源於一體的方案則成為雲端運算落地的關鍵因素。

　　Oracle現在可以為使用者提供全套的從Saas到Iaas的解決方案。Oracle的產品線已擴充至從應用一直到儲存、磁碟、晶片的一個完整的鏈條。Oracle一直強調開放，他們善於用一個開放的產品組合，把最好的理念和最好的硬體結合在一起，提供一種易用的高效能、平台化的產品。Exadata資料庫雲端服務器的產品，它就是一個把硬體和軟體根據合理的配置整合在一起、軟硬體結合一體化的一個代表性的產品，硬體和軟體能以一種最佳化的方式協調一致地運行，並以一種預整合的工作狀態提供給客戶，減少總的硬體量並降低環境複雜性,可以有效協助企業實現高效率、低成本、快速靈活的雲應用。

　　Exadata資料庫雲端服務器既可以單獨工作，也可以與 Oracle 中介軟體雲端服務器(Oracle Exalogic)協同工作。中介軟體雲端服務器為運行 Oracle 融合中介軟體和 Oracle 融合管理軟體提供了一個最佳運行平。資料庫雲端服務器和中介軟體雲端服務器的組合是硬體和軟體全面整合設計的解決方案，可為包括 Oracle E-Business Suite、Siebel 和 PeopleSoft 管理軟體在內的所有公司專屬應用程式程式提供高效能。

1.2 Oracle Exadata

　　Oracle Exadata 資料庫雲端服務器（簡稱為 Exadata）採用了整合設計，旨在成為提供最高效能和可用性的 Oracle 資料庫運行平台。藉助 Sun 的行業標準硬體以及 Oracle 的智能資料庫和儲存軟體，Exadata 一體機為包括聯機交易處理 (OLTP)、資料倉儲 (DW) 以及混合負載整合在內的所有資料庫負載類型提供了卓越的效能。Exadata 一體機的實施簡單快捷，能夠處理最大和最重要的資料庫應用程式，並且通常能讓這些應用程式的運行速度提高 10 倍甚至更高。

　　Oracle Exadata 資料庫雲端服務器是一種易於部署的解決方案，用於託管提供迄今為止最高資料庫效能的 Oracle 資料庫。資料庫雲端服務器是一個“一體化封裝雲端服務（Cloud in a Box）”系統，它包括資料庫伺服器、Oracle Exadata 儲存伺服器、一個用於儲存連網的 InfiniBand 結構，以及託管 Oracle 資料庫所需的所有其他組件。該系統利用 Real Application Clusters 和 Exadata 儲存的大規模並行網格架構，為所有類型的資料庫應用程式提供極限效能。資料庫雲端服務器和 Exadata 儲存實現了效能突破，便於使用和管理，並且可提供任務關鍵的可用性和可靠性。

　　由於所有 Exadata 資料庫機均採用一致的配置，使用者可以受益於成千上萬個已經為其關鍵任務應用部署Exadata資料庫機的使用者的經驗 。客戶的機器與 Oracle 支援部門用於發現和解決問題的機器以及 Oracle 工程部門用於開發的 Oracle 資料庫所用的機器也是相同的。  Oracle Exadata 運行標準的 Oracle 資料庫。因此，目前在Oracle 資料庫上啟動並執行任何應用程式無需做任何更改就可以無縫遷移到 Exadata 資料庫機上。

1.3 Oracle Exadate特點1.４ Oracle Exadata優勢　　Oracle Exadata它是業界惟一可高效運行聯機交易處理(OLTP)、OLAP（如資料倉儲等）及混合工作負載的資料庫伺服器系統。在過去十幾年來，行業中都把OLTP和OLAP分的很清楚，因為以前的機器沒有這種能力能夠同時處理OLTP和OLAP，一種是交易型的，另一種是大規模的資料倉儲挖掘等等。這兩樣一個是偏動態，一個是快速大規模的存取。現在Oracle可以把所有的內容都放在一個系統裡，對於企業來說幾乎所有的系統都可以放入這個裝置，從而使客戶可以在生產系統開始做即時的資料分析和業務檢測。
　　人們固有的觀念將OLTP和OLAP分化成獨立的兩部分，現在通過Oracle雲盒子的設計,這兩者可以整合在一台機器上，改變了以前的觀念。從而實現了減少管理員，大幅提升客戶的使用率。使用者可以白天做OLTP，晚上做大規模的資料分析，同時，在白天有緊急的情況時也希望可以進行即時資料分析和查詢。

•   OLTP即聯機交易處理，就是我們經常說的關聯式資料庫，意即記錄即時的增、刪、改、查，就是我們經常應用的東西，這是資料庫的基礎；
  
• OLAP即線上分析處理，是資料倉儲的核心部心，所謂資料倉儲是對於大量已經由OLTP形成的資料的一種分析型的資料庫，用於處理商業智慧、決策支援等重要的決策資訊；資料倉儲是在資料庫應用到一定程度之後而對曆史資料的加工與分析；是處理兩種不同用途的工具而已。

2. Exadata技術架構

2.1 Oracle Exadata組件　　我們首先簡要介紹一下資料庫雲端服務器組件。資料庫雲端服務器出廠時為一個機架，該機架容納了組成資料庫基礎架構的各種組件：磁碟、伺服器、連網裝置等等。有三種配置類型可供選擇：全機架（見）、半機架或四分之一機架。所有這三種類型在架構方面是相同的，但組件數量不同。

　　下面詳細介紹其中每個組件及其作用（適用於Exadata_x2-2）。下面列出的內容適用於全機架；您還可以通過非常精彩的 3D 示範在實際環境中查看這些組件。
　　 資料庫節點 — 資料庫雲端服務器運行 Oracle Database 11g Real Application Cluster。該叢集和資料庫運行在被稱作資料庫節點或計算節點（或簡稱“節點”）的伺服器上。全機架有 8 個運行Oracle Linux 或 Oracle Solaris 的節點。
　　儲存單元 — 磁碟不是像直連儲存通常那樣串連到資料庫計算節點，而是串連到被稱為儲存單元（或簡稱為“單元”）的另一種伺服器。Oracle Exadata Server 軟體在這些單元中的作業系統上運行。
　　磁碟 — 每個單元有 10 個磁碟。根據配置的不同，這些磁碟可以是 600GB 的高效能磁碟，或者是 2TB 的高容量磁碟。您可以在採購時選擇所需的磁碟類型。
　　快閃記憶體磁碟 — 每個單元還有大約 384GB 的快閃記憶體磁碟。這些磁碟可作為儲存空間提供給計算節點（用於資料庫），也可用作資料庫叢集的二級快取（稱為智能緩衝）。
　　Infiniband 線路 — 單元和節點通過高速、低延遲的 infiniband 進行串連。為了提供冗餘和高輸送量，提供了 3 台 infiniband 交換器。注意：由於沒有光纖組件，所以未使用光纖交換器。
　　乙太網路交換器 — 外界可通過 infiniband 進行通訊，也可通過乙太網路進行通訊。該系統提供了一組乙太網路交換器，這些交換器具有對外開放的連接埠。用戶端可以通過乙太網路串連到節點。DMA 和其他使用者也可以通過乙太網路串連到節點和單元。備份最好通過 infiniband 進行，但也可以通過網路進行。
　　KVM 交換器 — 通過一個鍵盤、視頻和滑鼠交換器直接物理串連到各個節點和單元。此裝置在最初進行設定時使用，以及系統網路不可用時使用。在正常環境中，您無需走近機架訪問此 KVM，即便是在開啟和關閉單元和節點電源時。

2.2 Oracle Exadata架構　　中是典型的資料庫雲端服務器半機架部署的簡化。圖中顯示了兩個 Oracle 資料庫，其中一個是跨三個資料庫伺服器部署的 Real Application Clusters (RAC) 資料庫，另一個是在半機架配置中剩餘的那個資料庫伺服器上部署的單一實例資料庫。（當然，可將所有四個資料庫伺服器用於單個四節點 RAC 叢集。）RAC 資料庫可以用作生產資料庫，單一實例資料庫可以用於測試和部署。這兩個資料庫共用半機架配置中的七個 Exadata 單元，但是它們可以有各自獨立的 Oracle 主目錄以保持軟體獨立性。此配置的所有組件 — 資料庫伺服器、Exadata 單元、InfiniBand 交換器和其他支援硬體都安置在資料庫雲端服務器機架中。

　　資料庫雲端服務器在伺服器和儲存之間使用最新的 InfiniBand 互連。每個資料庫伺服器和 Exadata 單元具有雙連接埠四倍資料速率 (QDR) InfiniBand 串連，以實現高可用性。每個 InfiniBand 鏈路提供 40 Gb 頻寬 — 比傳統儲存或伺服器網路高出許多倍。此外，Oracle 的互連協議使用直接資料放置方法（DMA — 直接記憶體存取），將資料直接從線路移動到資料庫緩衝區而無需進行額外的資料複製，從而確保 CPU 開銷很低。InfiniBand 網路兼具 LAN 網路的靈活性和 SAN 的效率。通過使用 InfiniBand 網路，Oracle 可確保網路不會成為效能瓶頸。該 InfiniBand 網路同時還為 Oracle 資料庫Real Application Cluster (RAC) 節點提供高效能叢集互連。
　　Oracle 資料庫雲端服務器的架構設計旨在可橫向擴充到任何層級的效能。為了實現更高的效能和更大的儲存容量，可以在配置中添加額外的資料庫伺服器和 Exadata 單元 — 例如，半機架升級到全機架。 隨著在配置中添加更多的 Exadata 單元，儲存容量和 I/O 效能幾乎呈線性提高。在資料庫雲端服務器配置中，從不進行也不需要單元到單元通訊。
　　資料庫雲端服務器解決方案的架構包括資料庫伺服器中的組件和 Exadata 單元中的組件。所示為四分之一機架配置的軟體架構。

　　當使用資料庫雲端服務器時，大量 SQL 處理從資料庫伺服器分流到 Exadata 單元。除了為資料庫提供傳統的塊服務之外，資料庫雲端服務器還實現從資料庫執行個體到底層儲存的功能傳送。與傳統儲存相比，Exadata 儲存的一個獨到之處就是僅返回滿足資料庫查詢的行和列，而不是整個被查詢的表。資料庫雲端服務器儘可能讓 SQL 處理在資料（或磁碟）端執行，並使所有磁碟並行操作。這可減少資料庫伺服器上的 CPU 使用，在資料庫伺服器和儲存伺服器之間移動資料時使用更少的頻寬，並返回查詢結果集而不是全部表。消除資料轉送和資料庫伺服器負載可大大有益於傳統上受限於頻寬和 CPU 的資料倉儲查詢。消除資料轉送對常常包括大量批處理和報表處理操作的聯機交易處理 (OLTP) 系統也非常有益。
　　該解決方案無需對應用程式進行任何修改即可提供分流處理和頻寬優勢。資料庫雲端服務器完全支援 Oracle 資料庫的所有特性。資料庫雲端服務器即適用於 Oracle 資料庫的單一實例部署又適用於 Real Application Cluster 部署。無論採用還是不採用資料庫雲端服務器，對 Oracle Data Guard、Oracle Recovery Manager (RMAN)、Oracle GoldenGate 等功能和其他資料庫工具的管理都是相同的。使用者和資料庫管理員仍然利用他們目前熟悉的同樣的工具和知識，因為一切就像運行傳統的非 Exadata 儲存一樣。
2.3 Exadata儲存伺服器　　Exadata 儲存伺服器是資料庫雲端服務器的一個不可或缺的組件。通過產品的多個特性提供極限效能。Exadata 儲存提供資料庫感知的儲存服務，例如，能夠將資料庫處理從資料庫伺服器分流到儲存上，同時保持對 SQL 處理和資料庫應用程式透明。藉此，僅返回應用程式請求的資料，而不是被查詢表中的所有資料。Exadata 智能快閃記憶體緩衝通過加快 I/O 操作速度，極大提高了 Oracle 資料庫處理速度。快閃記憶體提供對資料庫物件的智能緩衝，以避免物理 I/O 操作。資料庫雲端服務器上的 Oracle 資料庫是首個支援快閃記憶體的資料庫。Exadata 儲存提供一種進階壓縮技術，即 Exadata 混合列壓縮，此技術通常提供 10 倍甚至更高倍的資料壓縮率。Exadata 壓縮使有效資料轉送速率提高一個數量級。Oracle 資料庫雲端服務器是世界上最安全的資料庫機。Exadata 儲存基於卓越的 Oracle 資料庫安全性功能而構建，能夠以每秒數百 GB 的速度查詢完全加密的資料庫，且效能開銷接近於零。產品的這些特性和許多其他特性共同形成了資料庫雲端服務器傑出效能的基礎。