Обзор Sun Oracle Exadata и Database Machine Oracle CIS Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates Игорь Мельников

2 План Введение Архитектура и технологии Преимущества Что говорят заказчики

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 3 – Введение

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 4 – Узкие места систем хранения На сегодняшний день производительность СУБД ограничена возможностями систем хранения Системы хранения ограничены возможностями передачи данных к серверам Внутренние ограничения дисковых массивов Ограничения SAN Скорость дисков ограничивают произвольный ввод/вывод Пропускная способность ограничивает производительность хранилищ данных Ограничения произвольного ввода/вывода тормозят производительность приложений OLTP

Способы увеличения пропускной способности Передавать меньше данных Добавить ещё каналов Сделать каналы шире

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 6 – Exadata – интеллектуальная система хранения Oracle решает проблему узких мест в потоках данных 3-мя способами Storage grid с массовым параллелизмом серверов хранения Exadata (ячеек). Пропускная способность растет с увеличением объема данных Интенсивная обработка данных осуществляется в ячейках Exadata. Примитивные операции запросов выполняются над потоком данных с диска, разгружая ЦПУ серверов СУБД Компрессия по столбцам сокращает объем данным в десятки раз Exadata Hybrid Columnar Compression обеспечивает в десятки раз уменьшает стоимость и увеличивает производительность Oracle решает проблему ограничения количества произвольных операций I/O с использованием Exadata Smart Flash Cache Увеличение произвольных операций I/O в порядки 20X Exadata Storage Cells

Обработка запросов: Используя обычный дисковый массив Данные по продажам за январь 2011 ? SUM Oracle Database Grid Storage Array Передача всей таблицы Select sum(sales) where salesdate= Jan …

Обработка запросов: Используя Exadata Storage Server SUM Oracle Exadata Storage Grid Select sum(tax) where salesdate= Jan-2011 … Выборка только за январь 2011 Oracle Database Grid Данные по продажам за январь 2011 ?

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 9 – Архитектура

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 10 – Sun Oracle Database Machine Grid – архитектура будущего Высочайшая производительность, низкая стоимость, резервирование, инкрементальная масштабируемость Sun Oracle Database Machine первая и единственная полная архитектура для управления данными Database Grid 8 compute servers (1U) или 2 сервера (4U) 96 / 128 Intel cores Storage Grid 14 серверов хранения (2U) 168 ядер в системе хранения 100 TB SAS, или 336 TB SATA диски 5 TB PCI Flash Данные зеркалируются между серверами хранения InfiniBand Network Скорость 40Gb/s с резервированием

Database Machine Software Архитектура Oracle Database 11g на 8 или 2 узлах RAC ASM обеспечивает зеркалирование, чередование и балансировку ПО Exadata обеспечивает smart scan с помощью протокола iDB ASM Управление пулом хранения 11g Database Server Exadata Интеллектуальная система хранения

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 12 – Железо Sun Exadata Storage Server 24 GB DRAM 12 x 3.5 Disk Drives 2 Quad-Core Intel® Xeon® Processors Pre-installed Software: Oracle Exadata Storage Server Software Oracle Enterprise Linux Drivers Disk Controller HBA with 512M battery backed cache InfiniBand QDR (40Gb/s) dual port card ILOM Dual-redundant, hot- swappable power supplies 4 x 96GB Sun Flash PCIe Cards

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 13 – Конфигурация Exadata Каждая ячейка Exadata это самостоятельный сервер, который обеспечивает дисковое пространство и работу ПО Exadata БД Oracle располагается на множестве ячеек Exadata Производительность СУБД Oracle увеличивается за счет кооперации Exadata Storage Server Нет практического лимита на количество ячеек, которые могут быть в GRID Exadata Cell InfiniBand Switch/Network Single-Instance Database RAC Database Exadata Cell

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 14 – Возможности ПО Exadata Exadata Smart Scans Многократное сокращение объема данных в сторону серверов БД Exadata Storage Indexes Исключает ненужные дисковые операции В/В Hybrid Columnar Compression (HCC) Компрессия увеличивает эффективность использование дискового пространства и на порядок увеличивает скорость сканирования данных Exadata Smart Flash Cache Ломает ограничения произвольных операций В/В, увеличивая их количество в 20 раз Удваивает производительность сканирования данных I/O Resource Manager (IORM) Обеспечивает приоритет операций В/В для обеспечения предсказуемой производительности

Exadata Smart Scan Ячейки Exadata реализуют механизм передачи запросов на сторону хранилища (scan offload) с тем, чтобы значительно уменьшить объем данных возвращаемых на сторону серверов БД Фильтрация строк на основе where предиката Фильтрация колонок Фильтрация соединений (join) Фильтрация инкрементального backup Фильтрация зашифрованных данных Работа с функциями Data Mining 10x уменьшение данных является обычным (на тестах заказчиков) Полностью прозрачно для приложения Даже если происходит сбой ячейки или диска во время запроса 11.2

Exadata: изменение плана запроса | Id | Operation | Name | E-Rows | | 0 | SELECT STATEMENT | | | | 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | 2 | PX COORDINATOR | | | | 3 | PX SEND QC (RANDOM) | :TQ10000 | 1 | | 4 | SORT AGGREGATE | | 1 | | 5 | PX BLOCK ITERATOR | | 46 | |* 6 | TABLE ACCESS STORAGE FULL| SALES | 46 | Predicate Information (identified by operation id): storage(:Z>=:Z AND :Z

Прозрачность технологии Smart Scan для приложений Smart scans прозрачен для приложения Не требуется изменения приложения или SQL кода Возвращаемые данные полностью консистентны В случае выхода из строя ячейки во время smart scan незавершенная часть запроса прозрачно перенаправляется на ячейку, содержащую копию данных Smart Scans корректно обрабатывает следующие случаи: Неподтвержденные записи (uncommitted) и заблокированные записи Цепочки строк (chained rows) Сжатые таблицы Обработку национальных языков Работа с датами Регулярные выражения Партиционированные таблицы

Передача функций data mining на сторону Exadata Data mining запрос на Exadata: Функции Data Mining scoring перегружаются на Exadata Выигрыш производительности до 10x раз Уменьшает утилизацию ЦПУ на стороне сервера БД select cust_id from customers where region = US and prediction_probability(churnmod, Y using *) > 0.8; Функции Data Mining выполняется на Exadata 11.2

Exadata Storage Index Прозрачно исключает ненужные чтения Exadata Storage Index – структуры в памяти, которые хранят информацию о распределении данных между блоками данных. Хранит МИН и МАКС значения для каждой колонки Обычно одна запись в индексе для каждого Мб диска Исключает ввод-вывод для тех дисков, где МИН и МАКС не соответствуют условию where Полностью автоматически и прозрачно ABCD Min B = 1 Max B =5 Таблица Индексы Min B = 3 Max B =8 New

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 20 – Проблема роста данных ИТ-структура должна поддерживать экспоненциальный рост объема данных Без воздействия на производительность Без увеличения стоимости Мощное и эффективное сжатие – ключ решения

Гибридное колоночное сжатие Hybrid Columnar Compression Данные группируются по колонкам и затем сжимаются Query Mode для хранилищ данны х Оптимизированы для быстрого доступа 10X сжатие Время сканирования уменьшается соответственно Archival Mode для редко используемых данных Оптимизировано для уменьшения занимаемо места 15X сжатие До to 50X раз для некоторых данных Помощник по сжатию DBMS_COMPRESSION PL/SQL пакет

Единица сжатия Логическая структура, содержащая несколько блоков данных Данные организуются по колонкам во время загрузки Каждая колонка сжимается отдельно Все данные для этой колонки для всех записей, хранимых в compression unit Редкие изменения CU HEADER BLOCK HEADER C3 C4 C1 C2 C7 C5 C6C8 Logical Compression Unit Гибридное колоночное сжатие Как это работает?

Помощник по сжатию Новый помощник (advisor) в 11g Release 2 DBMS_COMPRESSION PL/SQL пакет Оценивает процент сжатия с помощью гибридной колоночной компрессии на не-Exadata железе

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 24 – Exadata Smart Flash Cache Расширяет ограничения произвольного в/в дисков Компромисс между традиционными дисками и Флэш памятью Диски дешевы, имеют большую ёмкость, но ограничены низким в/в (300 IOPS на диск) Флэш память дорогая, имеет малую ёмкость, но может поддержать тысячи операций в/в в секунду Идеальное решение - Exadata Smart Flash Cache Хранение данных на диске из-за стоимости Прозрачно перемещает горячие данные на флэш кэш Используются флэш карты вместо флэш дисков, что исключает ограничения дисковых контроллеров Флэш карты в Exadata Высокая пропускная способность, низкая лэтентность 4 x 96GB PCI Express Flash Cards на Exadata Server 300 I/O в секунду Десятки тысяч операций в секунду

Алгоритмы кэширования Exadata Эффективное интеллектуальное кэширование часто читаемых данных; Автоматически пропускает кэширование для редко читаемых объектов Резервное копирование не кэшируется Вторичные копии пользовательских данных не кэшируются Операции перераспределения данных (rebalancing) ASM не кэшируются Пользователи могут определить политики кэширования для конкретных объектов БД.

Smart Flash Cache Указать, что таблица должна быть закэширована: ALTER TABLE accounts STORAGE (CELL_FLASH_CACHE KEEP)

Exadata логические Flash диски Настроить часть или всю Flash память как логический Flash диск Дальше он работает как обычный диск Можно создать дисковую группу ASM состоящую из нескольких Flash дисков Данные автоматически зеркалируются ASM между Flash дисками других Exadata Storage серверов Высокая производительность для приложений с большим количеством операций записи Логические Flash диски 11.2

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 28 – Преимущества

© 2010 Oracle Corporation29 Сбалансированно и оптимизированно Спроектированные системы редко работают с максимальной производительностью: Несбалансированные компоненты, ошибки в конфигурации, узкие места Exadata спроектирована и оптимизированна от начала до конца: Двухзначные скорости Гбит/сек передачи данных с диска в БД Библиотеки доступа к БД оптимизированны с БИОС, драйверами, OС, сетевыми протоколами Годы тестирования и отладки Удовлетворение требованиям бизнеса за меньшую стоимость Полностью оптимизированно Прозрачно для существующих приложений – не нужно никаких изменений!

Машина БД Exadata Консолидация всех существующих приложений На Exadata могут совместно выполняться приложения любого типа. Это гарантируется: Широкими каналами и масштабируемой системой ввода/вывода; Instance Caging – ограничение на ресурсы ЦПУ между БД на одном узле; Менеджер ресурсов ввода/вывода; Большой объем памяти и процессорные мощности для онлайн задач; Оффлоадинг операций (smart scans, storage indexes) для пакетных задач, отчетности, хранилищ; Встроенная компрессия – существенная экономия дискового пространства для любых приложений. Архивы и данные для отчетности ERP CRM Warehouse Data Mart HR Copyright © 2010, Oracle Corporation and/or its affiliates – 30 –

Copyright © 2010 Oracle Corporation and/or its affiliates – 31 – Модели Exadata Database X2-2 Full Rack X2-2 Half Rack X2-2 Quarter Rack X2-8 Full Rack

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 32 – Масштабируем производительность и объем Масштабируемость До 8 стоек в одну систему простым подключением кабелей Больше с использованием внешних InfiniBand коммутаторов Масштабируется до сотен серверов хранения Многопетабайтные БД Избыточность и иммунитет к сбоям Иммунитет к сбою любого компонента Данные зеркалируются между серверами хранения

Sun Oracle Database Machine Экстремальная Производительность для всего Для хранилищ данных Параллельные запросы в памяти или в Flash Сжатые 4TB данных в памяти, 50 TB на flash В среднем в 10X-20X быстрее традиционных хранилищ Для OLTP-систем Масштабирование реальных приложений в grid - среде Smart flash кэш обеспечивает 1 млн операций ввода/вывода в секунду Сжатые 1.2 TB данных в памяти, 15 TB в Flash Сжатие в 50x для архивных данных Защищенность и отказоустойчивоть Для консолидации баз данных Поддерживает масштабирование любых типов нагрузки Предсказуемое время отклика в многопользовательском окружении

Что говорят заказчики

Была выпущена в 2008 Применяется в всех регионах и индустриях Exadata на рынке © 2010 Oracle Corporation

Giant Eagle ускорение – от 3X до 50X Ретейлер, xранилище данных по продажам

Giant Eagle 1/2 Database Machine 13 IBM P570 CPUs EMC CLARiiON and DMX Storage Array Существующая система Рост производительности в среднем в 16 раз

M-Tel ускорения операций – 10X to 72X Мобильный оператор, Болгария 28x Среднее ускорение

Оборудование M-Tel 2 IBM P570s EMC CX3-40 Storage Существующая система 1/2 Database Machine

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 40 – Oracle Database Machine идеальная эффективная по стоимости платформа для удовлетворения наших потребностей в скорости и масштабируемости. Ketan Parekh, Manager Database Systems После тщательного тестирования нескольких платформ для хранилищ данных, мы выбрали Oracle Database Machine. Oracle Exadata способна ускорить наши критичные процессы с дней до минут.. Brian Camp, Sr. VP of Infrastructure Services Запрос, который раньше выполнялся 24 часа, сейчас выдает результат за 30 минут. Oracle Database Machine превзошла конкурентов в пропускной способности, скорости загрузки, объеме системы хранения и прозрачности. Christian Maar, CIO Успех Database Machine

Exadata в 6 раз дешевле Самый мощный в IBM - Power 795 IBM P DS8700s with Flash $18,860,000 2 Exadata X2-8 $3,000,000 Сравнение цен только на железо Больше ядер CPU Более производительный I/O Одинаковый объем дисков Но еще не считая сжатия ! Отказоустойчивая конфигурация Copyright © 2010, Oracle Corporation and/or its affiliates – 41 –

© 2010 Oracle Corporation 42 Oracle Sun Exadata Идеальная платформа для баз данных Для хранилищ данных Для оперативных систем (OLTP) Для консолидации баз данных 42 Сжатие по столбцам Интелектуальная система хранения Быстрее, с меньшей стоимостью Быстрый Flash Cache

Copyright © 2009, Oracle Corporation and/or its affiliates – 43 – Ресурсы Oracle.com: Портал о технологиях Oracle Exadata: Документы об Oracle Exadata: /pdf/exadata-technical-whitepaper.pdf /pdf/migration-to-exadata-whitepaper.pdf

Database Machine Hardware Price Price includes only base hardware and 1 year basic warranty See Exadata Price List for definitive prices List Price X2-8 Full Rack$1,500,000 X2-2 Full Rack$1,000,000 X2-2 Half Rack$550,000 X2-2 Quarter Rack$300,000 X2-2 Half Rack to Full Rack Upgrade$525,000 X2-2 Quarter Rack to Half Rack Upgrade$300,000 X2-2 Storage Server$55,000 X2-2 Expansion Switch Kit$23,000 © 2010, Oracle Corporation – Proprietary and Confidential – 44 –

Exadata Storage Software Licenses Customer must purchase (or transfer existing) Exadata Storage software licenses Note that the licenses can be transferred to another machine in the future. For example, 5 years later if the customer replaces their hardware with a new version, they can transfer their existing licenses from the old hardware. Licensing metrics based on number of disk drives in storage servers in the Database Machine. List Price is $10,000 / disk drive Required Exadata Licenses X2-8 Full Rack168 X2-2 Full Rack168 X2-2 Half Rack84 X2-2 Quarter Rack36 X2-2 Half Rack to Full Rack Upgrade84 X2-2 Quarter Rack to Half Rack Upgrade48 © 2010, Oracle Corporation – Proprietary and Confidential – 45 –