Сервер хранения HP Oracle Exadata
Сервер хранения Exadata является внешним устройством хранения данных базы данных, на котором выполняется программное обеспечение сервера хранения Exadata, поставляемое Oracle. Компоненты аппаратных средств сервера хранения Exadata (также называемые ячейками Exadata – Exadata cells) были тщательно выбраны, чтобы соответствовать потребностям высокопроизводительной обработки запросов. Программное обеспечение Exadata оптимизировано, чтобы можно было воспользоваться всеми возможными преимуществами компонентов аппаратных средств и Oracle Database. Каждая ячейка Exadata обеспечивает базе данных потрясающую производительность ввода-вывода и полосу пропускания.
|
Cервер хранения Exadata является фундаментом семейства продуктов Exadata. Ячейки подключаются к серверам базы данных и используются как постоянная память (среда постоянного хранения) для базы данных. |
Аппаратные средства ячейки базируются на серверах HP Proliant DLl 80 G5. Ячейка поставляется предварительно сконфигурированной и содержит два четырехъядерных процессора Intel с частотой 2.66 ГГц, двенадцать дисков, подключенных к интеллектуальному контроллеру массива хранения с 512 Кб энергонезависимого кэша, 8 Гбайт оперативной памяти, сдвоенный порт связи InfiniBand, плату управления для удаленного доступа, избыточные источники питания, полностью предварительно установленное программное обеспечение. Она может быть установлена в типовую 19-дюймовую стойку.
Рисунок 1: Ячейка хранения Exadata
Предлагаются две версии ячейки Exadata. Первая базируется на дисках с интерфейсом Serial Attached SCSI (SAS) емкостью 450 Гбайт. Эта версия ячейки обладает информационной емкостью до 1.5 Тбайт некомпрессированных пользовательских данных и полосой пропускания данных до 1 Гбайт/сек. Вторая версия ячейки Exadata базируется на дисках с интерфейсом SATA и обладает информационной емкостью до 3.3 Тбайт некомпрессированных пользовательских данных и полосой пропускания данных до 750 Мбайт/сек. Когда данные хранятся в компрессированном формате, количество пользовательских данных и размер полосы пропускания данных, обеспечиваемых каждой ячейкой, часто возрастает в 2-3 раза. Информационная емкость пользовательских данных вычисляется после зеркалирования всего дискового пространства, и после того, как выделено место для структур базы данных: журналы, пространство отката и временное пространство. Фактические данные пользователя изменяются от приложения к приложению.
Между серверами и средой хранения в Oracle Exadata используется самое современное межузловое соединение InfiniBand. Для повышения доступности ячейка Exadata имеет сдвоенный порт соединения InfiniBand. Каждая связь InfiniBand обладает 16-гигабитовой полосой пропускания, что во много раз выше, чем у традиционных сетей хранения или сетей серверов. Далее, протокол Oracle подключения к сети использует прямое размещение данных (прямой доступ к памяти – DMA или direct memory access), чтобы гарантировать очень низкие накладные расходы центрального процессора за счет непосредственного переноса данные «с провода» в буферы базы данных, не делая дополнительного копирования данных. Сеть InfiniBand имеет гибкость сети LAN и эффективность SAN. При использовании сети InfiniBand Oracle гарантирует, что сеть не станет узким местом для производительности. Та же самая сеть InfiniBand также обеспечивает высокопроизводительное межузловое соединение узлов в кластерах Oracle Database Real Application Cluster (RAC).
На приведенном ниже рисунке 2 показана небольшая среда базы данных на базе устройстве хранения данных Exadata. Две базы данных Oracle – один RAC и один одиночный экземпляр – совместно используют три ячейки Exadata. Все компоненты для этой конфигурации – серверы базы данных, ячейки Exadata, коммутатор InfiniBand, коммутаторы Ethernet и другие аппаратные средства поддержки – могут быть размещены в типовой 19-дюймовой стойке, занимая при этом меньше ее половины.
Рисунок 2: Облегченная конфигурация ячейки хранения Exadata
Архитектура комплекса Oracle Exadata проработана таким образом, чтобы в нем для достижения масштабирования до любого уровня производительности можно было использовать архитектуру scale-out. Для достижения более высокой производительности и емкости запоминающего устройства к конфигурации добавляются дополнительные ячейки Exadata. По мере добавления дополнительных ячеек емкость, пропускная способность и производительность увеличиваются линейно. В конфигурации Exadata никогда не делается (и не требуется) никаких каналов связи между ячейками (cell-to-cell communication).
По мере того, как добавляется емкость к серверу хранения Exadata, автоматически добавляется и производительность. Комплекс Exadata обеспечивает почти безграничную масштабируемость. |
Как показано на приведенном ниже рисунке 3, типовая 19-дюймовая стойка размера 42U может содержать до восемнадцати ячеек Exadata. Если выбраны диски с интерфейсом SAS, то доступны 97 Тбайт полной (неформатированной) емкости (216 Тбайт полной емкости для дисков SATA). Пиковая пропускная способность для конфигурации на базе SAS составляет 18 Гбайт/сек. Если требуется дополнительная емкость запоминающего устройства, добавьте больше стоек с ячейками Exadata, чтобы масштабироваться до любой необходимой полосы пропускания или производительности. Добавление дополнительных стоек – это простой процесс, поскольку связная архитектура InfiniBand может распространяться и между стойками при полном сохранении возможностей связи. Как только подключается новая стойка, новые диски Exadata обнаруживаются и делаются доступными Oracle Database.
Рисунок 3: Масштабирование среды хранения Exadata для производительности и емкости
Зеркалирование дисков, обеспечиваемое механизмом автоматического управления средой хранения (Automatic Storage Management – ASM), и способные к «горячей» замене (то есть, замене без прекращения работы) диски Exadata являются гарантией того, что база данных может допускать отказы индивидуальных дисководов. Данные зеркалируются в различные ячейки, гарантируя, что отказ одной из ячеек не вызовет потери или не станет препятствием для доступности данных. Такая архитектура с массовым параллелизмом обеспечивает неограниченную масштабируемость и высокую доступность.
При использовании Oracle Exadata обработка SQL-запросов переносится с сервера базы данных на сервер хранения Oracle Exadata. В дополнение к обеспечению традиционного обслуживания блоками данных, Oracle Exadata делает возможной передачу функций от экземпляра базы данных в базовую среду хранения. Одним из уникальных механизмов, обеспечиваемых средой хранения Exadata по сравнению с традиционными средами, является возвращение не всей таблицы, к которой делался запрос, а только строк и столбцов, удовлетворяющих запросу к базе данных. Комплекс Exadata помещает обработку SQL-запросов настолько близко к аппаратным средствам, насколько это возможно, и обеспечивает работу в параллельном режиме всех дисков. Он уменьшает потребление CPU на сервере базы данных, занимает намного меньшую полосу пропускания при переносе данных между серверами базы данных и серверами хранения и возвращает результирующий набор запроса, а не целые таблицы. Устранение передачи данных и сокращение рабочей нагрузки на сервер базы данных может принести значительную пользу при запросах к хранилищам данных, которым традиционно не хватало полосы пропускания и времени CPU. Устранение передач данных может также привести к существенной выгоде для систем онлайновой обработки запросов (OLTP).
Среда хранения Exadata полностью прозрачна для приложений, использующих базу данных. Существующие SQL-операторы, будь то нерегламентированные (специальные, ad hoc) запросы или запросы из пакетированных или заказных приложений, не требуют никакой модификации в случае использования среды хранения Exadata. Все преимущества решения, связанные с разгрузкой обработки и расширением полосы пропускания, становятся доступными без какой бы то ни было модификации приложений. И все возможности базы данных Oracle полностью поддерживаются в среде хранения Exadata. Комплекс Exadata работает одинаково хорошо и в случае развертывания базы данных Oracle для одиночного экземпляра, и для кластеров Real Application Clusters. Такие функциональные возможности, как Data Guard, диспетчер восстановления (RMAN), Streams и другие инструментальные средства базы данных администрируются абсолютно одинаково как с Exadata, так и без них. Пользователи и администратор базы данных сегодня применяют те же самые инструментальные средства и знания, с которым они хорошо знакомы, потому что они работают точно так же, как они работали с традиционными (без Exadata) средами хранения. Среды хранения и с комплексами Exadata, и без них могут одновременно использоваться в среде хранения базы данных, чтобы облегчить переход к средам Exadata, или от них.
Применение памяти, напоминающей трубопровод (stovepiped), приводит к неэффективному использованию доступной ширины полосы пропускания памяти и других ресурсов. |
Природа традиционных продуктов для сред хранения поощряет неэффективное их развертывание для каждой базы данных в инфраструктуре ИТ. Архитектура Exadata гарантирует, что вся полоса пропускания и все ресурсы ввода-вывода подсистемы хранения Exadata могут быть сделаны доступными всякий раз, когда и к какой бы то ни было базе данных или классу работы требуется доступ. Пропускная способность подсистемы ввода-вывода измеряется для различных классов работ или баз данных, совместно использующих сервер хранения Exadata, основываясь на определяемых пользователем политиках и соглашениях об уровне обслуживания (service level agreements (SLAs)). Диспетчер ресурсов базы данных (Database Resource Manager – DBRM) был модифицирован для применения со средой хранения Exadata, чтобы управлять использованием определяемых пользователем ресурсов ввода-вывода как внутри баз данных(intra), так и между (inter) ними, чтобы гарантировать выполнение определенных заказчиком SLA. Функциональные возможности управления ресурсами ввода-вывода среды хранения Exadata делают возможным приспосабливание ресурсов ввода-вывода к деловым приоритетам организации и построение разделяемой грид-памяти хранения для баз данных Oracle.
