Oracle Exadata

Oracle Exadata 是核心由Database Machine(数据库服务器) 与 Exadata Storage Server (存储服务器) 组成的一体机硬件平台。运行在exadata的软件核心为Oracle 数据库和 Exadata Cell软件,分别对应着ORACLE 11g软件,和存储管理软件。

Exadata存储扩展机架.gif 
Database Machine 为所有数据库工作负荷(从扫描密集型数据仓库应用程序到高并发 OLTP 应用程序)提供了高性能、高可用性解决方案。Database Machine 进行了特别设计,以确保它成为非常平衡的平台。在Database Machine 的硬件体系结构中,专门对组件和技术进行了匹配以消除瓶颈,同时保持良好的硬件利用率。[1]
 
随着企业业务的发展,大型数据仓库越来越多,其规模也在迅速扩大,平均每两年规模增大3倍。大型数据仓库要求以最高的磁盘读取速度扫描几十、几百或几千个磁盘,只有磁盘和服务器之间的管道带宽增加10倍或更多才能满足此要求,所以企业常常发现数据仓库越大,运行速度可能就越慢。
 
如何突破数据带宽瓶颈?一个全新的架构---Oracle Exadata[2]应运而生。甲骨文公司首席执行官Larry Ellison 和Sun Microsystems 公司执行副总裁John Fowler,在2009年9月宣布:推出世界上第一个OLTP数据库机——Sun Oracle数据库机(即Oracle Exadata第二版)。
 
“Exadata数据库机将成为甲骨文30年发展史中最成功的新产品,”Larry Ellison曾经这样对这款产品给予厚望。Oracle的Exadata 第二版是Sun硬件与Oracle数据库软件的结合体,而第一版是由Oracle和HP联合打造的。
 
Sun Oracle数据库机采用业界标准硬件组件以及Sun公司的FlashFire技术、Oracle数据库11g第二版(Oracle Database 11g Release 2)和Oracle Exadata存储服务器软件11.2版(Oracle Exadata Storage Server Software Release 11.2),在用于数据仓库时,其运行速度是第一版的两倍。
 
传统的数据仓库的瓶颈在于大量数据从存储读取到服务器内存端的一段,突破此瓶颈,有三种方法:
 
1、减少传输的数据量
 
2. 增加传输的管道
 
3. 增加管道的宽度

Oracle Exadata对以上三个方面都做了相应的改进:
 
首先,Exadata本身就带有独立的CPU和内存,以及操作系统(Oracle Enterprise Linux),事实上是一台服务器。它提供了一个重要的功能:Smart Scan。Smart Scan由数据库服务器把查询指令传给Exadata,由Exadata在存储中先对数据进行筛选,然后将筛选以后的结果传送到数据库服务器的内存,这与传统的方法有很大不同。对查询的处理转移到存储系统中,可以大量的减少发送到服务器的数据量。
 
其次,Exadata是模块化的,每一个Exadata模块称为一个存储单元。随着存储单元的增加,整个机柜存储的吞吐量也随之增加,甚至还可以把多个机柜存储连接在一起,提供更高的吞吐量。它是一种大容量并行的存储网格,增加“存储单元”就可以增加传输管道的数目。
 
再次,Exadata的传输接口是InfiniBand----一种Oracle引以为傲的互联技术标准,比传统的光纤通道快10倍。这就好比传输管道宽了10倍。
 
Oracle Exadata第二版共提供4种配置:整机架(8个数据库服务器和14个存储服务器)、半机架(4个数据库服务器和7个存储服务器)、1/4机架(2个数据库服务器和3个存储服务器)以及基础系统(1个数据库服务器和1个存储服务器)。以上4种Exadata配置可以立即供货。仅增加导线,Sun Oracle数据库机就可扩展至8机架数据库机,满足用户的各种应用场景。

Database Machine为Oracle数据库的群集和非群集实现提供了一个具有恢复能力的高性能平台。支撑Database Machine的基础体系结构与支撑Oracle Real Application Cluster (RAC)软件的体系结构是同一核心体系结构。
 
Database Machine体系结构包含如下
 
1 ASM:
 
Database Machine通过使用Exadata Storage Server技术为Oracle数据库的单实例实现和RAC实现提供了智能的高性能共享存储。通过使用Oracle数据库的自动存储管理(Automatic Storage Management, ASM)功能可将Exadata Storage Server提供的存储用于Oracle数据库。ASM通过提供镜像方案向Exadata Database Machine存储添加了恢复
  功能,该镜像方案可用于在单独的Exadata Storage Server上维护冗余的数据副本。这可防止在一台存储服务器发生故障时丢失数据。常规防护确保在单独的Exadata Storage Server上维护两个数据副本,而高级别防护在三台单独的Exadata Storage Server上维护三个数据副本。
 
2存储网络:
 
Database Machine包含一个基于InfiniBand技术的存储网络。该网络可提供对Exadata Storage Server的高带宽低延迟访问。通过使用多台冗余的网络交换机以及网络接口接合,该网络体系结构中内置了容错功能。
 
3Oracle RAC:
 
Database Machine中的数据库服务器设计为功能强大且平衡性良好的服务器,因而在服务器体系结构内不存在瓶颈。它们均配备有Oracle RAC所需的所有组件,这使得
  客户可以轻松地在单台Database Machine中轻松部署Oracle RAC。当处理需求超出单台Database Machine的能力时,客户可将多台Database Machine连接在一起以创建单个统一的服务器群集。
 
4RAC互联网络:
 
InfiniBand的高带宽低延迟特征最适合群集互连的要求。因此,Database Machine还默认配置为使用InfiniBand存储网络作为群集互连。
 
上图中显示了KVM硬件、以太网交换机、配电设备(Power Distribution Unit, PDU)和InfiniBand交换机 等设备的互联情况(以一台Database Machine连接一个Cell存储为例)。
 
其中:
 
1管理/ILOM路径:这是一个标准的以太网/IP网络,用来管理Database Machine。使用此网络,管理员可通过使用KVM硬件或远程登录工具(例如安全Shell (Secure Shell, SSH))访问数据库服务器和Exadata Storage Server。数据库服务器和Exadata Storage Server还提供了一个用于集成快速远程管理Integrated Lights-Out Management (ILOM)的以太网接口。ILOM提供了一系列强大的远程管理工具。使用ILOM,管理员可以远程监视和控制服务器硬件的状态。InfiniBand交换机和PDU也提供了用于远程监视和管理的以太网端口。
 
2客户机访问路径:这也是一个标准的以太网网络,主要用于通过Oracle Net软件提供数据库连接。客户机访问网络可以独立于管理网络(如示意图中所示),另外,这两种功能也可由同一网络提供。虽然不推荐使用,但单网络配置很常见。
 
初始配置Database Machine时,客户可以选择为数据库服务器配置单个客户机网络接口(NET1),也可以选择配置一个接合的网络接口(使用NET1和NET2)。如果其中一个网络接口发生故障,接合的客户机访问网络接口可以提供保护;但是,使用接合的接口可能需要在客户的网络中进行其他配置。每台X2-2数据库服务器还包含一个备用以太网端口(NET3),该端口可用于配置一个额外的客户机访问网络。每台X2-2数据库服务器还配备有两个10千兆位以太网(10-GbE)接口,它们可用于客户机连接。这些接口可以接合在一起,也可以连接到不同的网络。客户必须具有10 GbE所需的网络基础结构,才能使用这些接口。

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