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Oracle ODAX5-2整体数据库平台建议方案

良好的系统体系结构和规划是IT项目建设成功的基础,它能够满足项目建设近期和长远目标的全部内容,并对技术平台和应用系统进行合理的划分和部署。

随着系统上线后业务数据的不断装载和增加,数据量和访问量也会越来越大所以IT系统设计初期,必须充分考虑数据库系统建设过程中的关键技术因素,保证项目的成功实施和系统的稳定运行,尽量避免低性能及宕机事件的发生

可以说,数据库系统在保证IT系统的性能、稳定性和扩展性等方面,起着至关重要的作用。而目前使用传统方式来构建数据库容易出现以下问题:

• 数据库系统的软、硬件架构复杂,前期部署和后期运维成本高昂,需要专业数据库工程师;

• 数据库系统的各部件由不同供应商提供,很难在交付时即实现数据库的最佳性能和可用性;

• 需要采购多套硬件设备,占用十几U甚至更多机房空间,能耗较高,导致机房租用/建设成本及用电成本较高;

• 多家供应商提供软、硬件,一旦出现故障,很难在初期定位故障点,无法通过一家供应商解决问题;

• 软件费用高昂,除数据库需按CPU购买外,还需考虑操作系统甚至虚拟化软件的费用。

Oracle推出的数据库机Oracle Database Appliance,很好地解决了上述难题:

• 简化:简化部署、配置、调优、打补丁、诊断、维护,实现一键式操作——大幅降低数据库平台搭建成本与运维成本;

• 性能:实现同类最佳性能(交付时已完全调优)与高可用特性(硬件全冗余、软件高可用)——更高性能、可靠性和稳定性;

• 运营:比传统方案节省50%机架空间、降低60%能耗——节能环保降低运营费用;

• 服务:同一供应商提供所有软硬件与服务——节约沟通成本、提升解决问题效率;

• 软件:数据库软件费用可“按需扩容”、操作系统与虚拟化软件无需购买——降低软件投入成本;

• 硬件:配置固态硬盘,采用直连存储架构,理想的磁盘组配置——更快的日志写入,消除 SAN/NAS 瓶颈,显著提升数据库性能;

• 虚拟:支持虚拟化架构,实现数据库与应用一体化部署——降低硬件投入成本、简化IT管理。

1.1 数据库系统建议方案

建议采用最新一代的数据库机产品Oracle Database Appliance X5-2)实现数据环境。

 

Oracle新一代数据库一体机ODA

Oralce数据库一体机是一个由硬件和软件组成的 Oracle 集成式系统,该系统包含两台 x86 服务器和一个存储架,两个服务器节点实现RAC集群。ODA简化了高可用性数据库解决方案的部署、维护和支持,因而能够为用户节省时间和金钱。它使用全球应用最广的最新一代数据库 Oracle Database 12c / 11g以及 Oracle Real Applications Clusters (Oracle RAC) 来构建,为用户提供了一个集软件、服务器、存储和网络于一体的完全集成的系统,为各种自定义和打包的 OLTP 负载及数据仓储负载提供高可用性数据库服务。同时,Oracle 数据库机 X5-2 提供基于 Oracle VM 部署虚拟化平台的选择。支持虚拟化可为该全面且完全集成的数据库解决方案增加更多的灵活性。

ODA突出特点之简单——小身材,大能量,一台机器完成系统实施。

传统自建项目:

 

服务器,

操作系统,

虚拟化软件,

数据库软件,

集群软件,

数据库备份软件,

光纤存储HBA卡,

光纤存储交换机,

光纤存储

 

 

Oracle Database Appliance (以上内容全部包括)

 

ODA突出特点之易用——

易于实施、管理和维护

 插上电源,连上网络,全程图形化安装界面,初级工程师即可完成部署

 一键式安装所有软件,1.5小时即可创建一个高可用的集群数据库投入生产

 一键式为所有软件成员(数据库、集群、操作系统、存储管理等)升级/打补丁

易于诊断与技术支持

 自动服务请求能力会自动产生更换部件的请求

 故障发生时会自动收集并汇集相关日志和历史信息供技术支持分析

对系统进行维护并确保所有相关软件元素均安装了最新补丁,这通常是管理员面对的最费时、最容易出错的任务之一。Oracle 数据库机 X5-2 及其专门设计的软件简化了对软件体系的所有元素——固件、操作系统、集群件、存储管理器和数据库软件的修补工作。

 

 

1.0.1 完全冗余的集成系统

提供对应用系统7x24小时的访问并防止数据库意外停机对许多企业来说都是一个挑战。Oracle数据库机X5-2 的设计就是为了实现简单性、减少风险因素和不确定因素,从而帮助用户为他们的数据库提供高可用性。

Oracle数据库机X5-2的硬件包含两台 Oracle Linux 服务器和一台2U存储。每台服务器均有两个十 Intel Xeon 处理器、256 GB 内存(可扩展,最大768GB) 10 Gb 以太网 (10GbE) 外部网络连接。这两台服务器通过冗余的 InfiniBand 互连实现集群节点间通信,并共享高性能的直连 SAS 存储。该数据库机配有 64 TB 磁盘存储容量。这些存储采用了双重镜像或三重镜像,可分别提供 32 TB  21.3 TB 的弹性可用数据库存储。它还专门为数据库重做日志配备了四个 200 GB SSD固态盘,为用户频繁访问的热数据配备了四个 400GB SSD固态盘,大大提升了性能。该数据库机在设计时还考虑到了任务关键性需求,采用了可热插拔的冗余组件。 Oracle 数据库机 X5-2 采用 Oracle 数据库企业版,用户可运行 Oracle Real Application Clusters (Oracle RAC)  Oracle RAC One Node 来实现双活单活数据库服务器故障切换。

1.0.2 可选的存储扩展

Oracle 数据库机 X5-2 提供了灵活的存储容量扩展功能,最多可将容量增加一倍。通过可选的存储扩展柜,该数据库机的总存储容量可扩展至 128 TB。在双重镜像或三重镜像数据冗余情况下,总可用数据库存储可分别增加至 64 TB  42.6 TB

此外,该数据库机还支持外部扩展,可使用外部 NFS 存储进行联机备份、数据暂存或存储其他数据库文件。

1.0.3 易于部署、管理和支持

为方便用户部署和管理他们的数据库,Oracle 数据库机 X5-2 配备了 Appliance Manager软件,简化了数据库服务器的供应、打补丁和诊断。Appliance Manager 不但可以极大简化部署过程,而且还可以确保数据库配置符合 Oracle 的最佳实践。它还通过使用Oracle 专门为该数据库机设计且经过 Oracle 测试的补丁包一键完成对整个数据库机(包括所有固件和软件)的打补丁操作,极大简化了维护工作。它内置的诊断功能还能监视系统和检测组件故障、配置问题以及与最佳实践的偏差。如果需要联系 Oracle支持部门,Appliance Manager 可把所有相关的日志文件和环境数据收集到一个压缩文件中。此外,Oracle 数据库机 X5-2 自动服务请求 (ASR) 特性可以自动向 Oracle 支持部门提交服务请求,从而帮助加快问题的解决。

1.0.4 “按需扩容”许可模式

Oracle 数据库机 X5-2 为用户提供独特的按需扩容软件许可模式,使用户无需升级硬件即可快速地从 2 个处理器内核扩展至 72 个处理器内核。用户在部署系统和购买许可时可以从 2 个处理器内核起步,以后再按需扩展,最多可扩展到 72 个处理器内核。余下的处理器内核可分配给虚拟化环境中自建的虚拟机系统。

这就可以让用户既能提供业务用户所需的性能和高可用性,又可以使购买软件的支出与业务增长保持同步。

1.2 使用1ODA构建整体数据库平台

此次项目中,建议使用1ODA来构建高可靠的整体数据库平台;建议在ODA上部署Oracle企业版数据库(Oracle Database Enterprise Edition);建议选用Oracle真正应用集群软件(Oracle Real Application Cluster)构建并行的高可用数据库系统

1.0 Oracle企业版数据库

Oracle数据库产品于1979年正式发行,经过三十多年的发展和技术沉淀,是关系型数据库市场上的最主流数据库产品。根据Gartner 等第三方中立机构统计,2012Oracle数据库占关系型数据库市场的48.3%,是第二名IBM的两倍多,是第三名微软的近三倍,接近于所有其他厂商数据库占有率的总和。

现成品的Oracle 11g数据库解决方案是建立在“业界最佳实践”部件上的集成解决方案。这些解决方案融合了数据、分析信息、业务规则、层次结构和报告方法。所有这些产品部件都是基于一个集成框架而设计的,它涵盖了Oracle数据库对数据库平台的全部业务需求,是一个完整的企业级数据库解决方案。

保证系统可伸缩性、可用性与可管理性

Oracle数据库的MAA(最大可用架构)解决方案可以保证Oracle数据库建设与使用过程中系统有良好的可用性和可伸缩性,当系统架构发生变化时或系统发生错误时,都可以即时提供极高的性能和完善的纠错功能。例如,我们可以利用Oracle数据库企业版的RMAN工具,在线进行快速的数据增量备份(只备份变化的数据块),在出现问题时也可以进行快速的(介质)恢复,甚至只修复几个数据块即可,不必恢复整个数据文件或全库。

对于业务上的或者后台维护中出现的误操作,还可以借助Oracle的闪回功能进行更快的数据恢复,例如恢复一张表只需要几秒钟。除了闪回查询,Oracle还支持表、数据库、事务等各级别的数据闪回。另外,还可以使用全面回忆来快速查找和恢复历史数据。

当系统发生节点错误时可以实时的由备用节点来响应用户查询而用户在使用过程中完全感觉不到节点的切换。

当数据量与业务需求不断增加的情况下,Oracle数据库解决方案可以在不改变应用与不进行停机的情况下,方便的增加响应节点以提高系统效率,也可以在不停机的情况下增加系统存储。

Oracle提供图形化的Web交互界面,帮助工程师,特别是缺少Oracle数据库管理经验的工程师或管理人员,方便快捷地维护Oracle数据库,包括系统监控、分析、诊断与调优等。

保证系统资源优化

Oracle数据库解决方案可以帮助Oracle数据库项目建设与使用过程中最大化利用系统资源,当不同访问类型(如每天定期装载的ETL过程、OLAP访问、批量的报表生成、即席查询等)进行访问数据库时,可以帮助用户自动规划资源使用,在不同时间不同条件下系统都可以根据优先级为系统提供最高的性能。如在夜间将ETL过程与OLAP访问的资源使用级别设为最高,而早上时可以让系统批量生成的效率最快,在领导查询与关键业务查询时始终保持最高的效率等等。

企业信息生命周期管理

Oracle数据库解决方案可以很好的帮助用户解决海量历史数据的问题,数据集市的数据增量很快,有大量的历史数据查询,Oracle解决方案可以根据时间与使用效率将较老的历史数据自动放入可压缩的历史分区,而保持新鲜与常用数据的快速响应。Oracle解决方案可以在不更改应用的前提下,快速的将数据分区并进行压缩,对用户来讲完全感觉不到不常用的历史数据已被放在压缩的历史分区内,当需要使用的时候还是可以利用原有的查询取得数据而不用更改数据,并且可以保证现有数据的可管理性。

保护系统投资

Oracle根据不同应用系统的规模,设计了不同的数据管理解决方案,例如Oracle RAC技术可使用多台廉价的服务器代替多CPU、高性能的硬件从而降低了用户前期的硬件投资,即使将来随着系统升级,只需要在现有的集群环境下增加数据节点即可,充分利用现在数据库投资。

Oracle全面数据库解决方案可以提供强大的系统可伸缩性、可用性与可管理性,在数据不断增加下可以保持系统响应效率并提供长时间历史数据的查询,在目前系统资源下提供完善的资源分配与管理,在信息安全方面提供多方面的数据保护与审计,并且可以与各子系统之间数据进行全面的整合。总之,Oracle解决方案可以充分满足目前系统需求,并可以支撑未来系统的更新与发展。

1.1 Oracle高可用性方案(RAC)

Oracle数据库常用的高可用性技术有两种:双机热备份和并行服务器(Real Application Cluster)。这两种方式采用的机制不同,实现的效果也不同。以下从实现技术、实现效果及投资等方面分别这两种集群方案。

1.1. 

1.2. 

1.3. 

1.1.1 双机热备方案

 

双机热备方式示意图

如上图所示,在双机热备份方式下,数据库系统平时只能在一台服务器(例如服务器A) 上运行,另一台服务器无法直接访问数据库,自然也无法进行负载分担。当服务器A由于故障失效时,由相应的操作系统软件控制,将服务器A管理的存储设备(如硬盘)转交给服务器B控制,同时在服务器B上启动另一个数据库进程,管理数据库。这种切换并启动新的数据库核心的过程一般需要几十秒到几分钟。

这种方式的主要缺点在于:

由于需要重新启动数据库核心进程,无法保证数据库系统连续不间断地运行

在系统切换的过程中,客户端与服务器之间的数据库连接会中断,需要重新进行数据库的连接和登录工作

由于数据库系统只能在一台服务器上运行,另一台服务器无法分担系统的负载,实际上造成了客户投资的浪费。在有些系统中,为了解决双机负载分担的问题,将应用系统人为分割为两个数据库系统,分别在两台服务器上运行。这种方式在一定程度上解决了负载分担的问题,但给系统管理、统计分析等业务处理带来了很多额外的复杂性

1.1.2 Oracle数据库集群RAC(Real Application Cluster)方案

 

Oracle数据库集群(RAC)方案示意图

 

Oracle数据库集群(RAC)方式下,两台服务器上各自运行一个数据库核心进程,但共同管理、操作一个数据库。客户端无论连接到哪个服务器都可以在数据库中进行操作。当服务器A由于故障失效时,数据库系统本身并未停止工作,连接在服务器B上的客户端还可以继续进行正常工作。同时,服务器B上也不需要再启动新的数据库服务器进程,因此也没有“切换时间”。

对于一些特殊应用中严格要求前端应用不能中断的情况,Oracle并行服务器还提供了一种“预连接(pre-connect)”方式,以这种方式连接的客户端当服务器端发生故障时,客户端与数据库服务器的连接不会中断,会被Oracle并行服务器软件自动转接到还在正常工作的其它服务器上,不需要重新输入用户名及口令。

与双机热备份方式相比,Oracle Real Application Cluster 并行服务器方式有以下优点:

各服务器共享一个数据库,在正常运行时可以进行负载分担,数据库系统性能相比双机热备方案有大幅度提升,且无需考虑应用数据的人为分割。

并行服务器方式对应用完全透明,在应用程序设计和开发的过程中也不需要进行特殊编程,简化了开发的复杂程度,同时今后系统扩展也无需修改应用程序。

不需要重新启动数据库核心进程,缩短了故障造成的停机时间。

不需要额外的第三方集群软件

1.1.3 Oracle RAC集群部署方案概述

 

RAC的技术核心:高速缓存合并(Cache Fusion)技术。RAC体系架构统一管理集群中所有节点的高速缓存,利用各个节点间缓存相互通信(共享缓存)来这减少了昂贵的磁盘I/O(输入/输出)。一般来说,磁盘I/O操作是影响性能的最大问题。举例说明:节点1如果想读取Employee表的记录,它首先查找自己内存中是否有此记录,如果没有,Oracle也不会向以前那样直接从硬盘的数据库中提取,而是继续查找构成RAC的其它节点的高速缓存。如果其它节点有,它就可以直接从其它节点的高速缓存中读取,从而避免了昂贵的磁盘I/O操作。而如果所有节点都没有此数据,它才会去到数据库中读取,而它读取到的数据又为所有节点所共享,以后其它节点有此需求就可以直接从这个节点的高速缓存中读取。这种方法有效地扩展了数据库高速缓存总量并减少了磁盘I/O ,从而大幅度地提高数据库操作的速度。

自动负载均衡

客户端程序每次申请连接到数据库服务端时,Oracle的侦听器(listener)在所有服务中找到负载最小的实例,重定向客户连接到此实例。每次连接都是这样进行,从而保持服务器各个节点负载很均衡,而避免集群内的服务器负载不均。

高可用性:透明应用故障恢复(Transparent Application Failover

这一集群体系结构的另一个主要优势是多个节点内建的容错性能。由于物理节点单独运行,因此其中一个或多个节点的故障将不会影响到集群内其它节点。故障切换可在网格内任一节点上进行。即使在最恶劣的情况下,包括只有一个节点没有停止工作,Oracle Real Application Clusters仍将能够提供数据库服务。这一体系结构允许将一组节点联网或与网络断开,以进行维护,而同时其它节点能够继续提供数据库服务。RAC 借助 Oracle 应用服务器,为连接池故障切换提供了内置的集成特性。借助这一特性,应用可立即了解发生的故障,而无需等待数十分钟直到发生 TCP 超时故障。鉴于此,应用将可以立即采取相应的恢复措施;同时网格负载均衡将重新分配负载。

Oracle RAC的部署效益

具有Cache Fusion体系结构的Oracle Real Application Clusters为资金管理系统的运行提供了以下好处:

高性能的计算资源供应:OracleRAC技术通过集群中的服务器并行处理,提高集群整体性能。OracleCache Fusion技术可实现集群节点内存信息的动态共享,提高了集群的整体性能。

较之传统集群体系结构更好的高可用性解决方案:该体系结构为客户提供了几乎连续的数据访问,使硬件和软件故障导致的业务中断最小化。系统具备对多个节点失败的容错能力,使部件失败屏蔽开最终用户。

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