OracleExadata技术架构和主要特点.ppt
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EXADATA技术架构和主要特点 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 ShareDisk和ShareNothing架构分析 ShareDisk和ShareNothing是两种主要的数据库架构Exadata提供一种混合式的数据库架构 能够有效解决两者的冲突 吸取两种架构长处 既可以满足OLTP的高并发 高可用特点 又可以满足OLAP的大数据量处理要求 ShareDisk把数据传输到应用代码端 ShareNothing把应用代码移到数据端运行 当应用代码量很大 高并发 相关数据量比较小时 ShareDisk更加适合这种典型的OLTP应用 主要特点 高并发 高可用性 由于数据共享 当节点故障可以透明切换到其他数据库节点运行作业 当相关数据量很大 而应用代码并发量很小时 ShareNothing更加适合这种典型的OLAP应用 主要特点 大数据量处理 低并发 低可用性 由于数据非共享 当节点故障 其他节点要接管故障节点数据 主要指标 架构优势 Exadata架构概述 智能存储层 ShareNothing 数据库处理层 ShareDisk 超高速并发网络层 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 主要指标 架构优势 全新的技术架构 ShareNothing与ShareDisk的结合 Exadata智能存储服务器 ShareNothingArchitecture 在存储部件中实现数据密集型处理进行表及索引扫描 过滤查询无关数据数据库服务器承担计算密集型处理 ShareDiskArchitecture 求和 统计 数据转换 等 数据密集型处理智能存储池 计算密集型处理数据库服务池 Infiniband高速互联的数据交换 全双工系统架构 完全消除单点故障 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 主要指标 架构优势 EXADATA概述 为所有的数据管理系统提供超级的性能 适用于数据仓库应用的最好的数据库服务器 BestforDataWarehousing 基于10 x压缩表的Smartscan基于内存数据的并行查询整体上比11 1版本快5倍适用于OLTP系统的最好的数据库服务器 BestforOLTP 唯一基于网格技术扩展的数据库Smartflashcache可达到20 x 1MIOPS 快的IOPS 或者节省20 x的磁盘对于归档数据可达到50 x的压缩率安全 容错适用于混合负载的最好的数据库服务器 BestforConsolidation 唯一的支持所有负载类型的databasemachine多个数据库 多个应用 多个用户环境都能提供可预测的响应时间 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 主要指标 架构优势 Exadata数据库一体机 网格技术之大成高性能 低成本 冗余 线性扩展超级性能 开箱即用 Exadata智能存储服务器网格14x高性能低成本存储服务器100TBrawSAS盘or336TBrawSATA盘5TB 闪存 flashstorage RACDB数据库服务器网格8x高性能低成本DB服务器每个服务器包括2x4核Xeons 72GBRAMInfiniBand网络每路40Gb sec的高可用网络 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 架构优势 主要指标 Exadata数据库一体机 Exadata智能存储服务器网格21GB sec磁盘数据扫描50GB sec内存数据扫描1百万 随机I Os sec 8KDB块 数据库服务器网格几百万级事务处理能力 每分钟几千万级查询能力 每分钟几十亿级记录扫描能力 每分钟InfiniBand网络880Gb sec累计IO带宽 ExtremePerformance超级性能 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 架构优势 主要指标 Exadata产品能力 1 Rawcapacitycalculatedusing1GB 1000 x1000 x1000bytesand1TB 1000 x1000 x1000 x1000bytes 2 UserData Actualspaceforend userdata computedaftersinglemirroring ASMnormalredundancy andafterallowingspacefordatabasestructuressuchastemp logs undo andindexes Actualuserdatacapacityvariesbyapplication UserDatacapacitycalculatedusing1TB 1024 1024 1024 1024bytes Ref 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 架构优势 主要指标 Exadata存储服务器硬件构成 做为MPP网格的单元部件 每个2U单元提供高达1 5GB sec原始数据带宽 withDisk 高达75 000IOPS withFlash 高达3 6GB sec原始数据带宽 withFlash 智能存储服务器构成2x4核Xeon E5540处理器 Nehalem架构 24GBRAM双口4xQDR 40Gb s InfiniBand接口卡磁盘选项12x600GBSAS盘 合计7 2TB 12x2TBSATA盘 合计24TB 4x96GBSunFlashPCIeCards 合计384GB 软件预装OracleExadata智能存储服务器软件OracleEnterpriseLinuxDrivers Utilities来源于Oralce的统一支持服务3year 24x7 4HrOn siteresponse 高扩展 高可靠 OLTP 智能存储 架构优势 主要指标 ExadataSmartStorage智能存储服务器突破数据处理带宽瓶颈及随机IO瓶颈 Exadata以三种途径解决数据处理带宽瓶颈大规模智能存储网格并发计算MPP数据处理带宽与数据量成正比存储层负责数据密集型处理SmartScan数据库SQL负荷被分布到存储层实现 利用大量存在的存储层CPU处理本存储节点内的数据混合型列压缩HCC 数据量降低10倍以上HCC在降低存储成本的同时 增加了查询性能通过ExadataSmartFlashCache解决随机IO瓶颈随机I Os速度提升20倍以上 ExadataStorageCells 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Exadata的存储端数据库处理逻辑 ExadataStorageServer在存储端进行数据密集型处理智能扫描SmartScanROW使用 where 谓词筛选行COLUMN列筛选JOIN联接筛选增量备份筛选混合型列压缩技术自动透明的存储索引扫描加密数据通常可将发送到数据库服务器的数据减少10倍无需更改应用程序处理是自动和透明的即使在查询期间单元或磁盘发生故障 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 传统数据库扫描处理技术 基于传统存储技术 全部的数据库智能存在于数据库主机 来源于存储的数据大部分被数据库主机所丢弃 大量的废弃数据占用了宝贵的数据库主机资源 IO 内存和CPU 严重影响其它任务执行 处理缓慢 I Os执行 返回1TB数据 DB主机筛选1TB数据 得到1000行客户要求的数据 计算并返回给客户端 返回数据行 SELECTcustomer nameFROMcallsWHEREamount 200 DB主机确定表的存储分区 发起I Os请求 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Oracle数据库网格 SmartScan处理技术Exadata为什么快10 100 x倍 问题 昨天的销售业绩如何 Exadata智能存储层 SUM Selectsum sales whereDate 24 Sept SmartScan在TB级数据中扫描匹配请求的数据 构建并发SmartScan请求 仅仅返回满足条件的数据 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Exadata混合列压缩 数据按列存储 然后压缩针对数据仓库的查询模式 为提高速度进行了优化 通常压缩比可达10倍 扫描成比例增长针对不常访问数据的归档模式 为减小空间进行了优化 通常可达15倍压缩 对某些数据可达50倍压缩 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 压缩的行 混合列 CompressionUnit1 Column1 Column2 Column3 CompressionUnit2 很好的随机行访问特性非常好的TableScan5x 40 x压缩 行压缩vs列数据库vs混合列压缩 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 实际环境压缩比OracleProductionE BusinessSuiteTables 压缩比率 Query 14 6XArchive 22 6XVarybyapplicationandtable 52 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Exadata存储索引无需任何开销即可透明地消除I O Exadata存储索引在内存中保存表数据的汇总信息存储列的MIN和MAX值通常每MB磁盘空间建立一个索引项如果MIN和MAX值不匹配查询的 where 子句 则不访问磁盘I O完全地自动化和透明 MinB 1MaxB 5 Table Index MinB 3MaxB 8 Select fromTablewhereB 2 仅第一组记录匹配 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Exadata存储索引示例表SALES 对常用列自动收集的摘要存储在ExadataStorageServer的内存 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 Exadata存储索引示例表SALES 存储索引将无关datachunk忽略掉提供类似分区修剪的功能NetezzareliesuponZoneMaps WHEREship datebetween 01 SEP 2009 and 31 SEP 2009 排除datachunk 2 x 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 对大型扫描的优化 1TB 压缩 10TB的用户数据需要10TB的IO 100GB 分区修剪 20GB 存储索引 5GB 智能扫描 在DatabaseMachine上实现亚秒级 数据减少10倍 扫描加快2000倍 高扩展 高可靠 OLTP 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP应用特点与传统存储的局限性 OLTP注重数据的计算 记录的插入 删除与修改 以及简单的查询和统计 它的主要任务是进行事务处理 所关注的是事务处理的及时性 完整性和正确性 衡量OLTP性能主要看TPS和响应时间影响OLTP性能的主要是存储系统的IOPS性能传统高端存储架构的特点导致IOPS性能的不足 典型高端阵列只能达到100k IOPS 数据库与存储之间互不了解 无法进行智能优化处理 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP 解决磁盘随机I O瓶颈 磁盘可存储大量数据但每秒的随机I O 200 300I Os 8K块 Flash闪存技术可存储少量数据 但远大于DRAM 但却能提供每秒几万级的I O理想解决方案 两者结合保存大容量数据于磁盘保存大比例常用数据于闪存 5 10 在磁盘和flash间透明传递数据采用flashcards 而非闪存Disk避免控制器瓶颈在智能存储服务器中部署Flashcards高带宽 低延时数据库逻辑感知 300I OperSec TensofThousandsofI O sperSecond 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP ExadataFlash闪存提供随机I O的超级性能 数据库一体机提供总计5TB的闪存每智能存储服务器配置4块高速闪存卡SmartFlashCache缓存热数据 但不是采用简单的LRU算法 库逻辑感知基于数据库数据使用逻辑 知道那些数据应该缓存 那些不应该缓存允许基于应用表进行指定优化 如提示高优先级驻留于缓存 OracleistheFirstFlashOptimizedDatabase 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP ExadataSmartFlashCache超级性能表现 DatabaseMachine可实现 20 倍随机I Os 75Kvs 3 6Kpercell 超过1百万I OsperSec2 倍大数据量顺序I O 50GB svs 21GB s 50GB sec10倍更快的响应时间 1ms极大地降低成本10倍更少的磁盘I O需求更低的功耗 随机I Os速度比1000块盘的企业级阵列 200KIOPS 快5倍 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP 内存中并行执行 SQL语句 确定所查询表的大小 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP 内存中并行执行 数据库11 2版引入了对内存缓存 DRAMcached 数据的并行查询处理 利用整个数据库集群的内存容量进行查询 1TBTPC H世界纪录的基础一个SunOracleDatabaseMachine机架可用DRAM400GB进行缓存Exadata混合列存储可使4TBdatainDRAM QphH 1TBTPC H 比专用内存数据仓库更快 DRAM比磁盘有100 x带宽 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP ExadataOLTP 与传统SMP架构对比 2架冗余ExadataV2 1xP595 IBM最快的单机SMP 8xIBMDS8300Turbo 10 7M 2 3M 相似的DB服务器性能相似的I O能力BothwithFlash相似的存储容量 高扩展 高可靠 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP 避免磁盘或Cell的单点故障ASMMirroringandFailureGroups ASMmirroringisusedprotectagainstdiskfailuresASMfailuregroupsareusedtoprotectagainstcellfailures ExadataCell ExadataCell ASMDiskGroup 高扩展 架构优势 主要指标 智能存储 OLTP 高可靠 线性扩展性及高可用性 扩展性Scalable通过增加连线即可实现8个标准架线性扩展更大的扩展需要额外的外部InfiniBand交换机可线性扩展到几百个存储服务器若干PB级数据库 高可用性RedundantandFaultTolerant可抵御任何单元的故障跨存储单元的数据镜像 高可靠 高性能 智能存储 架构优势 高扩展 主要指标 无限的扩展能力 ScaleUpandScaleOut SASrawcapacityperrack 100TBSATArawcapacityperrack 336TBPeakthroughputperrack 18GB s Scaleto14cellsinonerack Addrackstoscalefurther Eachcellconnectsto2InfiniBandswitchesforRedundancyThisdelivers4xthebandwidth InfiniBandlinksacrossracksforfullconnectivity 高可靠 高性能 智能存储 架构优势 高扩展 主要指标 GiantEagle5TB零售数据仓库 1 2ExadataDB主机 13IBMP570CPUs EMCCLARiiON和DMX存储阵列 现存系统 平均16倍的性能提升 2008OracleCorporation ProprietaryandConfidential 32 GiantEagleExadata加速详情3倍到50倍的性能提升 16xAverageSpeedup Oracle s财务数据仓库平均30倍的性能提升 337个查询 小时 HPOracleDatabaseMachine 10 7个查询 小时 Netapp存储阵列- 配套讲稿:
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