Einführung in-memory DB TimesTen Carsten Herbe metafinanz - Informationssysteme GmbH

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1 Einführung in-memory DB TimesTen Carsten Herbe metafinanz - Informationssysteme GmbH

2 Wir fokussieren mit unseren Services die Herausforderungen des Marktes und verbinden Mensch und IT Facing the future Die Virtualisierung und Digitalisierung der Welt verändert Wertschöpfungsketten und generiert neue Geschäftsmodelle. Ganzheitliche Strategien, das Zusammenspiel zwischen Business und IT sind dabei der Schlüssel zum wertorientierten Wachstumskurs. metafinanz gehört seit über 20 Jahren zu den erfahrensten Software-und Beratungshäusern am Markt. Wir entwickeln intelligente zukunftsorientierte Lösungen für komplexe Herausforderungen. Reporting Customer Intelligence BI-Portale Controlling Partnerships: Data Warehousing DWH-Architekturen & -Systeme Customer & Channel Mgmt. Risk, Compliance & Finance Mgmt. Insurance Operations Supplier Management IT Transformation IT Innovations Oracel Warehouse Builder Datenqualität Schulungen OWB-Schulungen Oracle DWH-Schulungen Oracle In-Memory-Datenbank TimesTen Seite 2

3 Gliederung 1 Einführung 5 SQLDeveloper & TimesTen 2 Architektur 6 TimesTen als Cache 3 Anlegen von Datenbanken 7 Unterschiede Oracle, TimesTen & Exalytics 4 Arbeiten mit TimesTen 8 Fazit Seite 3

4 1 Einführung

5 Das Haupt(ver)kaufsargument für In-Memory Lösung ist Performance! Was verspricht in-memory? Seite 5

6 In-memory ist seit kurzem in aller Munde. Davon profitieren auch reine in-memory Datenbanken wie die neue SAP HANA und die schon länger erhältliche Oracle TimesTen. Hype? Seite 6

7 In-memory Datenbanken halten ihre Daten im Hauptspeicher. Die Festplatte dient nur zur Datensicherung und zur Speicherung von Log-Files. In-memory Datenbanken Seite 7

8 /MB Die stark gefallen Speicherpreise in den letzten Jahren lassen Server mit Arbeitsspeicher von einem Terabyte bezahlbar werden. Fallende Speicherpreise 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Jahr Quellen: Computerbase, Heise, Golem, hardwareboard.eu Seite 8

9 Oracle TimesTen ist eine relationale Datenbank welche komplett im Arbeitsspeicher läuft. Sie bietet eine Teilmenge der SQL und PL/SQL Funktionalität der Oracle Datenbank. Oracle TimesTen Database Reine in-memory Datenbank Das aktuelle Speicherbild und Log-Files werden aus persistenzgründen auf Platte gesichert Verwendbar als Standalone-Datenbank oder als Cache für eine Oracle Datenbank Features im Vergleich zur Oracle Datenbank SQL: die meisten Oracle SQL Features werden unterstützt, aber nicht alle PL/SQL: wird unterstützt, aber nicht alle Konstrukte und es stehen weniger System-Packages zur Verfügung Die in-memory Datenbank von Oracles Exalytics Appliance Seite 9

10 TimesTen Features TimesTen gibt es schon seit 1998 und wurde seit dem ständig um neue Features erweitert und vom Funktionsumfang der Oracle DB angenähert, wie z.b. durch PL/SQL Support. Geschichte TimesTen Online Upgrades Mid-tier Cache für Oracle DB Oracle Database Data Types Support OEM & SQLDeveloper Integration Cache Grid für Scale Out ODP.NET Support Erste kommerzielle In-Memory RDBMS Hohe Verfügbarkeit Integration mit Oracle RAC National Language Support Oracle Call Interface Support PL/SQL Support Oracle Clusterware Integration LOBs Cache Advisor In-Memory Analytics Columnar Compression Parallel Replication Seite 10

11 2 Architektur

12 Die Daten liegen komplett im Arbeitsspeicher. Der Zugriff erfolgt über das Netzwerk per Client oder per direktem Speicherzugriff über Shared Libraries. TimesTen Database Architektur TimesTen Server Direct linked Application Shared Libraries Client Client Application DB Processes In-memory data Server Process Network Client Driver Checkpoint Files Log Files Cache Agent Network Oracle Server Oracle DB Seite 12

13 Hochverfügbarkeit dank Real-Time Replication. Real-Time Replication High-Availability durch Replikation Replikation ist parallel möglich Synchrone oder asynchrone Replikation Standby-Datenbanken lassen sich read-only nutzen Online Updates mit Zero Downtime read/write Application Read-only Application Read-only Application TimesTen Active TimesTen Hot Standby TimesTen Subscriber TimesTen Subscriber TimesTen Subscriber Seite 13

14 TimesTen Datenbank kann als Cache vor eine bestehende Oracle Datenbank geschaltet werden. TimesTen Database Cache TimesTen kann als Cache für eine Oracle Datenbank verwendet werden Tabellen können komplett oder in Teilen gecached werden Synchronisation kann in beide Richtungen erfolgen oder auch nur read-only! Tabellen müssen einen Primary Key haben! Für das Verfolgen der Änderungen in der Oracle Datenbank ist ein spezieller User notwendig Oracle DB Cache Agent TimesTen Seite 14

15 Mit der Oracle Exalytics ist eine Appliance verfügbar, deren Kernbestandteil eine speziell angepasste Version von TimesTen ist. Oracle Exalytics Hardware und Software Appliance für in-memory BI BI-Tool ist ein angepasstes OBIEE Daten werden im Hauptspeicher gehalten: TimesTen for Exalytics Oracle Essbase (OLAP) Hardware Memory: 1 Terabyte DRAM Processors: 40 Intel Cores Seite 15

16 In der Exalytics dient TimesTen als Cache. Die eigentliche Caching-Funktionalität von TimesTen wird dabei nicht verwendet. Architektur Exalytics Exalytics OBIEE TimesTen for Exalytics Server Essbase OLAP Network / InfiniBand Files: Excel Flat Files Oracle DB Other DB Seite 16

17 3 Anlegen von Datenbanken

18 Unter Windows werden Datenbanken einfach als Data Source Name (DSN) über den ODBC-Datenquellen-Administrator angelegt. Erstellen von Datenbanken unter Windows (1/3) Seite 18

19 Neben dem Namen der DB sind die Pfade zum Speichern von Data Store und Transaction Log Dateien anzugeben. Erstellen von Datenbanken unter Windows (2/3) Seite 19

20 Neben der Permanent Data Size zur Speicherung der Daten ist die Temporary Data Size anzugeben. Der temporäre Bereich wird für die Verarbeitung von SQLs benötigt. Erstellen von Datenbanken unter Windows (3/3) Seite 20

21 Unter Linux sind die Data Source Names (DSN) in der entsprechenden Datei zu konfigurieren. Erstellen von Datenbanken unter Linux > vi /home/tt/timesten/tt1122/info/sys.odbc.ini [mfttdb] # Driver = the TimesTen Direct Linked ODBC Driver Driver=/home/tt/TimesTen/tt1122/lib/libtten.so # DataStore = the location and the name of the database files DataStore=/home/tt/ttdata/database/mfttdb # LogDir = the directory for the transaction logs LogDir=/home/tt/ttdata/logs # PermSize = the size of the permanent region of the database in MB PermSize= # TempSize = the size of the temporary region of the database in MB TempSize= # DatabaseCharacterSet = the character set used by the database DatabaseCharacterSet=AL32UTF8 # OracleNetServiceName = the TNS service name to Oracle db for caching OracleNetServiceName=orcl_db Seite 21

22 Der TimesTen Daemon ist explizit zu starten. Unter Linux geht dies analog. TimesTen Main Daemon Seite 22

23 Das Pendant zu SQL*Plus ist ttisql bei TimesTen. Unter Linux geht dies analog. Konsole ttisql Seite 23

24 SQL funktioniert analog zur Oracle Datenbank. Konsole ttisql: SELECT Seite 24

25 4 Arbeiten mit TimesTen

26 Zusätzlich zu den bekannten Oracle Datentypen gibt es spezielle TimesTen Datentypen. Datentypen Datentyp Wertebereich Beschreibung TT_TINYINT (2^8-1) TT_SMALLINT -2^15 2^ Byte Integer TT_INTEGER -2^31 2^ Byte Integer TT_BIGINT -2^63 2^ Byte Integer TT_DATE bis Ganze Tage (ohne Uhrzeit) Format YYYY-MM-DD (4 Bytes) TT_TIMESTAMP :00:00 bis :59:59 Datum und Zeit mit Millisekunden Weniger Speicherbedarf und schneller als TIMESTAMP, aber kleinerer Wertebereich Seite 26

27 VARCHAR2, NVARCHAR2 und VARBINARY Spalten können inline oder outline gespeichert werden. In-line Columns Standard für Längen <= 128 Bytes Schneller Zugriff Mehr Speicherplatzbedarf CREATE TABLE TEST_INLINE( ID TT_INTEGER, TXT VARCHAR2(8 BYTE) INLINE ); Out-of-line Columns Standard für Längen > 128 Bytes Langsamerer Zugriff Weniger Speicherplatzbedarf CREATE TABLE TEST_OUTLINE( ID TT_INTEGER, TXT VARCHAR2(8 BYTE) NOT INLINE ); TT_INTEGER NULL VARCHAR2(8) INLINE Hallo C 6C 6F NULL TT_INTEGER NULL VARCHAR2(8) OUTLINE Hallo C 6C 6F NULL - Seite 27

28 TimesTen bietet drei verschiedene Indexarten an, die sich etwas von den bekannten Oracle Indexarten unterscheiden. Indexarten Range Index Können UNIQUE sein, auch mit mehreren NULL-Werten Ermöglichen Range-Scans Hash Index Sehr schnell für exact match lookups Können nicht für range queries (= Index Range Scans) genutzt werden Nicht gut geeignet für lange CHAR-Felder oder mehrere Spalten Maximal ein Hash Index pro Tabelle Benötigen mehr Speicherplatz als Range Indexes Bitmap Index Analog zu Oracle Bitmap Index für dispositive System Sinnvoll für wenige Werte (im Vergleich zu der Anzahl der Spalten) Gute Performance wenn mehrere Spalten mit Bitmap Index in der WHERE-Clause mit AND verknüpft werden Schlechte Performance bei Updates Seite 28

29 Für einen Hash Index ist der Parameter PAGES zu setzen. Dieser hat einen großen Einfluss auf die Performance. Hash Index: PAGES Der Parameter PAGES gibt an, auf wie viele Buckets die Werte der Spalte mittels einer Hash- Funktion verteilt werden sollen. PAGES = (expected number of rows) / 256 Bucket count = (PAGES * 256) / 20 Wert 1 Wert 2 Wert 3 Wert n Bucket 1 Bucket n Beispiel Syntax zur Erstellung einer Tabelle mit einem Hash Index: CREATE TABLE demo ( id NUMBER NOT NULL PRIMARY KEY, txt VARCHAR2 (100) NOT NULL ) UNIQUE HASH ON (id) PAGES = 50; Seite 29

30 Seit 2009 wird PL/SQL von TimesTen unterstützt, allerdings nicht alle System-Packages. PL/SQL TimesTen unterstütz PL/SQL Cursor Bull Operations TimesTen bietet 15 DBMS/UTL Packages Oracle hat mehr als 500, viele Packages sind aber nicht relevant, da es die entsprechenden Features gar nicht für TimesTen gibt -- SQL für Oracle und TimesTen SELECT object_name FROM all_objects WHERE 1=1 AND owner = 'SYS' AND object_type = 'PACKAGE' AND SUBSTR(object_name,1,4) IN ('DBMS', 'UTL_') ORDER BY object_name; TimesTen Packages DBMS_LOB DBMS_LOCK DBMS_OUTPUT DBMS_PREPROCESSOR DBMS_RANDOM DBMS_SQL DBMS_STANDARD DBMS_SYS_ERROR DBMS_SYS_SQL DBMS_UTILITY UTL_FILE UTL_IDENT UTL_RAW UTL_RECOMP Seite 30

31 5 SQLDeveloper & TimesTen

32 Mit dem Oracle SQLDeveloper lässt sich komfortabel auf TimesTen zugreifen. SQLDeveloper: Verbindung zu TimesTen Für Verbindungen zu TimesTen ist das entsprechende Tab in dem Verbindungsdialog einzugeben. Seite 32

33 Auf TimesTen Tabellen lässt sich analog zu Oracle Tabellen zugreifen. SQLDeveloper: TimesTen Tabellen Seite 33

34 Tabellen lassen sich nicht nur bearbeiten, sondern auch deren Größe berechnen sowie Daten importieren. SQLDeveloper: Bearbeiten von Tabellen Seite 34

35 Die im Hintergrund generierten SQLs oder TimesTen Befehle kann man sich auch anzeigen lassen. SQLDeveloper: TimesTen Befehle. Seite 35

36 6 TimesTen als Cache

37 Es können Tabellen nur in Teilen in-memory gehalten werden. Fehlen Daten oder Tabellen, kann das SQL per Passthrough an die Datenbank weitergereicht werden. TimesTen Cache Groups & Passthrough Tabellen müssen in Cache Groups zusammengefasst werden, welche konsistent repliziert werden Eine Cache Group darf nicht Tabellen mit mehreren Parents enthalten Von Tabellen müssen nicht alle Spalten und auch nicht alle Zeilen im Cache gehalten werden Kann ein Anfrage nicht in TimesTen bearbeitet werden, kann sie an die Datenbank weitergereicht werden Oracle DB TimesTen Cache Group 1 Tab1 Tab2 Tab1 Tab2 passthrough Server Process Client Application Tab3 Tab4 Cache Group 2 Tab4 Seite 37

38 TimesTen bietet verschiedene Arten von Cache Groups, welche sich für unterschiedliche Einsatzszenarien anbieten. Cache Groups Read-only Cache Group SELECTs in TimesTen (soweit möglich) Änderungen immer als Passthrough SQL zur Oracle Datenbank Änderungen sind auch möglich, wenn die Oracle DB nicht online ist. Die Änderungen werden dann später nachgeholt Asynchronous writethrough (AWT) Cache Group COMMITs werden asynchron an die Oracle Datenbank propagiert Die Anwendung weiß also nicht, ob das COMMIT in der Oracle Datenbank erfolgreich war Änderungen sind auch möglich, wenn die Oracle DB nicht online ist. Die Änderungen werden dann später nachgeholt Synchronous writethrough (SWT) Cache Group COMMITs werden synchron an die Oracle Datenbank propagiert Die Anwendung kann sicher sein, dass das COMMIT in der Oracle DB erfolgreich war. User managed Cache Group Viele Möglichkeiten, z.b. unterschiedliche Einstellungen pro Tabelle Seite 38

39 Die in der TimesTen gecachten Daten können automatisch wieder entfernt werden. Aging in Cache Groups LRU (least recently used) Aging Time-based Aging Wenig genutzte Datensätze werden gelöscht Basierend auf einer Date-Spalte wird definiert, nach wie viel Zeit ältere Datensätze gelöscht werden Seite 39

40 Ein Cache Grid aus einer oder mehreren TimesTen Datenbank kann als Cache vor eine bestehende Oracle Datenbank geschaltet. Cache Grid Cache Grid Lokale Cache Group Daten sind in jedem Member für das die Cache Group definiert ist TimesTen Grid Member #1 Lokale Cache Group TimesTen Grid Member #n Lokale Cache Group Inkonsistenzen nach Update möglich Tab1 Tab2 Tab1 Tab2 Globale Cache Group Globale Cache Group Globale Cache Group Daten werden in das Member verschoben, in dem sie benötigt werden (analog RAC Cache Fusion) Keine Inkonsistenzen möglich Tab3 Tab4 Cache Agent Tab3 Tab4 Globale Tabellen können nur mit lokalen gejoint werden Oracle DB Seite 40

41 Auch Cache Groups lassen sich mit dem SQLDeveloper bearbeiten. SQLDeveloper: Bearbeiten von Cache Groups Seite 41

42 7 Unterschiede Oracle, TimesTen & Exalytics

43 Es gibt auch Gemeinsamkeiten zwischen der Oracle Datenbank, TimesTen und der TimesTen for Exalytics. Gemeinsamkeiten Oracle, TimesTen & Exalytics Feature Oracle TimesTen Exalytics Analytische Funktionen Materialized Views Bitmap Indexes WITH-Clause Oracle Data Integrator (ODI )Target Seite 43

44 Es gibt aber auch einige Unterschiede zwischen der Oracle Datenbank, TimesTen und der TimesTen for Exalytics. Unterschiede Oracle, TimesTen & Exalytics (1/2) Feature Oracle TimesTen Exalytics Oracle Warehouse Builder (OWB) Target Partitioning Flashback Parallel Table Compression Skalare Subqueries LISTAGG Oracle Text External Tables Hierarchical Queries Seite 44

45 Es gibt nicht nur entscheidende Unterschiede zwischen TimesTen und der Oracle Datenbank, sondern auch zwischen TimesTen und der TimesTen for Exalytics. Unterschiede Oracle, TimesTen & Exalytics (2/2) Feature Oracle TimesTen Exalytics Columnar Compression GROUPING SETS / ROLLUP / CUBE Seite 45

46 8 Fazit

47 Eignung Operative Systeme HOCH Als Datenbank für operative Anwendungen ist TimesTen schon lange gut gerüstet. Für den Einsatz z.b. als Datamart fehlen noch ein paar Features. Fazit Operative Stärken Direkter Speicherzugriff PL/SQL Umfangreiches Caching DWH Stärken Analytische Funktion Bitmap Indexes TimesTen DWH Potentiale Parallelität Cache Groups ohne PK Columnar Compression GROUPING SETS / ROLLUP / CUBE NIEGRIG Eignung Data Warehousing HOCH Seite 47

48 Eignung Operative Systeme HOCH TimesTen for Exalytics bietet mit Columnar Compression ein sehr interessantes DWH- Feature, Parallelität und Caching von Tabellen ohne PK fehlt auch hier. Fazit Operative Stärken Direkter Speicherzugriff PL/SQL Umfangreiches Caching TimesTen for Exalytics DWH Potentiale Parallelität Cache Groups ohne PK DWH Stärken Columnar Compression Analytische Funktion Bitmap Indexes GROUPING SETS / ROLLUP / CUBE NIERIG Eignung Data Warehousing HOCH Seite 48

49 Interesse? Fragen? Austausch? Treffen Sie uns an unserem Stand Ebene 2, Stand 232 und holen Sie sich unseren mfrubik s Cube oder in unserer TimesTen Schulung Info und Anmeldung unter dwh.metafinanz.de

50 Vielen Dank! metafinanz Informationssysteme GmbH Leopoldstraße 146 D München Phone: Fax: Data Warehousing & OWB Unterlagen Besuchen Sie uns auch auf:

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