EMC XTREMIO HIGH-PERFORMANCE CONSOLIDATION SOLUTION FÜR ORACLE

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1 White Paper EMC XTREMIO HIGH-PERFORMANCE CONSOLIDATION SOLUTION FÜR ORACLE Speicherservicezeiten für OLTP und OLAP/DW Workloads mit hohem Durchsatz optimieren Datenbankinstanzen mit besserer Performance virtualisieren und konsolidieren Anzahl der Kopien verringern und Test/Entw. vereinfachen, um IT- Effizienz zu erhöhen EMC Lösungen Zusammenfassung In diesem White Paper werden die Vorteile einer virtualisierten Oracle- Datenbank mit VMware vsphere in einem EMC XtremIO All-Flash-Array in Bezug auf Performance und Betrieb beschrieben. Zudem wird erläutert, wie diese Lösung die Konsolidierung und die Virtualisierung von Oracle- Datenbankenumgebungen verbessert. Juli 2014

2 Copyright 2014 EMC Deutschland GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Veröffentlicht im Juli 2014 EMC ist der Ansicht, dass die Informationen in dieser Veröffentlichung zum Zeitpunkt der Veröffentlichung korrekt sind. Die Informationen können jederzeit ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Informationen in dieser Veröffentlichung werden ohne Gewähr zur Verfügung gestellt. Die EMC Corporation macht keine Zusicherungen und übernimmt keine Haftung jedweder Art im Hinblick auf die in diesem Dokument enthaltenen Informationen und schließt insbesondere jedwede implizite Haftung für die Handelsüblichkeit und die Eignung für einen bestimmten Zweck aus. Für die Nutzung, das Kopieren und die Verteilung der in dieser Veröffentlichung beschriebenen EMC Software ist eine entsprechende Softwarelizenz erforderlich. EMC 2, EMC und das Logo von EMC sind eingetragene Marken oder Marken der EMC Corporation in den USA und in anderen Ländern. Alle anderen in diesem Dokument erwähnten Marken sind das Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Eine aktuelle Liste der Produkte von EMC finden Sie unter EMC Corporation Trademarks auf Alle in diesem Dokument erwähnten Marken sind das Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Artikelnummer H

3 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung... 6 Geschäftsvorgang... 6 Lösungsüberblick... 6 Wichtige Ergebnisse... 7 Einführung... 8 Zweck... 8 Umfang... 8 Zielgruppe... 8 Technologie-Übersicht... 9 Übersicht... 9 EMC XtremIO... 9 Die folgenden Vorteile ergeben sich aus den grundlegenden Funktionen von XtremIO: Skalierbare Performance Hohe Verfügbarkeit Inline-Datenreduzierung XtremIO Snapshot Unterstützung von VMware VAAI VMware vsphere VMware vcenter EMC PowerPath/VE Oracle Database 11g Enterprise Edition Oracle RAC 11g R Oracle ASM Oracle Clusterware Lösungsarchitektur Übersicht Architekturdiagramm Hardwareressourcen Softwareressourcen Speicherebene: EMC XtremIO Clusterdesign Inline-Datenreduzierung Thin Provisioning Fehlerschutz Skalierbarkeit In-Memory-Metadatenvorgänge XtremIO-Managementserver Speicherkonfiguration Speicherdesign LUN-Provisioning

4 Netzwerkebene Übersicht Best Practices für SAN Best Practices für IP-Netzwerke Best Practices für vsphere-netzwerke Datenverarbeitungsebene Übersicht Rechen- und Speicherressourcen Virtualisierung Netzwerkvirtualisierung Konfiguration der Vorlagen für virtuelle Maschinen Zugriff auf die Speichergeräte ermöglichen Oracle-Datenbank Übersicht OLTP-Datenbankspeicherdesign Oracle ASM-Laufwerksgruppenlayout für OLTP-Datenbanken OLTP-Datenbank und Workload-Profil Konfiguration der ASM-Laufwerksgruppe für die DW-Datenbank DW-Datenbank und Workload-Profil Performancetests und -validierung Übersicht Bemerkungen zu den Ergebnissen Testziele Testszenarien SLOB Workload-Tests für zufällige Lese-/ Schreibvorgänge auf einem einzigen Block OLTP mit 100-%-Abfragetest: Zufälliger SLOB-Test auf einem einzigen Block, nur für Abfragen OLTP mit 100-%-Aktualisierungstest: SLOB-Test für zufällige Lese-/Schreibvorgänge auf einem einzigen Block OLTP mit 75-%-/25-%-ABFRAGE-/AKTUALISIERUNGS-Verhältnistest Zufälliger SLOB-Test auf einem einzigen Block DW-Workload-Abfragentest Testmethodologie Testverfahren Testergebnisse DW-Datenladetest Testmethodologie Testverfahren Testergebnisse Fazit Übersicht Ergebnisse

5 Referenzen White Papers VMware-Dokumentation Oracle-Dokumentation Andere Dokumentation

6 Zusammenfassung Geschäftsvorgang Um den geschäftlichen Anforderungen gerecht zu werden, müssen immer mehr Daten immer schneller erfasst werden. Gleichzeitig steigt der Bedarf, diese Daten zügig in Informationen umzuwandeln und dadurch einen Einblick in Verkaufschancen und Risiken zu gewinnen. Datenbanken, wie beispielsweise die Oracle-Datenbank 11g, dienen dazu, geschäftskritische Anwendungen zu unterstützen. Um über sämtliche Anwendungen hinweg schnelle Antwortzeiten zu erreichen, ist für diese Datenbanken ein Speicher erforderlich, der sowohl auf Transaktions-I/O mit niedriger Latenz als auch auf Analyse-Workloads mit hohem Durchsatz ausgelegt ist. Virtualisierung ermöglicht eine weitreichendere Konsolidierung der verschiedenen Typen von Datenbank-Workloads. Meist laufen die Online- Transaktionsverarbeitung (OLTP) und die Online-Analysenverarbeitung (OLAP) durch die Konsolidierung über dieselben Server und denselben Speicher. Um optimale Performance zu erreichen, muss die zugrunde liegende Speicherinfrastruktur so ausgelegt sein, dass die verschiedenen Workloads in einer konsolidierten Infrastruktur verarbeitet werden können. Das EMC XtremIO -All-Flash-Array verarbeitet die Effekte der Virtualisierung von I/O-intensiven Datenbank-Workloads effektiv mit beeindruckender zufälliger I/O-Performance und konsistent ultraniedriger Latenz. Dies betrifft OLTP- und OLAP-Workloads gleichermaßen sowie die Konsolidierung mehrerer Workloads auf einer gemeinsamen Speicherplattform. XtremIO bietet ebenfalls eine neue Dimension von Geschwindigkeit und Provisioning-Agilität bei virtualisierten Umgebungen mit platzsparenden Snapshots, Inline- Kopiendeduplizierung, Thin Provisioning und beschleunigtem Provisioning über VMware vstorage APIs for Array Integration (VAAI). Daraus ergeben sich Einsparungen bei der Lizenzierung von Speicher und Datenbanken, eine bahnbrechende Vereinfachung von Speichermanagement und Provisioning sowie neue Möglichkeiten für Echtzeitanalysen und Entwicklungs-/Testzyklen. Lösungsüberblick Die Virtualisierung von Datenbankservern ist eine bewährte Strategie für die Konsolidierung von Datenbanken, aber sie kann auch noch nie dagewesene Herausforderungen bereithalten. Wenn zahlreiche Anwendungen auf weniger physischen Hosts konsolidiert werden, basieren I/O-Workloads auf dem Backend-Speicher in hohem Maße auf dem Zufallsprinzip, da die virtuellen Maschinen physische Ressourcen wie Hostbusadapter (HBAs) gemeinsam nutzen. Das XtremIO-All-Flash-Speicherarray ist darauf ausgelegt, in diesen komplexen, virtualisierten Umgebungen eine sehr hohe und konsistent zufällige I/O- Performance mit der besten Kosten-pro-Datenbank-Bilanz zu erzielen. Diese Lösung demonstriert die Vorteile der Bereitstellung der Oracle Database 11g auf VMware vsphere mit XtremIO-Speicher. Vorteile der Lösung sind unter anderem: Konsolidierte, virtualisierte Oracle-Datenbanken und weitere Anwendungen auf denselben physischen Hosts und demselben Speicher Konsistente Performance und Betriebszeiten für Service-Level-Agreements (SLAs) für Anwendungen 6

7 Anwenderfreundlichkeit und vereinfachte Wachstumsplanung mit XtremIO Optimaler Speicherplatzbedarf für die gesamte Datenbankumgebung, einschließlich sämtlicher Produktionskopien und Kopien für Test/Entw. Wichtige Ergebnisse Diese Lösung zeigt, was XtremIO liefert: Schnelle und einfache Einrichtung, die wenig bis kein Speichertuning erfordert. Zufällige I/Os mit großen Blöcken und hohe Bandbreite für ein großes Data Warehouse mit mehreren Benutzern gleichzeitig Mehr I/Os pro Sekunde (IOPS) und konsistente Latenz für die Skalierung von OLTP-Workloads Konsistente Performance für konsolidierte und virtualisierte Datenbankumgebungen mit hohen zufälligen I/Os Erhebliche Einsparung von Speicherplatz dank der XtremIO-Inline- Deduplizierung Hohe Fehlertoleranz/Schutz für hohe Verfügbarkeit, Clustersysteme wie Oracle Real Application Clusters (RAC) und VMware vsphere High Availability (HA) 7

8 Einführung Zweck Umfang Zielgruppe Dieses White Paper beschreibt eine hochverfügbare und skalierbare Lösung für die Oracle Database 11g, die in einer virtualisierten vsphere-umgebung mit XtremIO-Speicher bereitgestellt wird. Der Umfang des White Paper schließt Folgendes ein: Einführung der Haupttechnologien Beschreibung von Lösungsarchitektur und -design Beschreibung und Überprüfung der Hauptkomponenten und -prozesse Darstellung der wesentlichen geschäftlichen Vorteile der Lösung Dieses White Paper richtet sich an Oracle-DBAs (Datenbankadministratoren), VMware-Administratoren, Speicheradministratoren, IT-Systemarchitekten und technische Leiter, die für die Entwicklung, Erstellung und das Management von Oracle-Datenbanken, -Infrastruktur und -Rechenzentren verantwortlich sind. 8

9 Technologie-Übersicht Übersicht EMC XtremIO Die für diese Lösung verwendeten Haupttechnologien: EMC XtremIO mit VAAI-Unterstützung VMware vsphere VMware vcenter EMC PowerPath /VE Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition Oracle RAC 11g R2 Das XtremIO-Speicherarray ist ein vollständig flashbasiertes System, das auf einer Scale-out-Architektur basiert. Die Grundbausteine des Systems sind die sogenannten X-Bricks, die sich zu einem Cluster zusammenschließen lassen, um Performance und Speicherkapazität nach Bedarf zu erhöhen. Diese Lösung verwendet zwei X-Bricks. XtremIO bietet einen Mehrwert in den folgenden entscheidenden Bereichen: Performance: Unabhängig von der Auslastung des Systems und der aktuellen Speicherplatzausnutzung bleiben Latenz und Durchsatz konsistent, zuverlässig und konstant. Die Latenz innerhalb des Arrays bei einer I/O-Anfrage liegt in der Regel weit unter einer Millisekunde (ms). Abbildung 1 zeigt ein Beispiel des XtremIO Dashboards, das zur Überwachung der Performance verwendet wird. Abbildung 1. XtremIO Dashboard für Speichermanagementanwendungen 9

10 Skalierbarkeit: Das XtremIO-Speichersystem basiert auf einer Scale-out- Architektur. Das System startet mit einem einzelnen X-Brick. Wenn zusätzliche Performance und Speicherkapazität benötigt werden, kann das System durch das Hinzufügen weiterer X-Bricks erweitert werden. Die Performance steigt linear an, d. h., zwei X-Bricks erzielen die doppelte und vier X-Bricks die vierfache IOPS-Performance gegenüber der Konfiguration mit einem einzigen X-Brick. Die Latenz bleibt beim Scale-out des Systems konsistent niedrig. Bei XtremIO-Arrays kann ein Scale-out auf jedes beliebige Performance- oder Kapazitätslevel vorgenommen werden, wie in Abbildung 2 beispielhaft dargestellt wird. Abbildung 2. X-Brick-Skaliereinheiten Datensicherheit: XtremIO verwendet einen proprietären, flashoptimierten Datensicherheitsalgorithmus (XtremIO Data Protection bzw. XDP), der für den Schutz der Daten sorgt und zugleich eine Performance bietet, die jedem bekannten RAID-Algorithmus überlegen ist. Optimierungen von XDP führen darüber hinaus zu einer geringeren Anzahl von Schreibvorgängen auf die zu Datensicherheitszwecken verwendeten Flashmedien. Datenmanagement: XtremIO unterstützt leistungsfähige, platzsparende Snapshots, Inline-Datenreduzierung, Thin Provisioning und eine vollständige VMware vsphere VAAI mit Unterstützung der Protokolle Fibre Channel (FC) und iscsi. Anwenderfreundlichkeit: Speicher-Provisioning ist genauso einfach wie die LUN-Größe anzugeben. Es müssen keine RAID-Gruppen erstellt und keine bestimmten SSDs ausgewählt werden, auf denen die LUN erstellt werden würde, Thin Provisioning oder Deduplizierung muss nicht aktiviert/deaktiviert werden. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt LUN-Provisioning. 10

11 Inhärent ausgeglichene Architektur: Das Scale-out-Design von XtremIO ermöglicht die Nutzung mehrerer Controller, um eine lineare Performance zu liefern, die mit der wachsenden Kapazität im Array steigt. Eines der Hauptziele für das Design von XtremIO war die Aufrechterhaltung einer inhärent ausgeglichenen Architektur das Array sollte stets alle Ressourcen gleichmäßig nutzen. Mit XtremIO ist dies möglich, da der Array-Workload auf alle Controller gleichmäßig verteilt wird, um Hotspots und Back-end-Ausgleichsprozesse zu vermeiden. Die folgenden Vorteile ergeben sich aus den grundlegenden Funktionen von XtremIO: Skalierbare Performance XtremIO ist auf Scale-out ausgelegt, damit zukünftige Performance- und Kapazitätsanforderungen erfüllt werden können, nicht nur bei neuen, sondern auch für schon bereitgestellte Anwendungen. Die Architektur von XtremIO ermöglicht die Steigerung der Performance und Kapazität durch das Hinzufügen von Bausteinen (X-Bricks). Gleichzeitig sind die Verwaltung und die Ressourcenverteilung über das System weiterhin von zentraler Stelle aus möglich. Hohe Verfügbarkeit Die Verhinderung von Datenverlusten und eine Aufrechterhaltung des Service selbst bei mehreren Ausfällen gehören zu den Hauptfunktionen der Architektur von XtremIO. Aus Hardwaresicht stellt keine der Komponenten einen Single-Pointof-Failure dar. Jeder X-Brick verfügt über zwei Netzteile. Das System ist außerdem mit zwei Batteriebackupeinheiten sowie zwei Netzwerk- und Datenports ausgestattet. Sowohl die Stromversorgung als auch die verschiedenen Datenpfade werden kontinuierlich überwacht. Falls es zu einem Ausfall kommt, wird ein Recovery-Versuch oder Failover gestartet. Die Softwarearchitektur ist ähnlich aufgebaut. Alle Daten, die nicht auf den SSDs gespeichert sind, werden an mehreren Speicherorten in sogenannten Journalen aufbewahrt. Jedes Softwaremodul verfügt über sein eigenes Journal, das nicht auf demselben Speicher-Controller aufbewahrt wird. Dieses Journal kann bei unerwarteten Ausfällen zur Wiederherstellung der Daten verwendet werden. Inline-Datenreduzierung XtremIO dedupliziert Daten bei deren Eingang im System automatisch und auf globaler Ebene. Dadurch müssen deutlich weniger Daten auf Flashspeicher geschrieben werden, was die Lebensdauer der Medien verlängert und die Kosten niedrig hält. Die Datenreduzierung erfolgt zudem in Echtzeit und erfordert keine nachträgliche Verarbeitung. Bei XtremIO laufen im Hintergrund keine ressourcenintensiven Prozesse und keine zusätzlichen Lese-/Schreibvorgänge ab (wie sie für eine nachträgliche Deduplizierung erforderlich wären). So wird eine bessere Performance erzielt, die verfügbaren Ressourcen, die dem Host-I/O zugewiesen sind, werden effektiv genutzt und die Flashlebensdauer wird verlängert. XtremIO Snapshot XtremIO Snapshot ist nahtlos in die XtremIO-Arrayarchitektur integriert. Die Snapshot-Implementierung von XtremIO ist komplett metadatengesteuert und nutzt die Datenreduzierungsfunktion des Arrays, damit Daten nie innerhalb des Arrays kopiert werden. XtremIO Snapshot profitiert von den In-Memory-Metadaten und zweiphasigen Metadaten mit dem zusätzlichen Vorteil einer effizienten 11

12 Datenstruktur, die die schnelle Erstellung eines Snapshots unterstützt, der dieselbe Performance liefert wie Produktions-Volumes, sowohl bei Lese- als auch bei Schreibvorgängen, unabhängig vom Umfang oder der Tiefe des Snapshots. Bei den folgenden Datenbankenanwendungen ergeben sich Vorteile durch XtremIO Snapshot: Datenbankbackup Durch die Erstellung von Snapshots der Datenbank- LUNs und das Mounting derselben auf einen dedizierten Backupserver sind die Produktionsserver frei von Backupvorgängen und können die Ressourcen effizient bei der Verarbeitung von geschäftlichen Prozessen einsetzen. Schutz vor der Beschädigung logischer Daten Durch die Erstellung mehrerer Snapshots in kurzen Intervallen können logische Daten aus diesen Snapshots wiederhergestellt werden. Die Erstellung von Snapshots zieht keinen zusätzlichen Verbrauch von Flash oder Metadaten nach sich, außer die Snapshots werden mit eindeutigen Daten ungleich null beschrieben. Dadurch wird den Anwendern eine häufigere und effizientere Erstellung von Snapshots ermöglicht. Schnelles Provisioning von Test-/Entwicklungsumgebungen Die Erstellung und das Mounting des Snapshots von den Produktionsdatenbank-LUNs auf die Test-/Entwicklungsserver ermöglichen das schnelle Provisioning von exakten Kopien der Produktionsdatenbank für Test/Entwicklung und zu weiteren Zwecken. Verlagerung der Verarbeitung Vorgänge, die mit Data Warehouse in Verbindung stehen, wie Extrahieren, Transformieren, Laden (ETL), und beinahe in Echtzeit erfolgende Analysen profitieren von der Erstellung und dem Mounting der Snapshots von den Datenbank-LUNs auf den Server, der nicht in der Produktion eingesetzt wird. Diese Snapshots ermöglichen den schnellen Zugriff auf neue Kopien der Produktionsdaten. Hinweis: Obwohl diese Lösung auf Oracle-Datenbanken ausgelegt ist, beinhaltet die Snapshot-Funktion ebenso Vorteile für Datenbanken von anderen Anbietern und Anwendungen ohne Datenbanken. Unterstützung von VMware VAAI XtremIO ist durch die vsphere VAAI für das Provisioning und Cloning von virtuellen Maschinen, für das Provisioning von virtuellen Maschinenlaufwerken (VMDK) und die Bereitstellung von umfangreichen Virtualisierungsumgebungen vollständig in vsphere integriert. XtremIO liefert beste Performance, Antwortzeiten mit niedriger Latenz und geringe Bereitstellungszeiten bei sämtlichen Optionen für Speicher- Provisioning auf VMDK-Level. XtremIO unterstützt die VAAI-Null-Block-Routine und schreibt Null-Blöcke, damit die Performancenachteile durch das Provisioning von Eager-Zero-Thick (EZT)-Volumes für virtuelle Laufwerke aufgehoben werden. Zusätzlich zur Null-Block-Routine unterstützt XtremIO auch weitere VAAI-Routinen wie XCOPY, ATS, UNMAP und Thin Provisioning. Das führt dazu, dass das XtremIO- System gängige VMware-Speichermanagementaufgaben verlagert und dadurch eine unvorhergesehene Agilität im Rechenzentrum ermöglicht wird: VMFS-Volumes jedweder Größe konfigurieren und schnell formatieren Enorme Datenspeichergrößen für ein vereinfachtes Management nutzen Schnell neue Datenstores erstellen 12

13 Sofort Clones von virtuellen Maschinen und vapps erstellen, Massenbereitstellung hunderter neuer Maschinen innerhalb weniger Minuten Nur XtremIO kann diese Funktionen aufgrund seiner leistungsstarken Kombination aus Inline-Deduplizierung, In-Memory-Metadaten und VAAI-Support unterstützen. Details zu den Funktionen von XtremIO finden Sie in dem White Paper Introduction to the EMC XtremIO Storage Array (Einführung in EMC XtremIO-Speicherarray). VMware vsphere Die Virtualisierungsebene entkoppelt die Anwendung von den zugrunde liegenden physischen Ressourcen. So ergibt sich eine höhere Flexibilität auf der Anwendungsebene, da es keine Ausfallzeiten der Hardware zu Wartungszwecken mehr gibt. Zudem können Änderungen am physischen Aufbau des Systems vorgenommen werden, ohne dass dies Auswirkungen auf die gehosteten Anwendungen hat. In einem Anwendungsbeispiel zur Servervirtualisierung ermöglicht diese Ebene die Verwendung derselben physischen Hardware für mehrere unabhängige virtuelle Maschinen. VMware vsphere ist eine umfassende und robuste Virtualisierungsplattform, die mit dynamischen Ressourcenpools für die Virtualisierung von geschäftskritischen Anwendungen sorgt und so bisher unerreichte Flexibilität und Zuverlässigkeit bietet. Die physischen Ressourcen eines Computers werden durch die Virtualisierung von CPU, RAM, Festplatte und Netzwerk-Controller transformiert. Diese Umwandlung erzeugt voll funktionsfähige virtuelle Maschinen, auf denen isolierte und gekapselte Betriebssysteme und Anwendungen ausgeführt werden. VMware vcenter VMware vcenter ist ein zentrales Managementsystem für die virtuelle VMware- Infrastruktur. Dieses System stellt Ihnen eine einzige Oberfläche für alle Aspekte der Überwachung, des Managements und der Wartung der virtuellen Struktur bereit, auf die Sie von mehreren Geräte aus zugreifen können. Über vcenter lassen sich auch erweiterte Funktionen einer virtuellen VMware- Infrastruktur managen, wie vsphere HA, VMware vsphere Distributed Resource Scheduler (DRS), VMware vmotion und VMware Update Manager. EMC PowerPath/VE Oracle Database 11g Enterprise Edition EMC PowerPath/Virtual Edition (VE) for vsphere liefert Multipathing-Funktionen, die die virtuelle Umgebungen von vsphere optimieren. PowerPath/VE wird als Kernel-Modul auf dem VMware ESXi-Host installiert und funktioniert als MPP (Multipathing-Plug-in), das erweiterte Pfadmanagementfunktionen und Lastenausgleichsfähigkeiten für ESXi-Hosts bereitstellt. Die Oracle Database 11g Enterprise Edition bietet Performance, Skalierbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit mit einer Auswahl an Cluster- oder Einzelservern mit Windows, Linux oder UNIX. Die Oracle Database 11g Enterprise Edition unterstützt bereits enthaltene oder gegen einen Aufpreis als Option verfügbare erweiterte Funktionen, die von der Oracle Database 11g R2 Standard Edition nicht unterstützt werden. Dazu zählen Sicherheitsfunktionen wie Virtual Private Database und Data-Warehousing-Optionen wie Partitionierung und erweiterte Analysen. 13

14 Oracle RAC 11g R2 In der Oracle Database 11g R2 kombiniert die Oracle Grid-Infrastruktur Oracle ASM (Automatisches Speichermanagement) und die Oracle Clusterware getrennt von der Datenbanksoftware in einem einzigen Satz Binärdateien. Diese Infrastruktur stellt nun alle Cluster- und Speicherservices bereit, die zur Ausführung einer Oracle RAC-Datenbank erforderlich sind. Oracle ASM Oracle ASM ist ein integriertes, clusterbezogenes Datenbankdateisystem sowie ein Datenträgermanager. ASM-Dateisystem- und Volume-Managementfunktionen sind im Oracle-Datenbankkernel integriert. Oracle ASM wurde in Oracle RAC 11g R2 zudem um die Unterstützung von OCR (Oracle Cluster Registry) und Voting- Dateien erweitert, die innerhalb von ASM-Datenträgergruppen platziert werden. Oracle Clusterware Oracle Clusterware ist eine portable Clustermanagementlösung, die in die Oracle- Datenbank integriert ist. Oracle Clusterware stellt die Infrastruktur bereit, die zur Ausführung von Oracle RAC, einschließlich Clustermanagement- und Hochverfügbarkeitsservices, erforderlich ist. Damit ist es auch möglich, Anwendungen von einem anderen Anbieter als Oracle über den Cluster hinweg hochverfügbar zu machen. 14

15 Lösungsarchitektur Übersicht Dieser Abschnitt beschreibt die Lösungsarchitektur. Die Lösung bietet ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis für geschäftskritische Anwendungen in Oracle-Umgebungen. Die Oracle-Datenbank wird als virtualisierte RAC-Datenbank mit vier Nodes auf einem XtremIO-Speicherarray bereitgestellt, das aus zwei XtremIO X-Bricks besteht. Architekturdiagramm Abbildung 3 zeigt das Layout der Lösung. Abbildung 3. Lösungsarchitektur Die Architektur setzt sich aus folgenden Ebenen zusammen: Datenverarbeitungsebene: Besteht aus vier Servern, die insgesamt 32 Kerne mit 2,9-GHz-Prozessoren und 2 TB RAM nutzen. Der Rackmontierte Server ermöglicht einen leistungsfähigen, konsolidierten, virtualisierten Ansatz für die Oracle-Infrastruktur, der für eine flexible Bereitstellung sorgt, ohne Änderungen an den Anwendungen vornehmen zu müssen. 15

16 Netzwerkebene: Enthält zwei IP-Switches und zwei SAN-Switches der Director-Klasse, die wir 1 so konfiguriert haben, dass sie eine aktive Bandbreite von 108 GB/s bereitstellen. Die SAN-Schalter sind für die Bereitstellung in Speichernetzwerken ausgelegt, die virtualisierte Rechenzentren und Enterprise-Clouds unterstützen. Speicherebene: Besteht aus zwei X-Brick-Arrays (12U) mit 14,94 TB nutzbarer physischer Kapazität. Die Server werden mit vsphere installiert und als VMware ESXi-Cluster konfiguriert. Vier virtuelle Maschinen werden auf diesem ESXi-Cluster erstellt, auf dem eine Oracle RAC-Datenbank mit vier Nodes vorhanden ist. Wir haben die Performance mit der separaten Ausführung von OLTP- und Data Warehouse (DW)-Workloads auf der Oracle RAC-Datenbank überprüft. Hardwareressourcen In Tabelle 1 werden die für diese Lösung verwendeten Hardwareressourcen aufgelistet. Tabelle 1. Hardwareressourcen Hardware Anzahl Konfiguration Speicherarray 1 XtremIO-Array, bestehend aus zwei X-Bricks Server 4 8 Kerne, 2,9-GHz-Prozessoren, 512 GB RAM, einschließlich: 1 x 1-Gbit-Ethernet (GbitE)-Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) 1 x 10-GbitE-NIC LAN-Switche 2 10-GbitE SAN-Switche 2 FC Softwareressourcen In Tabelle 2 werden die für diese Lösung verwendeten Softwareressourcen aufgelistet Tabelle 2. Softwareressourcen Software Version Hinweise VMware vsphere 5.0 Hypervisor, hostet alle virtuellen Maschinen VMware vcenter 5.1 vsphere-manager Red Hat Enterprise Linux 6.3 Betriebssystem für Datenbankserver Oracle Database 11g Release 2 Oracle Grid Infrastructure 11g Release 2 Enterprise Edition Enterprise Edition Datenbank Clusterware mit ASM für Volume- Management 1 In diesem White Paper bezieht sich wir auf das EMC Solutions Engineering-Team, das die Lösung validiert hat. 16

17 Software Version Hinweise Silly Little Oracle Benchmark (SLOB) 2 OLTP-Benchmarktool XIOS 2.2 SP3 XtremIO-Betriebssystem 17

18 Speicherebene: EMC XtremIO Clusterdesign EMC XtremIO basiert auf einem flashoptimierten Scale-out-Clusterdesign, das Kapazität und Perfomance linear hinzufügt, um die Anforderungen an den Speicher zu erfüllen. Jeder X-Brick verfügt über hochverfügbare, vollständige Aktiv-Aktiv-Speicher-Controller ohne Single-Point-of-Failure. Ein vorhandenes System kann um zusätzliche X-Bricks erweitert werden, die über einen redundanten, hochverfügbaren, Netzwerkbackbone mit extrem niedriger Latenz miteinander verbunden werden. In solch einem System ist die Performance linear skalierbar, während die Latenz konsistent niedrig bleibt. Das XtremIO-Betriebssystem (XIOS) managt Speichercluster und stellt folgende Funktionen bereit: Ermöglicht gleichmäßiges Laden aller Solid-State-Laufwerke (SSDs) im Cluster, um die beste Performance und die längste Lebensdauer zu liefern, die für hochvolumige Workloads während der gesamten Lebensdauer des Arrays erforderlich sind. Komplexe Konfigurationsschritte wie bei herkömmlichen Arrays müssen nicht mehr durchgeführt werden. Die Festlegung der RAID-Level, die Bestimmung der Dimensionen von Laufwerksgruppen, die Festlegung von Caching-Richtlinien, die Definition von Stripe-Breiten, die Erstellung von Aggregaten oder die Durchführung irgendeiner anderen manuellen Konfiguration ist nicht erforderlich. Volumes werden automatisch und optimal konfiguriert und die I/O- Performance bei bestehenden Volumes und Datasets verbessert sich automatisch, wenn ein Scale-Out für ein Cluster erstellt wird. Inline- Datenreduzierung Das XtremIO-All-Flash-Array führt eine Inline-Datendeduplizierung auf Grundlage eines Algorithmus durch, mit dem jeder auf dem Array gespeicherte Datenblock dahingehend überprüft wird, ob der Inhalt bereits vorhanden ist. Als Ergebnis wird jeder Speicher-I/O bei Aufnahme in Echtzeit dedupliziert und nur eindeutige Blöcke werden in den Flashspeicher geschrieben. Zusätzlich verbessert die Deduplizierung auf XtremIO die Performance, da die SSD-I/O-Zyklen nicht dazu verwendet werden müssen, duplizierte Blöcke zu beschreiben oder nicht deduplizierte Daten zu verarbeiten. Dadurch steht die maximale I/O- Kapazität für die Anforderungen des Hosts zur Verfügung. Wenn der Archivprotokollmodus aktiviert ist, werden die Wiederholungsdaten über den Archivierungsprozess von dieser Online-Wiederholungsprotokolldatei in den Zielspeicherort der Archivprotokolldatei kopiert, sobald die Online- Wiederholungsprotokolldatei vollständig ausgefüllt ist. Das ausgefüllte Wiederholungsprotokoll ist nicht für Schreibvorgänge durch den Protokollschreibvorgang verfügbar, ehe die Archivierung abgeschlossen ist. Da das Archivprotokoll eine exakte Kopie des Online-Wiederholungsprotokolls ist, führt das Array keine physischen I/O-Schreibvorgänge auf die Back-end-SSDs durch; stattdessen werden Aktualisierungen auf In-Memory-Pointers gesendet und der Schreibvorgang wird sofort abgeschlossen. Nachdem die Online-Wiederholungsprotokolldatei, die archiviert werden soll, vom Log Writer (LGWR) mit neuen Wiederholungsdaten beschrieben wird, wird der In- Memory-Pointer der Online-Wiederholungsprotokolldatei aktualisiert und führt zu den neu zugewiesenen physischen Wiederholungsblöcken, in denen die neu geschriebenen Wiederholungsdaten gespeichert werden. Der In-Memory-Pointer 18

19 der archivierten Wiederholungsprotokolldatei ist intakt. Daher werden die physischen Blöcke, die von der archivierten Wiederholungsprotokolldatei belegt sind, verwendet, solange sie im Archivprotokoll-Speicherort vorhanden sind. XtremIO ermöglicht auch eine Zwischenspeicherung mit Deduplizierungserkennung. Blöcke, die im Cache gespeichert sind, können für jede logische Referenz auf diese Blöcke bereitgestellt werden. Die Zwischenspeicherung mit Deduplizierungserkennung verringert in Kombination mit Inline-Deduplizierung Latenzen bei der Verarbeitung von komplexen Situationen erheblich, z. B. beim gleichzeitigen Hochfahren mehrerer virtueller Maschinen, und ermöglicht dadurch konsistenten Datenzugriff in weniger als einer Millisekunde. Thin Provisioning Fehlerschutz Zusätzlich zur hohen Performance bietet XtremIO Thin Provisioning. Dadurch werden den Anwendungen je nach Bedarf die erforderlichen Kapazitäten zugewiesen, ohne spätere Rückgewinnungsvorgänge oder Auswirkungen auf die Array-Speicher-I/O-Performance. Thin Provisioning auf XtremIO ist zudem granular, d. h. Kapazitäten werden in Blöcken zugewiesen, was für die sparsame Verwendung von Flashspeicherkapazitäten sorgt. Dieser Vorgang ist analog zur Verwendung von I/O-Blockgrößen bei vsphere. XtremIO bietet Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit mit vollständig redundanten Komponenten sowie die Fähigkeit, den Ausfall von Komponenten zu tolerieren, ohne dass das Risiko eines Serviceausfalls besteht. XtremIO umfasst die folgenden Fehlerschutzfunktionen: Zwei Netzteile für Controller und Disk Array Enclosures (DAEs), damit die Services von Controller/DAE auch bei Ausfall eines Netzteils noch ausgeführt werden Redundante Aktiv-Aktiv-Controller, um den Ausfall von Controllern zu kompensieren Redundante SAS (Serial-Attached SCSI)-Verbindungsmodule in den DAEs Redundante Kommunikationsverbindungen zwischen den Controllern Mehrere Hostverbindungen mit Multipath-Funktionen, um Ausfälle von Pfaden zu kompensieren XDP zur Kompensation mehrerer SSD-Ausfälle Mehrere Verfahren, um für die Integrität ein- und ausgehender Daten zu sorgen Dieses Fehlertoleranzdesign ist optimal für die Bereitstellung hochverfügbarer Clustersysteme wie Oracle RAC 11g. Skalierbarkeit XtremIO-Speichercluster unterstützen ein vollständig verteiltes Scale-out-Design, das eine lineare Steigerung von Kapazität und Performance ermöglicht und so für eine agilere Infrastruktur sorgt. Bei XtremIO wird ein Bausteinkonzept verfolgt, bei dem das Array mit zusätzlichen X-Bricks skaliert wird. XtremIO ermöglicht den Hostzugriff über N-Wege-Aktiv-Aktiv-Controller und damit die lineare Skalierung von Performance und Kapazität für die vereinfachte Unterstützung von wachsenden virtualisierten Umgebungen. Mit der steigenden Kapazität im Array wird also auch die Performance durch das Hinzufügen von Speicher-Controllern mit konsistenter Latenz verbessert. 19

20 In-Memory- Metadatenvorgänge Der XtremIO-Cluster verteilt Metadaten gleichmäßig auf alle Speicher-Controller und behält die Metadaten während der Laufzeit im Arbeitsspeicher. Metadaten werden auf der SSD gespeichert, damit das Array Fehler und Stromausfälle tolerieren kann, im Normalbetrieb verbleiben Metadatenabfragen jedoch im Arbeitsspeicher. Dies ist nur möglich, da die Metadatentabellen segmentiert und gleichmäßig auf alle Speicher-Controller verteilt werden. Im Gegensatz dazu würde ein Design mit zwei Controllern vermutlich nicht genug RAM aufweisen, um sämtliche Metadaten im Arbeitsspeicher zu speichern. Dies würde die Auslagerung von Metadaten in großen Mengen auf den Flashspeicher erforderlich machen, was wiederum negative Auswirkungen auf die Performance hätte. Die XtremIO-In-Memory-Metadaten bieten gemeinsam mit dem einzigartigen Inline-Deduplizierungsmodell noch nie dagewesene Funktionen in virtualisierten Rechenzentren. XtremIO- Managementserver Mit dem XtremIO-Managementserver (XMS) können Sie Ihr System steuern und managen. XMS-Funktionen umfassen: Initialisierung und Formatierung neuer Systeme Überwachung von Systemintegrität und -ereignissen Überwachung der Systemperformance Erfassung von Performancestatistiken in einer Verlaufsdatenbank Bereitstellung von GUI- und CLI-Services für Kunden Implementierung von Prozessen für Volume-Management und Datensicherheit Wartung (Stoppen, Starten und Neustarten) des Systems Der Zugriff auf XMS erfolgt über die anwenderfreundliche GUI XtremIO Storage Management Application (XSMA). Die Verbindung zu den Managementports auf den X-Brick-Speicher-Controllern wird über TCP/IP aufgebaut. Der XtremIO-Cluster wird bei den Speichervorgängen von einem getrennten XMS nicht beeinträchtigt. XMS wird als virtuelle Maschine in der Managementumgebung des Systems bereitgestellt, die auf einem VMware-HA-Cluster aufgebaut ist. Das heißt, dass die virtuelle XMS-Maschine im Falle eines Ausfalls schnell neu gestartet werden kann. Wenn Sie in Ihrer Umgebung nicht über Virtualisierung verfügen, kann ein physischer Server als XMS fungieren. Speicherkonfiguration Bei dieser Lösung wird das XtremIO-Array mit zwei X-Bricks bereitgestellt, die miteinander über eingebaute, redundante 40-Gbit/s-QDR-InfiniBand-Switche verbunden sind und für eine Back-end-Verbindung zwischen den Speicher- Controllern sorgen. So ist das Netzwerk garantiert hochverfügbar mit extrem niedriger Latenz. Das XtremIO-Array in diesem Test enthält fünfzig 400-GB-SSDs, die mit XDP konfiguriert sind, um eine physische Kapazität von 14,94 TB zu erreichen, wie in Abbildung 4 dargestellt. 20

21 Abbildung 4. XtremIO-GUI Speichersteuerung Speicherdesign Beim herkömmlichen Speicherdesign für Oracle Database werden mehrere RAID- Gruppen von verschiedenen Laufwerkstypen erstellt, mit jeweils unterschiedlichen Schutzlevels und verteilt auf mehrere Controller. Bei XtremIO befinden sich sämtliche Laufwerke unter XDP-Schutz und im Array befindliche Daten werden automatisch auf die X-Bricks verteilt, um eine konsistente Performance und gleichmäßige Beanspruchung des Flashspeichers zu ermöglichen. Üblicherweise erzeugen Datenbanken zwei Typen von I/O: zufällige und sequenzielle I/O-Operationen. Bei XtremIO werden diese gleich behandelt, wenn die Daten zufällig erfasst und ausgeglichen über das Array verteilt werden. Für diese Lösung ist die Volume-Größe auf Grundlage der Datenverwendung standardisiert, wie in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3. Oracle-Speicherdesign auf XtremIO X-Bricks Zweck des Volume Größe (GB) Oracle ASM-Laufwerke für Datendateien 700 Oracle ASM-Laufwerke für Wiederholungsprotokolle 40 Oracle ASM-Laufwerke für Servicedateien für den Cluster (Dateien für Oracle Cluster Registry und Voting Disks) Oracle ASM-Laufwerke für Oracle ACFS (Automatic Storage Management Cluster File System) zum Laden der Datendateien

22 Für die OLTP-Datenbank wurden Volumes erstellt und den ESXi-Servern zur Verwendung mit Oracle Database 11g zur Verfügung gestellt, wie in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4. Volume-/LUN-Zuweisung für OLTP-Datenbank Name des Ordners Größe des Volume (GB) Anzahl von Volumes ASM- Laufwerksgruppe ASM- Laufwerks- Anzahl von Gruppenredundanz Initiatorgruppen Data DATA Extern 4 Log REDO Extern 4 CRS CRS Extern 4 LUN-Provisioning LUN-Provisioning ist mit XtremIO einfach und direkt. Sie können LUNs erstellen und den Servern mit nur wenigen Klicks in der Managementkonsole des XtremIO- Arrays zur Verfügung stellen. In den folgenden Schritten wird erklärt, wie Sie LUNs erstellen und diese den Initiatoren zuordnen. 1. Rufen Sie in der Managementkonsole des XtremIO-Arrays das Tag Configuration auf, klicken Sie auf Add, geben Sie im Pop-up-Fenster Name und Größe der LUNs ein und klicken Sie auf Next, wie in Abbildung 5 dargestellt. Abbildung 5. Erstellung der LUNs starten, Name und Größe der LUNs angeben 2. Wählen Sie für die LUNs einen übergeordneten Ordner aus und klicken Sie auf Finish, wie in Abbildung 6 dargestellt. 22

23 Abbildung 6. Festlegen des Ordners für die LUNs 3. Wählen Sie die neu erstellten LUNs und die Initiatorgruppen aus und klicken Sie auf Map All, wie in Abbildung 7 dargestellt. Abbildung 7. LUNs den Initiatorgruppen zuordnen 4. Klicken Sie auf Apply. Alle erstellten LUNs werden den Initiatorgruppen zugewiesen, wie in Abbildung 8 dargestellt. Abbildung 8. Anwenden der LUN-Zuordnungskonfiguration 5. Nachdem die neu erstellten LUNs den Initiatoren zugeordnet wurden, müssen Sie die Speicheradapter auf den EXSi-Hosts neu einlesen, damit die LUNs für sie sichtbar sind. 23

24 In Abbildung 9 werden die Volumes Data11 bis Data18 unter dem Ordner Data gruppiert. Diese Volumes enthalten die ASM-Laufwerksgruppe +DATA für die OLTP-Datenbank. Bei dieser Lösung enthält eine einzige Initiatorgruppe einen einzigen physischen Server und dessen FC-Ports. Das Volume Data11 ist als LUN verfügbar und wird allen vier Initiatorgruppen zugeordnet. Abbildung 9. XtremIO-GUI-Volume/-LUN den Servern zuordnen Bei der DW-Datenbank werden die Volumes erstellt und in Ordnern gruppiert, wie aus Tabelle 5 ersichtlich wird. Jedes Volume wird den Initiatorgruppen in Abbildung 9 als LUN angezeigt. Tabelle 5. ASM-Laufwerksgruppendesign für DW-Datenbank Name des Ordners Größe des Volume (GB) Anzahl von Volumes ASM- Laufwe rksgru ppe ASM- Laufwerksgr uppenredun danz Anzahl von Initiatorgrup pen DWDATA DATA Extern 4 DWLog REDO Extern 4 DWCRS CRS Extern 4 DWACFS CSV Extern 4 24

25 Netzwerkebene Übersicht Best Practices für SAN Best Practices für IP-Netzwerke Best Practices für vsphere- Netzwerke In diesem Abschnitt werden kurz die Best Practices beschrieben, die bei dieser Lösung für die SAN- und IP-Netzwerkkonfiguration sowie für die Netzwerkkonfiguration eines ESXi-Servers angewandt werden. Wenn Sie eine virtualisierte Clusterlösung wie Oracle RAC bereitstellen, empfiehlt EMC Ihnen, dass Sie beim Design Ihres Netzwerks bezüglich der Fehlertoleranz sowohl die Berechnungs- als auch die Netzwerkredundanz berücksichtigen. EMC empfiehlt, die folgenden Best Practices für SANs zu berücksichtigen: Verwenden Sie mehrere HBAs auf den ESXi-Servern und zwei SAN- Switches, um mehrere Pfade zwischen den Hosts und dem XtremIO- Cluster bereitzustellen. Verlegen Sie die FC-Ports von den Datenbankservern auf die Ports auf den XtremIO X-Bricks für hohe Verfügbarkeit und Performance. Setzen Sie Software für Pfadmanagement und dynamisches Multipathing auf den Hosts ein, z. B. PowerPath/VE, um ein Failover auf alternative Pfade und Lastenausgleich zu ermöglichen. Wenn Sie keine Software für Pfadmanagement und dynamisches Multipathing einsetzen, empfehlen wir Ihnen die Konfiguration von Aktiv- Aktiv-Multipathing mit Ringverteilung der Daten für die Auswahlrichtlinie der Pfade bei ESXi-Hosts. EMC empfiehlt, die folgenden Best Practices für IP-Netzwerke zu berücksichtigen: Verwenden Sie mehrere Netzwerkkarten und Switches, um Netzwerkredundanz zu erreichen. Verwenden Sie 10-GbitE für die Netzwerkverbindung, falls verfügbar. Setzen Sie virtuelle LANs ein, um Geräte logisch zu gruppieren, die sich auf unterschiedlichen Netzwerksegmenten oder in Subnetzwerken befinden. Aktivieren und konfigurieren Sie in der gesamten physischen oder virtuellen Spindel Jumbo Frames 2 für 10-GbitE-Netzwerke. Netzwerke in virtuellen und physischen Umgebungen erfordern dieselben Konzepte und viele der Best Practices gelten für beide Umgebungen. Allerdings müssen bei der Virtualisierung für die Datenverkehrssegmentierung, die Verfügbarkeit und den Durchsatz zusätzliche Aspekte in Betracht gezogen werden. Diese Lösung ist auf das effiziente Management mehrerer Netzwerke und der Redundanz von Netzwerkadaptern auf ESXi-Hosts ausgelegt. Folgende Best- Practice-Richtlinien gilt es besonders zu beachten: Isolieren Sie aus Sicherheitsgründen den Infrastrukturdatenverkehr vom Datenverkehr der virtuellen Maschinen. Setzen Sie paravirtualisierte Netzwerkadapter aus der VMXNET- Produktreihe ein. 2 MTU-Größen (Maximum Transfer Unit) von über Byte werden als Jumbo Frames bezeichnet. Für Jumbo Frames ist Gigabit-Ethernet in der gesamten Netzwerkinfrastruktur erforderlich, einschließlich Servern, Switches und Datenbankservern. 25

26 Verbinden Sie physische Netzwerkkarten zur Verbesserung der Netzwerkredundanz und der Performance. Sie können beispielsweise jeweils zwei physische NICs pro Server/vSwitch verwenden und jede physische NIC mit separaten physischen Switches verbinden. Weitere Informationen zur Netzwerkverbindung mit vsphere finden Sie in VMware vsphere Networking (VMware vsphere-netzwerk). 26

27 Datenverarbeitungsebene Übersicht Die Auswahl einer Serverplattform für eine virtualisierte Infrastruktur basiert auf der Kompatibilität der Plattform und den technischen Anforderungen der Umgebung. In Produktionsumgebungen müssen die Server folgende Voraussetzungen erfüllen: Ausreichend Kerne und Arbeitsspeicher zur Unterstützung der erforderlichen Anzahl und des erforderlichen Workloads der virtuellen Maschinen Ausreichende Konnektivität für Ethernet und FC zur Bereitstellung von redundanter Konnektivität zu den IP- und Speichernetzwerkswitchen Ausreichend Kapazität zur Vermeidung von Serverausfällen und zur Unterstützung von Failover für die virtuellen Maschinen In dieser Testumgebung verwendeten wir vier physische Server, die als vsphere HA-Cluster konfiguriert waren und auf jedem war ein vsphere ESXi-Server vorhanden. Anschließend konfigurierten wir vier virtuelle Maschinen zur Bereitstellung einer virtuellen Oracle RAC-Datenbank mit vier Nodes. Oracle Database 11g R2 und nachfolgende Versionen werden vollständig unterstützt, wenn diese über die vsphere ESXi-Technologie 3 bereitgestellt werden. Dies beinhaltet die Bereitstellung einer Oracle RAC-Konfiguration. Rechen- und Speicherressourcen EMC empfiehlt, dass Sie die folgenden Best Practices für VMware- Rechenressourcen gemäß Oracle Databases on VMware Best Practices Guide (Best-Practices-Leitfaden zu Oracle-Datenbanken auf VMWare) implementieren: Verwenden Sie Non-Uniform Memory Access (NUMA) auf den ESXi-Servern, eine Computerarchitektur, bei der mit weniger Verzögerung auf einen Arbeitsspeicher zugegriffen wird, der sich in der Nähe eines bestimmten Prozessors befindet, als auf einen weiter vom Prozessor entfernten Speicher. Der Arbeitsspeicher der virtuellen Maschine (vram) sollte weniger oder die gleiche Kapazität aufweisen wie der lokale Speicher, auf den der NUMA-Node (Prozessor) zugreift. Installieren Sie VMware-Tools, z. B. Dienstprogramme zur Steigerung der Performance des Gastbetriebssystems der virtuellen Maschine und zum Verbessern des Managements von virtuellen Maschinen. Der vram sollte mindestens die doppelte Größe des Oracle System Global Area (SGA) aufweisen. Konfigurieren Sie den reservierten Speicher der virtuellen Maschinen so, dass er mindestens die Größe des Oracle SGA und des Betriebssystem- Overhead aufweist. Verwenden Sie mehrere paravirtualisierte SCSI (PVSCSI)-Controller für die virtuellen Maschinen der Datenbank. Der Einsatz von mehreren virtuellen SCSI- Controllern ermöglicht die parallele Ausführung mehrerer I/O-Vorgänge innerhalb des Gastbetriebssystems. Konfigurieren Sie den PVSCSI-Controller für die Laufwerke, mit denen die Datenbank-Datendateien gespeichert werden. 3 In My Oracle Support Doc ID (My Oracle Support, Referenzdokument Nr ) wird die Support-Richtlinie für VMware von Oracle dargelegt. 27

28 Isolieren Sie den I/O-Datenverkehr des Oracle-Wiederholungsprotokolls durch separate virtuelle SCSI-Controller vom I/O-Datenverkehr der Datendateien. Eine bewährte Vorgehensweise wäre in diesem Fall, einen Controller für das Betriebssystem und Auslagerungsdatei-LUNs zu verwenden, einen anderen Controller für die Datenbank- Wiederholungsprotokolldatei-LUNs und einen weiteren Controller für die Datenbank-Datendatei-LUNs. Konfigurieren Sie HugePages im Gastbetriebssystem. Die Verwendung von HugePages führt zu verringertem Speichermanagement-Overhead und erhöhter Hypervisor-Performance. Mit der Erhöhung der Warteschlangentiefe für den HBA- und den SCSI- Controller können Sie auch die Anzahl der parallelen I/O-Vorgänge auf dem Speicherarray erhöhen. Weitere Informationen über die Anpassung der Warteschlangentiefe finden Sie in VMware Knowledge Base article (Artikel aus der VMware-Wissensdatenbank). Virtualisierung Netzwerkvirtualisierung Auf jedem ESXi-Server haben wir zwei Standard-vSwitche mit einer gemeinsamen Konfiguration erstellt, wie aus Tabelle 6 ersichtlich wird. Tabelle 6. Name vswitch0 vswitch1 vswitch-konfiguration Zweck Management und öffentlicher Datenverkehr der virtuellen Maschine Fehlertoleranzkonfiguration für Oracle RAC-Verbindung Mithilfe des leistungsfähigen VMXNET3-Treibers haben wir jeder virtuellen Maschine zwei vnics (1-GbitE und 10-GbitE) zugewiesen. Dabei wurde der 1- GbitE-vNIC dem vswitch0 zur Bereitstellung von öffentlichem Datenverkehr zugeordnet und der 10-GbitE-vNIC dem vswitch1 zur Bereitstellung von Oracle RAC-Verbindungsdatenverkehr. Konfiguration der Vorlagen für virtuelle Maschinen VMware-Vorlagen minimieren die Bereitstellungszeit und automatisieren die sich wiederholenden Installations- und Konfigurationsaufgaben, die für jede benötigte virtuelle Maschine ausgeführt werden müssen. Die Vorlage ermöglicht Ihnen die Bereitstellung einer virtuellen Maschine mit vorkonfiguriertem Betriebssystem und vorkonfigurierten Anwendungsbenutzern sowie einer Software, die konfiguriert und nach minimalen Eingriffen des Benutzers einsatzbereit ist. In vcenter gespeicherte Anpassungsspezifikationen vereinfachen die Einführung virtueller Maschinen. Diese Vorlagen können von einem Bereitstellungsassistenten, einem Automatisierungstool oder einem Skript verwendet werden, um Servereinstellungen (wie Servername, Zeitzone und Netzwerkkonfiguration) automatisch vor dem Aufbau der neuen virtuellen Maschine zu erstellen oder zu ändern. 28

29 Konfigurieren Sie die Vorlage für die virtuelle Maschine gemäß den Anforderungen und Voraussetzungen für die Oracle-Software in Tabelle 7 im vsphere-client. Tabelle 7. Komponente CPU Konfiguration der Vorlagen für virtuelle Maschinen Beschreibung 8 CPUs für OLTP Workload Arbeitsspeicher 128 GB Betriebssystem Red Hat Enterprise Linux Server Release 6.3 Kernel Virtuelle Netzwerkschnittstellen Betriebssystembenutzer (Benutzer erstellt und Passwort eingerichtet) Betriebssystemgruppen Software vorinstalliert RPM-Pakete installiert (Voraussetzung für Oracle) Festplattenkonfiguration el6 Eth0: Öffentliches/Management-IP-Netzwerk Eth1: Dediziert für Clusterverbindungen Benutzername: oracle Benutzer-ID:1101 Gruppe: oinstall Gruppen-ID:1000 Gruppe: Datenbankadministratoren Gruppen-ID:1031 Oracle Grid-Infrastruktur (für eigenständige Server) Oracle-Datenbank Gemäß Oracle-Installationshandbuch Virtuelles 128-GB-Laufwerk für Root, /tmp, den Auslagerungsbereich und Binärdateien der Oracle 11g R2-Datenbank Die Festplatte für den Datenbankspeicher wurde nach der Bereitstellung der virtuellen Maschinen als RDM (Raw Device Mapping) hinzugefügt. Zugriff auf die Speichergeräte ermöglichen Auf jeder virtuellen Maschine haben wir die LUNs für den Datenbankspeicher aus dem XtremIO-Array als RDM hinzugefügt und zum I/O-Ausgleich über die PVSCSI- Controller verteilt, wie in Abbildung 10 dargestellt. 29

30 Abbildung 10. Festplattenkonfiguration in der virtuellen Maschine Wir haben auf den SCSI-Controllern für SCSI Bus Sharing den Parameter Physical festgelegt, damit virtuelle Maschinen über ESXi-Server direkten und gemeinsamen Zugriff auf die Raw-LUNs haben, wie in Abbildung 11 dargestellt. Abbildung 11. Einstellungen für SCSI Bus Sharing 30

31 Oracle-Datenbank Übersicht Für diese Lösung erstellten wir auf vsphere eine virtualisierte Oracle OLTP RAC- Datenbank mit vier Nodes und eine DW-Datenbank, die beide sowohl Oracle ASM als auch Oracle ACFS verwenden. Bei Oracle Database 11g sind Oracle ASM und Oracle Clusterware in die Oracle Grid-Infrastruktur integriert. ACFS ermöglicht durch die Bereitstellung eines robusten, Extent-basierten Protokollierungsdateisystems zu allgemeinen Zwecken die Erweiterung von ASM. Bei dieser Lösung verwendeten wir ASM zur Speicherung der Datenbankdateien und AFCS zur Speicherung der CSV (Comma- Separated Values)-Dateien für den Datenladetest. In Abbildung 12 werden die Oracle-OLTP-RAC-ASM-Instanzen dargestellt. Abbildung 12. Oracle ASM-Instanzen Hinweis: Bei der für den OLTP- oder DW-Test verwendeten Datenbank wurde die Archivprotokollierung bei der Konfiguration deaktiviert, um eine optimale Performance zu erreichen. OLTP-Datenbankspeicherdesign Wie in Tabelle 4 auf Seite22 zu sehen ist, wurden drei ASM-Laufwerksgruppen zur Speicherung der relevanten Datenbankdateien verwendet. Dazu gehören Datendateien, Steuerungsdateien, Online-Wiederholungsprotokolldateien, Voting-Disk-Dateien, CRS-Dateien und temporäre Dateien. Für die ASM-Laufwerksgruppen wurde externe Redundanz verwendet und für die übrigen Attribute der ASM-Laufwerksgruppe wurden die Standardeinstellungen verwendet. Bei der Erstellung der DATA- und REDO-Laufwerksgruppen wurde das Attribut der Sektorgröße auf 4 KB eingestellt, um die I/O-Performance auf dem XtremIO-Speicher zu maximieren. Die Blockgröße der Online- Wiederholungsprotokolldateien wurde ebenfalls auf 4 KB eingestellt, damit diese der Sektorgröße der REDO-Laufwerksgruppe entspricht. 31