Database Benchmark. Dozent: Prof. Bernhard Wyss Student: Carla Santoro. Projektarbeit 2005/2006, Abteilung Informatik

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1 Database Benchmark Dozent: Prof. Bernhard Wyss Student: Carla Santoro Projektarbeit 2005/2006, Abteilung Informatik

2 Im Rahmen dieser Projektarbeit habe ich mich intensiv mit Linux-SUSE, Oracle 10g und dem TPC-H Benchmark befasst. Dadurch konnte ich mich auf meinen bevorzugten Gebieten, Linux-Systeme und Datenbanken, weiterentwickeln und darf auf eine interessante und lehrreiche Zeit zurückblicken. Ich möchte mich an dieser Stelle bei Herrn Prof. Bernhard Wyss bedanken, dass ich diese Projektarbeit durchführen durfte, er mich bei allen Problemen unterstütze und mir einiges über Datenbanken beigebracht hat.

3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Management Summary Projektziel Grundlagen TPC-H Benchmark Testumgebung Queries Ergebnis ORACLE-Datenbanksystem Aufbau Werkzeuge SUSE LINUX und Windows XP Client SUSE LINUX Windows XP Home Edition 2002 SP Einrichten der Testumgebung Installation von SUSE Installation von Oracle Datenbank erstellen Benutzer und Tablespace anlegen Tabellen erzeugen mit DBGEN Load Indizes erstellen Testen Pro*C EmbeddedSQL Programme erstellen Parameter erzeugen mit QGEN Tests Resultate Tuning Explain-Plan Statistik Optimizer Hints Schluss Ausblick

4 Inhaltsverzeichnis A. Resultate 50 A.1. Übersicht über alle Resultate A.2. Einzelne Versionen mit Graphik B. Datenbank 51 B.1. Tabellen und Indizes kreieren B.2. Importieren der Daten B.3. Logfiles der Tabellen B.4. Parameter der Datenbank C. Queries 52 C.1. Quellcode der Queries 1 bis C.2. Buildprotokoll eines Programmes C.3. Einzelne Dateien mit Resultaten D. Tuning 53 D.1. Explain-Plans E. TPC-H 54 E.1. Top Ten TPC-H E.2. Readme zu DBGEN/QGEN E.3. Generierte Parameter

5 1. Einleitung 1. Einleitung Um die Leistung unterschiedlicher Systeme im Bezug auf Eigenschaften wie Anfragezeit und Performance vergleichen zu können, müssen die zu vergleichenden Datenbank-Systeme standardisierten Tests unterzogen werden, was auch Benchmarking genannt wird. Oracle ist ein mächtiges Datenbank-System und wird sehr oft eingesetzt. Aus diesem Grund war es auch meine erste Wahl. Dasselbe gilt für den TPC-H Benchmark, er ist vor allem im kaufmännischen Bereich von Bedeutung. Da es beim Testen von Datenbank-Benchmarks vorallem um die Geschwindigkeit des Systems geht, habe ich mich entschieden, die Datenbank auf Linux aufzusetzen, und nicht auf Windows. Zudem wollte ich mich stärke in das Thema Linux einarbeiten. 1

6 1. Einleitung 1.1. Management Summary Aufgabenstellung: Mit ausgesuchten Benchmarks (hauptsächlich Queries) sollen einige Datenbanksysteme getestet werden (ORACLE, PostgreSQL). Definition und Einrichten der Testumgebung, Benchmarks auswählen, Testwerkzeuge erstellen (CLI, OCI), Ablaufpläne verstehen und beeinflussen, Gezielt Hilfsstrukturen einsetzen. Durchführung: Übersicht über die verschiedenen Benchmarks Auswahl und Anpassen einiger Benchmarks Aufsetzen der DB-Systeme auf einem System Einrichten der Datenbanken nach Vorgabe der Benchmarks Systemspezifische Tuningmassnahmen vergleichen Benchmarks durchführen und bewerten Grenzen und Ausblick: Benchmarks dienen dazu, die relative Performance von DB-Systemen abzuschätzen und Tuningmassnahmen einzusetzen zu bewerten, insbesondere erheben statistischer Grössen Ausführungspläne erstellen Zugriffsstrukturen erstellen Resultate: Die Resultate sollen interpretiert und ausgewertet werden Projektziel Das Ziel der Projektarbeit musste ich im Verlauf der Arbeit anpassen. Da ich die Arbeit alleine durchführte und mich auf einigermassen neues Territorium bewegte, wurde schnell klar, dass nicht mehrere DB-Systeme getestet werden können. Das Aufsetzen von Oracle 10g auf Linux- SUSE 10.0 hat sehr viel Zeit beansprucht. Das Ziel wurde darauf reduziert, nur den TPC-H Benchmark auf Oracle 10g zu testen. 2

7 2. Grundlagen 2. Grundlagen In diesem Kapitel werde ich vor allem theoretisch auf den TPC-H Benchmark und das Oracle Datenbank-System eingehen. Diejenigen, die sich bereits mit diesen Themen befasst haben, können direkt zum Kapitel 2.3 gehen, wo ich auf die verwendete Hard- und Software eingehe TPC-H Benchmark Ursprünglich kommt der Begriff Benchmark aus der Landvermessung und bezeichnet einen fixen Punkt in der Landschaft. Mit Benchmarking ist in diesem Zusammengang das Orientieren an diesem Punkt gemeint. Im Falle der Datenbank-Systeme werden die Ergebnisse des Benchmarking eingesetzt, um die einzelnen Softwareprodukte in eine standartisierte Leistungsskala einordnen zu können. Das Ergebnis des Benchmarking ergibt für jedes getestete Produkt einen sogenannten Benchmark-Wert, der an einer imaginären Messlatte, z.b. dem Wert des auf dem Markt führenden Softwareprodukts, gemessen werden kann. Je nach Höhe des ermittelten Benchmark-Werts kann nun erkannt werden, ob das getestete Datenbank-System höher, niedriger oder gleichhoch wie die zu vergleichende Messlatte in die Leistungsskala eingeordnet werden kann. Das Transaction Performance Processing Council (TPC) hat es sich zur Aufgabe gemacht verschiedene Benchmarks zur Verfügung zu stellen, um die Leistungen der unterschiedlichen Datenbank-Systeme zu vergleichen. Die unterschiedlichen Benchmarks des TPC zielen auf unterschiedliche Datenbank-Systeme ab und werden durch TPC- und einem einzelnen Buchstaben abgekürzt. Die Abkürzung TPC-C steht zum Beispiel für on-line transaction processing benchmark, TPC-W steht für transactional web e-commerce benchmrak. Die beiden Benchmarks TPC-A und TPC-B sind veraltet, sie wurden von der Technik eingeholt und sind nicht mehr im Gebrauch. Der TPC Benchmark H (TPC-H) [1] ist ein Entscheidungsunterstützungs-Benchmarksystem (decision support benchmarksystem). Er besteht aus einer Reihe von businessorientierten ad-hoc Abfragen und parallelablaufenden Datenmanipulationen. Um auf veränderte Anforderungen im Datenbank-Bereich reagieren zu können, werden die Rahmenbedingungen des Benchmarks an die laufende Entwicklung in der Industrie angepasst und weiterentwickelt, das eigentliche Schema bleibt aber bestehen. Die aktuelle Versionsnummer des TPC-H ist Die Abfragen und die in der Datenbank enthaltenen Daten wurden vom TPC so ausgewählt, dass sie eine möglichst breite branchenübergreifende Bedeutung haben. Es werden Abfragen mit einem hohen Komplexitätsgrad ausgeführt und dadurch versucht Antworten auf kritische Geschäftsfragen zu geben. 3

8 2. Grundlagen Testumgebung Die Datenbasis des Benchmarks besteht aus 8 eigenständigen Tabellen von zum Teil sehr unterschiedlicher Grösse. Abbildung 1: TPC-H Schema Bei den kursivgedruckten Attributen handelt es sich um die Primärschlüssel der jeweiligen Tabelle. Die Pfeilrichtung gibt die jeweilige Fremdschlüsselbeziehung an. Die Zahl unter dem Tabellennamen gibt die Kardinalität (die Anzahl Zeilen) der jeweiligen Tabelle an. Die Kardinalitäten, die noch mit dem Faktor SF multipliziert werden, hängen vom Scaling Factor (dem Skalierungswert) des Benchmarks ab. Dieser Wert bestimmt die Grösse der zu Grunde liebenden Datenbasis. Er kann die folgenden Werte annehmen: SF = 1, 10, 30, 100, 300, 1000, 3000, 10000, 30000, Bei einem SF = 1 beträgt die geschätzte Grösse der Datenbasis etwa 1 GB. Um Datenbanken mit einem grösseren Volumen zu simulieren, kann der SF entsprechend grösser gewählt werden, und ergibt dadurch entsprechend eine Datenbasis von: Ca. 10GB, 30GB, 100GB, usw... Die Datenbestände müssen mit dem DBGEN Programm erstellt werden, welches von der TCP-Organisation zur Verfügung gestellt wird. Das Benchmarkschema von TPC-H bildet die Geschäftsprozesse eines imaginären Handelsunternehmen ab, das Waren (Part) von seinen Lieferanten (Supplier) bezieht. PartSupp gibt an welche Waren von welchem Lieferanten geliefert werden können, so wie deren Anzahl und Preis. Die Kunden (Cusomer) können Bestellungen (Order) aufgeben, welche wiederum aus mehreren Bestellposten (Lineitem) bestehen können. Sowohl Kunden als auch Lieferanten können unterschiedlicher Nationalität (Nation) sein und somit über die 5 unterschiedlichen Kontinente (Region) aufgeteilt. 4

9 2. Grundlagen Queries Auf dieser Datenbasis werden 22 Decision-Support-Anfragen ausgeführt, die jeweils unterschiedliche geschäftsbezogene Anfragen für das zugrundeliegende Handelsunternehmen darstellen. Dies dient dazu, den betriebswirtschaftlichen Kontext zu verdeutlichen, in dessen Zusammenhang die Abfrage für ein beliebiges Unternehmen benutzt werden könnte. Über die 22 Anfragen hinaus gibt es noch zwei Refresh-Funktionen. Diese beiden Funktionen fügen durch INSERT-Befehle Daten dem Datenbestand hinzu, bzw. nehmen mittels DELETE-Befehlen Daten aus dem Datenbestand heraus. Es handelt sich bei all diesen Anfragen um sogenannte ad-hoc Anfragen. Es wird also davon ausgegangen, dass der Benutzer nicht weiss, welche Anfragen an das Datenbanksystem gestellt werden und wie die Daten in der Datenbank abgespeichert sind. Die Anfragen dürfen also nicht mit Hilfe von Kenntnissen über den Datenbestand oder die Anfragereihenfolge optimiert werden Ergebnis TPC-H definiert drei grundlegende Metriken, die dazu dienen, die getesteten Datenbanksysteme in 3 unterschiedlichen Bereichen in eine Leistungsskala einordnen zu können. Eine Anfragen-pro-Stunde (query-per-hour) Metrik Sie gibt an, wie viele Anfragen einer bestimmten Grösse pro Stunde erfolgreich verarbeitet werden können. Eine Preis-Leistungs (price-performance) Metrik mit $ = Gesamtpreis des Systems). Sie gibt das Preis-Leistungsverhältnis des Datenbanksystems an. Eine Systemverfügbarkeits (systems-availability-date) Metrik. Sie gibt an seit wann alle am Test beteiligten Systemkomponenten auf dem Markt frei verfügbar sind. Einen Auszug aus den Top Ten TPC-H by Price/Performane finden Sie im Anhang E. Für weiterführende Informationen besuchen Sie die Homepage 5

10 2. Grundlagen 2.2. ORACLE-Datenbanksystem Die folgende Zusammenfassung basiert auf dem Oracle Database 10g DBA-Handbuch [3]. Das Oracle-Datenbanksystem ist ein relationales Datenbank Management System, das sich logisch in zwei Bereiche unterteilen lässt. Einerseits die eigentlichen Datenbankinstanzen und andererseits der Oracle Database Server. Während die Oracle-Datenbank auf Server-Laufwerken gespeichert ist, existiert die Oracle- Instanz im Arbeitsspeicher des Servers. Eine Oracle-Instanz besteht aus einem grossen Speicherblock, der in einem Bereich namens System Global Area (SGA) reserviert ist, und zahlreichen Hintergrundprozessen, die zwischen der SGA und den Datenbankdateien auf den Laufwerken interagieren. Die Datendateien in einer Oracle-Datenbank sind in einem oder mehreren Tablespaces gruppiert. Innerhalb der Tablespaces, die zusammen die logische Datenbankstruktur aus Tabellen und Indizies bilden, gibt es Segmente. Und diese Segmente sind nochmals in Extents und Blöcke unterteilt Aufbau Tablespaces: Ein Oracle-Tablespace besteht aus einer oder mehreren Datendateien; eine Datendatei kann nur zu einem einzigen Tablespace gehören. Beim Installieren von Oracle 10g werden mindestens zwei Tablespaces eingerichtet: Der SYSTEM- und der SYSAUX-Tablespace. Mit Bigfiles (bis zu 1 Mio. Terabytes) wird die Tablespace-Verwaltung für den Datenbank-Administrator (DBA) vollkommen transparent. Mit anderen Worten kann der DBA den Tablespace als Einheit verwalten, ohne sich um die Grösse und Struktur der darunter liegenden Datendateien kümmern zu müssen. Noch einfacher ist die Verwaltung der Datendateien in den Tablespaces mit den Oracle Managed Files (OMF). Mit OMF definiert der DBA einen oder mehrere Standorte im Dateisystem, an denen Datendateien, Steuerdatein und Redo Log-Dateien liegen sollen. Oracle übernimmt automatisch die Benennung und das Management dieser Dateien. Bei lokal verwalteten Tablespaces unterhält Oracle für jede Datendatei im Tablespace ein Bitmap, das die Verfügbarkeit des Speicherplatzes protokolliert. Nur die Platzkontingente werden weiterhin im Data Dictionary verwaltet, was potenzielle Engpässe bei Data Dictionary- Dateien drastisch reduziert. Blöcke: Ein Datenblock ist die kleinste Speichereinheit in der Oracle-Datenbank. Die Grösse eines Blocks ist eine spezifische Anzahl Speicherbytes innerhalb eines Tablespaces in der Datenbank. 6

11 2. Grundlagen Extents: Ein Extent ist die nächste Ebene der logischen Gruppierung in der Datenbank. Ein Extent besteht aus einem oder mehreren Datenbankblöcken. Vergrössert man ein Datenbankobjekt, wird der zusätzliche Speicherplatz für das Objekt als Extent reserviert. Segmente: Die nachfolgende Ebene der logischen Gruppierung ist das Segment. Es ist eine Gruppe von Extents mit einem Datenbankobjekt, das als Einheit behandelt wird. Bsp. Tabelle oder Index. Es ist die kleinste Speichereinheit, mit der ein Endanwender umgeht. In einer Oracle- Datenbank gibt es vier Segmenttypen: Datensegmente, Indexsegmente, temporäre Segmente und Rollback-Segmente. Tabellen: In einer relationalen Datenbank werden alle Daten in zweidimensionale Tabellen abgespeichert, die sich aus Zeilen und Spalten zusammen setzen. In der Oracle-Datenbank gibt es verschiedene Tabellentypen die man je nach Applikation auswählen kann. Relationale Tabellen sind unsortiert, das heisst, die Zeilen in der Tabelle sind nicht in einer bestimmten Abfolge hinterlegt. Jede Zeile einer Tabelle umfasst eine oder mehrere Spalten. Eine Spalte kann einen benutzerdefinierten Objekttyp, eine verschachtelte Tabelle oder ein VARRAY enthalten. Zusätzlich lässt sich eine Tabelle als Objekttabelle definieren. Temporäre Tabellen sind hinsichtlich der Daten temporär, die in der Tabelle gespeichert sind, nicht im Bezug auf die Tabellendefinition. In einer temporären Tabelle gibt es unterschiedliche Typen von temporären Daten: temporär für die Dauer der Transaktion, und temporär für die Dauer der Sitzung. Indexorganisierte Tabellen haben den Vorteil, dass durch das Anlegen eines Index eine bestimmte Zeile innerhalb einer Tabelle leichter aufzufinden ist. Damit generiert man jedoch einen kleinen Overhead, da die Datenbank neben den Datenzeilen auch die Indexeinträge für die Tabelle verwalten muss. Objekttabellen besitzen Zeilen, die ihrerseits Objekte sind, oder Instanzen von Typdefinitionen. Zeilen in einer Objekttabelle lassen sich über eine Objekt-ID referenzieren, im Gegensatz zu einem Primärschlüssel in einer relationalen oder regulären Tabelle. Dennoch können Objekttabellen, genau wie relationale Tabellen, sowohl primäre als auch eindeutige Schlüssel besitzen. 7

12 2. Grundlagen Externe Tabellen erlauben dem Benutzer den Zugriff auf eine Datenquelle, wie eine Textdatei, als handle es sich um eine Tabelle in der Datenbank. Die Metadaten für die Tabelle sind im Oracle Data Dictionary, die Inhalte der Tabelle hingegen sind extern gespeichert. Auf externe Tabellen lassen sich keine Indizes anlege und keine inserts, updates oder deletes ausführen. Vorteile sind dagegen, dass sich zum Beispiel eine native Datenbanktabelle in eine Data Warehouse-Umgebung laden lässt. Geclusterte Tabellen sind eine Möglichkeit zur Performanceverbesserung wenn häufig auf eine oder zwei Tabellen zugegriffen wird. Ein spezieller Typ für geclusterte Tabellen ist ein Hash-Cluster, welcher zum Abholen und Speichern der Daten in einer Tabelle eine Hashing- Funktion nutzt. Ein Hash-Cluster kann jedoch kein Cluster-Index verwenden. Neu bei Oracle 10g sind die sortierten Hash-Cluster. Diese ermöglichen zusätzlich, dass die Zeilen in der Tabelle über eine oder mehrere Spalten in aufsteigender Reihenfolge gespeichert werden. Damit lassen sich die Daten jener Applikationen wesentlich schneller verarbeiten, die nach dem FIFO-Prinzip arbeiten. Grosse Tabellen lassen sich durch Partitionieren einfacher verwalten. Oracle empfiehlt, alle Tabellen grösser als 2 GB zu partitionieren. Constraints: Ein Oracle-Contraint besteht aus einer oder mehreren Regeln, die sich zur Durchsetzung der Geschäftsregeln für eine oder mehrere Spalten definieren lassen. So kann ein Constraint beispielsweise die Geschäftsregel erzwingen, dass das Anfangsgehalt eines Angestellten mindestens CHF beträgt. Auf Spalten lassen sich sechs Typen von Datenintegritätsregeln anwenden: NULL-Regel -> NOT NULL eindeutige Spaltenwerte -> UNIQUE Primärschlüsselwerte -> PRIMARY KEY referenzielle Integirtätswerte -> FOREIGN KEY komplexe In-Line-Integrität -> CHECK Trigger-basierte Integrität -> mit create trigger-befehl und PL/SQL-Block (Geschäftsregel) 8

13 2. Grundlagen Indizes: Ein Oracle-Index ermöglicht einen schnelleren Zugriff auf Zeilen in einer Tabelle, wenn nur ein kleines Subset der Zeile aus der Tabelle abzuholen ist. Indizes legt man auf einzelne oder mehrere Spalten an. Der eindeutige Index beschleunigt nicht nur die Suchgeschwindigkeit, sondern erzwingt auf die indizierte Spalte zusätzlich einen UNIQUE- oder Primärschlüssel- Constraint. Die Indexeinträge werden in dem Moment akutalisiert, wo man Inhalte einfügt, aktualisiert oder löscht. Wird die Tabelle gelöscht, werden automatisch alle Indizes gelöscht. Views: Mit Hilfe von Views sehen Anwender eine aufbereitete Darstellung der Daten in einer Tabelle oder von Joins zwischen mehreren Tabellen. Ein View ist auch eine gespeicherte Abfrage, die Abfragedetails bleiben aber dem Benutzer einer View verborgen. Eine reguläre View speichert keine Daten, sondern nur die Definition, und die darunter liegende Abfrage wird bei jedem Zugriff auf die View ausgeführt. Die materialisierte View speichert neben der Abfrage auch die Abfrageergebnisse, was unter anderem die Verarbeitung beschleunigt. Objekt-Views verbergen die Details der darunter liegenden Tabellen-Joins. Zudem ermöglichen sie die objektorientierte Verarbeitung in Datenbanken, in denen die darunter liegenden Tabellen noch im relationalen Format vorliegen. Physische Speicherstrukturen in Oracle: Die Oracle-Datenbank nutzt zum Halten und Verwalten der Benutzertransaktionen auf dem Laufwerk zahlreiche physische Speicherstrukturen. Datendateien, Redo Log-Dateien und archivierte Redo Log-Dateien halten aktuelle Benutzerdaten vor. Steuerdateien verwalten den Status der Datenbankobjekte. Textbasierte Alert- und Trace-Dateien enthalten Logging-Informationen über Routine-Events und Fehlerbedingungen in der Datenbank. Oracle-Arbeitsspeicherstrukturen: Der für eine Oracle-Instanz reservierte Datenbereich heisst System Global Area (SGA) und liegt im Arbeitsspeicher des Servers. Darin enthalten sind: der Programmcode für Oracle selbst Sitzungsinformationen individuelle Prozesse für die Datenbank Sitzungsinformationen, die von allen Prozessen benötigt werden SQL-Anweisungen für Benutzer das Data Dictionary gecachte Informationen wie Datenblöcke von Datenbanksegmenten Informationen über beendete Transaktionen in der Datenbank 9

14 2. Grundlagen Die Programme liegen im Software-Codebereich. Zusätzlich gibt es die Program Global Area (PGA), die privat für jeden Server- und Hintergrundprozess ist. Für jeden Prozess wird eine PGA reserviert. Die Konfiguration der PGA hängt von der Verbindungskonfiguration der Oracle-Datebank ab: entweder Shared Server oder dediziert. In einer Shared Server-Konfiguration nutzen mehrere Benutzer eine Verbindung zur Datenbank, was zwar die Belastung des Arbeitsspeichers auf dem Server minimiert, aber die Antwortzeiten für Benutzeranforderungen verlängern kann. In Die Sitzungsinformationen für den Benutzer enthält nicht die PGA, sondern die SGA. In einer dedizierten Serverumgebung erhält jeder Benutzerprozess eine eigene Verbindung zur Datenbank; die PGA enthält die Sitzungsinformationen. Hintergrundprozesse: Beim Start einer Oracle-Instanz starten auch zahlreiche Hintergrundprozesse. Zwei Beispiele sind SMON und PMON. SMON ist der System Monitor-Prozess. Im Falle eines Systemzusammenbruchs oder Instanzfehlers führt der SMON-Prozess ein Crash-Recovery aus. Dazu werden die Einträge in den Online Redo Log-Dateien auf die Datendateien angewendet. Zusätzlich werden die temporären Segmente in allen Tablespaces gelöscht. Falls eine Benutzersitzung oder ein Benutzerprozess scheitert, übernimmt der Prozessmonitor (PMON) die Aufräumarbeiten. Er räumt den Datenbank-Puffercache und alle anderen Ressourcen auf, die von der Benutzersitzung verwendet wurden. Backup und Recovery: Oracle unterstützt verschiedene Formen von Backups und Recoveries. Manche Varianten lassen sich über Benutzerebenen verwalten, wie Export und Import, doch die Mehrzahl sind strikt dem DBA vorbehalten. Dazu zählen Online- und Offline-Backups, der Einsatz von Betriebssystembefehlen oder das Dienstprogramm RMAN. Eine Möglichkeit für ein physisches Backup der Datenbank ist das Ausführen eines Offline- Backups. Dazu wird die Datenbank heruntergefahren und alle datenbankbezogenen Dateien werden aneinen zweiten Standort kopiert. Befindet sich die Datenbank im archivelog-modus, lässt sich die Datenbank mit Online-Backups sichern. Die Datenbank kann offen bleiben und ist damit während des Backup-Prozesses für alle Benutzer verfügbar. Zuerst überführt man den Tablespace in den Backup-Status, sicher die Datendateien im Tablespace mit Betriebssystembefehlen und setzt den Tablespace anschliessend wieder in den normalen Status zurück. 10

15 2. Grundlagen Sicherheitsoptionen: Objektberechtigungen steuern den Zugriff auf Daten und andere Objekte. Mit Systemberechtigungen steuert man den Zugriff auf Aktionen in der Datenbank. Um den Zugriff auf die Objekte in der Datenbank durch Benutzer zu prüfen, lässt sich mit Hilfe des audit-befehls auf spezifische Objekte oder Aktionen ein Audit-Trail oder Prüfpfad einrichten. Dabei kann man sowohl die SQL-Anweisungen als auch die Zugriffe auf ein bestimmtes Datenbankobjekt überwachen. Das übermässige Auditing von Datenbankobjekten kann sich jedoch auf die Performance auswirken. Deshalb sollte man mit einem Basis- Auditing auf die zentralen Berechtigungen und Objekte beginnen und das Auditing erst erweitern, wenn mit dem Basis-Auditing potenzielle Problemfelder aufgedeckt wurden. Die Virtual Private Database verbindet eine hoch auflösende Zugriffssteuerung mit einem sicheren Applikationskontext. Die Sicherheitspolitik ist an die Daten und nicht an die Applikation gebunden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Sicherheitsregeln unabhängig vom Datenzugriff erzwungen werden. Die Oracle Label Security bietet eine vordefinierte Lösung, um den Zugriff auf die Zeilen in allen Tabellen einzuschränken. Dies erlaubt beispielsweise dem DBA eines Application Service provider, nur eine Instanz mit zulässigen Applikationen einzurichten, und mit Hilfe der Label Security in allen Tabellen die Zeilen einzuschränken, die den einzelnen Accounts einer Firma als zulässige Informationen zur Verfügung stehen Werkzeuge Oracle Enterprise Manager: Der Oracle Enterprise Manager (OEM) ist ein Toolset für die umfassende Verwaltung aller Komponenten einer Oracle-Infrastruktur, inklusive der Oracle-Datenbankinstanzen, Oracle Applikation Server und Webserver. Der OEM ist via Netscape oder Internet Explorer voll webfähig. Damit lässt sich die OEM-Konsole von jeder Plattform starten, die Netscape oder den IE unterstützt. OEM bietet zudem den Vorteil, dass sich -Benachrichtigungen für kritische Bedingungen an den SYSMAN oder andere -Accounts versenden lassen. 11

16 2. Grundlagen Die folgende Liste gibt einen Überblick über verschiedene Werkzeuge, die Oracle anbietet um mit der Datenbank zu arbeiten: Oracle Universal Installer (OUI) Database Configuration Assistant (DBCA) Administration Assistant for Windows Database Upgrade Assistant Oracle Net Manager Ultra Search und Ultra Search Administration Tool Oracle Enterprise Manager 10g Database Control SQL*Plus und isql*plus Mit Hilfe des Oracle Universal Installers kann das ganze Oracle-System, sowie Zusatzsoftware, installiert und deinstalliert werden. Der Database Configuration Assistant ist das Werkzeug zum Erstellen, Löschen und Modifizieren der eigentlichen Datenbanken. Eine Datenbank kann auch manuell, ohne DBCA, erstellt werden. Der Oracle Administartion Assistant for Windows dient dazu, administrative Aufgaben mit Hilfe eines grafischen Benutzerinterfaces im Windows Stil zu erleichtern. Darüber hinaus bietet er die Möglichkeit verschiedene Parameter des Oracle-Systems zu modifizieren. Oracle Net Manager: Oracle Net dient als Schnittstelle zwischen einer Clientanwendung und einem Oracle-Datenbankserver und ist für den Verbindungsaufbau und die Überwachung einer Netzwerksession, genauso wie für den Nachrichtenaustausch zwischen den beiden Instanzen verantwortlich. Oracle Net muss auf jedem Client und Server im betreffenden Netzwerk installiert sein. Der Oracle Net Manager kann dann dazu eingesetzt werden die jeweiligen Computer zu konfigurieren. Dies kann sowohl vom Client wie auch vom Server aus geschehen. Der Oracle Net Manager ist auch im Oracle Enterprise Manager integriert und kann durch diesen aufgerufen werden. 12

17 2. Grundlagen 2.3. SUSE LINUX und Windows XP Client Der Oracle-Datenbank-Server wurde auf SUSE LINUX installiert. Der Oracle-Datenbank- Client wurde auf Windows XP installiert SUSE LINUX 10.0 Hardware: Intel Pentium IV mit 3 GHz 1 GB RAM 59 GB Festplatte Software: SUSE LINUX 10.0 Oracle Database 10 g Windows XP Home Edition 2002 SP1 Hardware: Intel Pentium IV mit 2 GHz 256 MB RAM 40 GB Festplatte Software: Windows XP Home Edition 2002 SP1 Oracle Databse Client Microsoft Visual Studio.NET

18 3. Einrichten der Testumgebung 3. Einrichten der Testumgebung Bevor irgendetwas getestet werden kann, muss einige Vorarbeit geleistet werden. Dieses Kapitel beschreibt zunächst die Installation des SUSE 10.0 Linux Betriebssystem. Danach wird das Oracle 10g Datenbanksystem auf SUSE 10.0 installiert und zum Schluss wird die Datenbank erstellt Installation von SUSE Da Oracle 10g nur SUSE 9 unterstützt, habe ich zuerst versucht SUSE 9 zu installieren. Doch die Fehlermeldung, es könne keine Festplatte gefunden werden hat mich dazu veranlasst SU- SE 10.0 zu installieren. Mittlerweile gibt es SUSE 10.1 Final und SUSE Alpha-Version. Die Installation des SUSE Linux Systems wird durch den Systemassistenten YaST ausgeführt. Nach einlegen der Installations-CD muss man den Computer neu starten und folgt den Anweisungen. Genaue Installations-Handbücher findet man auf der Homepage von Novell An dieser Stelle sei erwähnt, dass YaST stärker ist, als die Konsole. Das heisst, wenn Änderungen am System über die Konsole gemacht werden, kann es sein, dass YaST diese beim nächsten Neustart überschreibt. Als Oberfläche kann man zwischen KDE Desktop und GNOME Desktop wählen. Ich habe mich für KDE entschieden. Das Installieren und Löschen von Software erfolgt über den YaST Package Manager. Diesen wird man am Anfang öfter brauchen, denn um Oracle 10g zu installieren, muss man zuvor noch einige Pakete für SUSE installieren. Das wird im nächsten Unterkapitel beschrieben. Abbildung 2: Yast Package Manager 14

19 3. Einrichten der Testumgebung Um später vom Windows Client auf den SUSE-Rechner zugreifen zu können, muss ein Programm für die Datenübertragung installiert werden. Neben Samba (bestehend aus einer Sammlung von Tools mit denen UNIX-Rechner Drucker und Dateien für Windowsrechner über das Netzwerk freibgeben kann) gibt es das FTP (File Transfer Protocol), welches auf SUSE 10.0 leider nicht läuft. Dafür geht es mit SFTP (Simple File Transfer Protocol) umso einfacher. Samba habe ich installiert, um auf dem Drucker der Schule drucken zu können. Ein Drucker kann auf Linux auch mit CUPS (= Common UNIX Printing System) eingerichtet und verwaltet werden. Gehen Sie dazu auf die Homepage Während der Installation wird man aufgefordert, das root-passwort zu setzen. Hier sei angemerkt, dass man bei Linux-Systemen allgemein nur als root angemeldet sein sollte, wenn es unbedingt nötig ist. Ist das Passwort gesetzt, kommt man zu den Netzwerk-Einstellungen. Die Adresskonfiguration erfolgt automatisch mit DHCP. Auch hier gibt es bei der Installation von Oracle 10g einige Probleme, die im nächsten Unterkapitel beschrieben werden. Arbeitet man in einem Netzwerk, sollte man nicht vergessen, die Firewall zu aktivieren. Um vom Windows-Client auf den SUSE-Rechner zugreifen zu können, habe ich den Port 1521 (OracleNet) geöffnet. Zu guter Letzt erstellen wir einen separaten User für die Arbeit mit der Oracle Datenbank. Ich habe meinen User oracle genannt und mit dem Passwort test versehen. 15

20 3. Einrichten der Testumgebung 3.2. Installation von Oracle Für die Installation von Oracle 10g habe ich das Online-Handbuch Oracle Database Quick Installation Guide [4] verwendet. Nehmen Sie bitte dieses Handbuch zur Unterstützung, ich werde in diesem Kapitel hauptsächlich auf die Probleme die auftreten können eingehen. Zuerst muss man sich in einer Konsole als root anmelden um einige Hardware-Anforderungen zu überprüfen. Es muss auf jeden fall genügend Speicherplatz vorhanden sein. Genaue Angaben dazu findet man im genannten Handbuch [4]. Oracle 10g unterstütz die Linux-Distributionen RedHat und SUSE, aber bei SUSE nur die Version 9.0. Ich musste also einen kleinen Trick anwenden und habe die Datei /etc/suserelease so abgeändert, dass jetzt SUSE LINUX 9.0 darin steht. Das System denkt nun, es sei Version 9.0 obwohl es Version 10.0 ist. Die unterstützten Kernel-Versionen sind von bis Mein System hat die Kernel-Version Bevor man nun mit der Installation beginnen kann, müssen einige zusätzlichen Pakete installiert werden. Welche das genau sind, inklusive Versionsnummer, findet man im Handbuch [4]. Beim Erstellen des oracle-benutzers sollte man nicht vergessen, ihm ein home-verzeichnis zu geben. Sonst könnte bei der späteren Installation ein seltsamer Fehler ( DISPLAY ) auftreten, aus dem nicht ersichtlich ist, dass es um das home-verzeichnis geht. Der nächste spannende Punkt sind die Kernel Parameter. Die Änderungen sind in der Datei /etc/sysctl.conf vorzunehmen. Hier kommt nun das Problem, dass YaST gewisse Änderungen überschreibt. Es werden zumindest nicht alle Änderungen auf Anhieb angenommen. Es wird empfohlen, das Paket orarun zu installieren. Welches dann ein weiteres Paket namens libaio benötigt. Mit orarun werden die meisten Änderungen dann angenommen. Genaue Angaben zum Vorgehen mit orarun findet man im Handbuch Oracle 10g R1 ( ) on SUSE LI- NUX Enterprise Server 9 [5]. Die einzige Änderung die jetzt noch nicht akzeptiert wird, ist net.ipv4.ip local port range. Als Nothilfe kann man vor jedem Versuch der Intallation von Oracle in der Konsole den Befehl echo > /proc/sys/net/ipv4/ip local port range eingeben. Wenn alles gemäss Handbuch [4] vorbereitet ist, kann man mit der Installation beginnen. Das Standardverzeichnis ist /home/oracle/oracle/product/10.2.0/db 1 16

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