Oracle Real Application Cluster

Transkript

1 Oracle Real Application Cluster Funktionen und Anwendung Steffen Reißig robotron

2 Robotron Datenbank-Software Dresden, Gründungsjahr 1990, z.z. 120 MI, Oracle Beteiligung, Tochterfirma robotron in Prag Beratung und Entwurf datenbankgestützter Informationssysteme; Entwicklung, Einführung und Integration komplexer Informationssysteme auf Basis der Oracle-Kerntechnologie; Vertrieb, Support und Schulung zum Oracle-Produktspektrum; Lösungen und Produkte für Industrie und Verwaltung 2

3 Agenda Clusterumgebungen (für Datenbanken) Oracle9i RAC (Real Application Clusters) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 3

4 Clusterumgebungen Aus welchen Gründen werden Rechner zu einem Clusterverbund zusammengefügt? Hochverfügbarkeit Skalierbarkeit (konstante Antwortzeit bei: doppelten Benutzern, doppelter Datenmenge) Es gibt verschiedene Clustertypen, die wichtigsten sind: Failover Cluster Shared Nothing / MPP Shared / Shared Disk 4

5 Cluster Typ: Failover Cluster Typischerweise 2 Rechner im Verbund Nur der aktive Rechner hat Zugriff auf die Daten, der andere ist im Hot-Standby Modus Adressiert Hochverfügbarkeit; keine Skalierbarkeit Unix: Sun Cluster 3, HP MC Service Guard, Tru Cluster Microsoft Cluster Service A-Z 5

6 Ausfall eines Knotens: Failover Cluster Ausfallrechner übernimmt die Platten und fährt die betroffenen Applikationen hoch Ausfallzeit ca Minuten Nur die Ressourcen des aktiven Rechners nutzbar, keine Skalierbarkeit A-Z 6

7 Skalierbarkeit: Failover Cluster Nicht alle Ressourcen stehen zur Verfügung Nicht geeignet für Applikationen, die Nutzung aller Ressourcen benötigen: DWH ODS Hybrid 100% 50% CPU (Standard-) Applikation 100% 50% CPU A-Z 7

8 Cluster Typ: Shared Nothing Typischerweise mehrere Rechner im Verbund Alle Knoten gleichzeitig aktiv; jedem Knoten ist ein Plattenstapel dediziert zugewiesen Addressiert Skalierbarkeit; aber nur für lesende Applikationen IBM DB2 UNIX & Windows Microsoft SQL Server (Federated base) Teradata A-F G-K L-S T-Z 8

9 Ausfall eines Knotens: Shared Nothing Die Platten des ausgefallenen Knotens sind nicht verfügbar! Jeweils zwei Knoten sind wechselweise Ausfallknoten zueinander Ausfallzeit ca Minuten Skalierbarkeit limitiert X X A-F A-E G-K L-S T-Z 9

10 Skalierbarkeit: Shared Nothing Nutzung aller Ressourcen schlecht geeignet für nicht angepasste Applikationen: OLTP ODS DWH (Read + Write) 100% 50% CPU 100% 50% Statische Applikation CPU 100% 50% CPU 100% 50% CPU A-F G-K L-S T-Z 10

11 Cluster Typ: Shared 2 oder mehr Rechner im Verbund Alle Knoten gleichzeitig aktiv; gleicher Zugriff auf Daten Addressiert Skalierbarkeit & Ausfallsicherheit IBM DB2 auf OS390 Oracle RAC A-Z 11

12 Ausfall eines Knotens: Shared Rechner fällt aus, die Last wird auf die übrigen verteilt Daten sind immer von allen verfügbar Ausfallzeit ca. < 1 Minute Alle verfügbaren Ressourcen nutzbar (hier 75%) Besondere Anforderungen an shared data System X A-Z 12

13 Skalierbarkeit: Shared Nutzung aller Ressourcen Geeignet für jede (Standard-) Applikation OLTP DWH ODS Hybrid, etc. Möglichkeit des Transparenten Load Balancing 100% 50% CPU 100% 50% (Standard-) Applikation CPU A-Z 100% 50% CPU 100% 50% CPU 13

14 Skalierbarkeit: Eigenschaften SD = Shared SN = Shared Nothing FC = Failover Cluster SD SN FC Im Kundeneinsatz in Warehouse Systemen Ja Ja (Nein) Im Kuneneinsatz bei Transaktionssystemen Ja Nein Ja Skalierung bei statischen Applikationen (TPC-C) Gut Gut Nein Skalierung bei Standardapplikationen Gut Nein Nein Skalierung ohne Neupartitionierung der Daten? Ja Nein (Nein) Daten bei Ausfall eines Knotens sofort zugreifbar?ja Nein Nein Verfügbarkeit bei Crash im < 2 Minuten Bereich Ja (Nein) Nein Betroffene Benutzer bei Nodecrash (2 Knoten) 50% 100% 100% Betroffene Benutzer bei Nodecrash (4 Knoten) 25% 100% 100% 14

15 Agenda Clusterumgebungen Oracle9i RAC (Real Application Clusters) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 15

16 Oracle ist Oracle ist Oracle! Real Application Clusters ist eine Option für Oracle9i Eine Codebasis für alle Oracle9i Funktionalitäten! Identische Schnittstellen Identische Tools-Infrastruktur unabhänig vom OS Oracle Universal Installer (OUI) Enterprise Manager (EM) base Configuration Assistant (DBCA) Recovery Manager (RMAN) Applikationen brauchen für RAC nicht angepasst werden! 16

17 Was ist Oracle RAC? Eine Datenbank mit mehreren Instanzen auf separaten Knoten Ein gemeinsames Filesystem Physischer oder logischer Zugriff auf jedes DB File Prozesse/Threads, Shared Memory und Environment wie bei single Instanz Betrieb pro Knoten Instance on each node base files 17

18 SMP oder NUMA Jeder Hersteller, Jede Architektur Jeder Hersteller: Sun, HP, Compaq, IBM,Linux, Win2000, OS/390 Knoten können beliebig hinzugefügt werden Mainframe OS/390 1 CPU (Windows,Linux) SMP - Unix NUMA Cluster Real Application Clusters 18

19 Parallel Server / RAC Historie OPS Verfügbar auf VMS Oracle 6.2 Erster UNIX Parallel Server Oracle 8 Parallel Server mit DLM Oracle 8i Parallel Server Cache Fusion I Oracle 9i9 RAC Cache Fusion II Benchmark Weltrekord (1073 tpsb) Production Sites Frühe Entscheidung für f r OPS Technologieführerschaft hrerschaft unabhängig von parallel Query! 19

20 Agenda Clusterumgebungen Oracle9i RAC (Real Application Clusters) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 20

21 Skalierbarkeit mit: Cache Fusion Optimierung des Cache Coherency Protokolls Weniger Messages (Pings) zwischen den Knoten Vermeidung von I/O (weniger Sprerren auf DB-Block Ebene) Eindruck einer Globalen SGA (Shared Global Area) Implementierung in 2 Phasen: Oracle8i Oracle Parallel Server, Cache Fusion Phase I Oracle9i Real Application Clusters, Cache Fusion Phase II A-Z 21

22 Problematik: Stale Read Knoten 1, Instanz A IC 1 Knoten 2, Instanz B SGA USER 3 USER 1 USER 2 SGA SGA 6??? B1 B1 FRED FRED 2 HUGO 4 B1 LGWR FRED HUGO BOB B1 FRED 3 5 A-Z Redo- Logs 22

23 Lösung: Cache Fusion - Datenaustausch über IC Knoten 1, Instanz A 1 GCS Knoten 2, Instanz B USER 3 SGA SGA 2 SGA B1 BOB 3 Block Shipping B1 FRED HUGO BOB IC DBWR LGWR B1 FRED A-Z Redo- Logs 24

24 Cache Fusion: Zugriffskonflikte - Lösung 3 Arten von konkurrierenden Zugriffskonflikten: Read / Read Read / Write Write / Write Verbesserung durch Reduzierung der Anzahl Messages Verminderung von I/O read-read write-read write-write Shared Lock ab Oracle8 8i, Cache Fusion Phase I 9i, Cache Fusion Phase II 25

25 Oracle Cache Fusion 100 msec Ohne Cache Fusion, Phase I msec Cache Fusion 2.50 msec 0.01 msec Block im lokalen Cache Block im anderen Cache Block auf Platte 26

26 Oracle9i RAC: Performance Oracle E-Business Suite 11i Scalability 89% Scalability # s 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Running on HP Computers 1,026 1,900 3,648 Single Node 2 Nodes 4 Nodes 27

27 28 Oracle9i RAC von SAP zertifiziert

28 Oracle9i RAC: Connection Load Balancing Die Listener bekommen im 30 Sekunden Takt Informationen wie ausgelastet Datenbank und Rechner sind Gleichmässige Auslastung aller Ressourcen 100% 50% 4 Dispatcher Listener A CPU 3 100% 50% 2 Listener B 1 CPU A-Z Listener C 100% 50% CPU 100% 50% Listener D CPU 30

29 Oracle9i RAC: Hybrid Konfiguration Complex Query Query OLTP OLTP Gleichzeitiger OLTP und DSS Betrieb Dedizierter OLTP Knoten für schnelle Antwortzeiten DSS Nutzer sehen aktuellste Daten Node OLTP Node Node Node Node DSS 31

30 Agenda Clusterumgebungen Oracle9i RAC (Real Application Clusters) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 32

31 Oracle9i RAC: Hochverfügbarkeit Memory Memory Memory Alle Knoten werden im Normalbetrieb benutzt Im Fehlerfall sind alle Daten von den restlichen Knoten aus zugreifbar ( Shared ) Bei Knotenausfall sind immer nur Teile von Benutzern betroffen ( hier 33% ) Transparente und sehr schnelle Übernahme, da DB sofort durch andere Knoten zugreifbar 33

32 DB Übernahme: Instance Recovery 1. Cluster Rekonfigurierung Fehlererkennung durch Heartbeat 2. Global Cache Service Recovery Hauptsächlich durchgeführt vom LMON-Prozess 3. Instance Recovery Nachziehen der RedoLog-Einträge der ausgefallenen Instanz durchgeführt vom SMON-Prozess In Oracle9i werden GCS Recovery und Instance Recovery gleichzeitig durchgeführt 34

33 Oracle9i RAC: Fast-Start Extrem kurze und vorhersehbare Recoveryzeit Others Oracle9i Oracle9i verfügt über ein automatisches Crashrecovery DBA kann ein Zeitlimit für das Recovery angeben: FAST_START_MTTR_TARGET Minimaler Einfluß durch verzögertes Rollback während die DB schon geöffnet ist Recoveryzeit (Minuten) 35

34 Oracle9i RAC: Transparent Appl. Failover Applikationen und Nutzer werden bei Systemausfall automatisch und transparent mit einem weiteren System verbunden Applikationen werden fortgeführt Login Context wird beibehalten Keine Anpassung der Appl. notwendig A-Z 36

35 Oracle9i RAC: Erweiterte Hochverfügbarkeit TAF Instance A IC Instance B Standby DB SGA SGA SGA Shared Disk 38

36 Lokale vs. Remote Ausfallsicherheit Unplanned Downtime System Failure Failure & Disaster Lokale Ausfallsicherheit Remote Ausfallsicherheit Real Application Clusters Guard 39

37 Oracle Guard Funktionsweise Primary Site Standby Site Log offen & aktiv Primary base Fail- / Switchover Standby Datenbanken können für Reports und für Backups mit dem Recovery Manager genutzt werden Standby base Recovery / Reporting Modus 40

38 Agenda Clusterumgebungen Real Application Clusters (RAC) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 41

39 Oracle9i RAC: Administration Backup & Recovery mit RMAN Vereinfachte Installation, Konfiguration & Tuning Installer erkennt, ob ein Cluster vorhanden ist und installiert die Oracle-Software auf allen Knoten Zentrale Konfigurationdatei (SPFILE), auf die alle Instancen eines Clusters Zugriff haben Komplette Einbindung in den OEM (vom Aufbau bis zur täglichen Administration) Alle Statistiken in grafischer Form 42

40 Oracle9i RAC: Administration (init.ora) Drastische Reduzierung von init.ora Parametern GC_DB_LOCKS GC_SEGMENTS GC_FREELIST_GROUPS GC_ROLLBACK_SEGMENTS GC_SAVE_ROLLBACK_LOCKS GC_LCK_PROCS GC_LATCHES GC_DEFER_TIME LM_RESS LM_LOCKS LM_PROCS GC_RELEASABLE_LOCKS GC_ROLLBACK_LOCKS obsolete GC_FILES_TO_LOCKS CLUSTER_DATABASE obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete obsolete vereinfacht! verändert (vorher PARALLEL_SERVER) 43

41 Agenda Clusterumgebungen Real Application Clusters (RAC) Allgemein Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit / Failover Administrierbarkeit Zusammenfassung 45

42 Oracle9i RAC: Zusammenfassung Skalierung für alle Anwendungen über Rechnergrenzen hinweg möglich Verbesserung der Hochverfügbarkeit Vereinfachung der Administration (Standard-) Applikation Cache Fusion A-Z 47

43 Q & A Q U E S T I O N S & A N S W E R S eal pplication luster eads -Business 48