Exadata X5 Die neue Generation

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2 Exadata X5 Die neue Generation Franz Haberhauer Chief Technologist Systems Sales Consulting Northern Europe Exadata X5-2 Exadata X4-8 SuperCluster T5-8 SuperCluster M6-32 Big Memory Machine

3 Safe Harbor Statement The following is intended to outline our general product direction. It is intended for information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or functionality described for Oracle s products remains at the sole discretion of Oracle. Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

4 Die Oracle Exadata Database Machine Die beste Plattform für alle Oracle Datenbank Lasten Warehousing OLTP Konsolidierung In-Memory Database Neueste Hardware und modernste Architektur Scale-Out Server, Intelligent Storage, durchgängige Vernetzung über InfiniBand, Flash-Speicher PCIe-basiert Spezielle Software-Features für den maximalen Nutzen aus der Oracle Database Optimierungen in der Compute-, Storage- und Netzwerk-Software für drastische Leistungssteigerungen und Kostenoptimierungen Standardisiert, durchgängig optimiert, gehärtet und unterstützt vom Entwicklungsteam der Oracle Datenbank Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

5 Was ist weiterhin das Einzigartige an Exadata? Klassische Oracle Lösung Oracle Exadata Lösung Datenbank Server SQL und Datenanalyse Datenbank Server SQL und Datenanalyse SQL und Datenanalyse Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

6 Nutzen für die Anwendungen Exadata versus generische Hardware Die Schere öffnet sich immer weiter! In-Memory Fault Tolerance Direct-to-wire Protocol Columnar Flash Cache JSON and XML offload Database Aware PCI Flash Storage Indexes Columnar Compression Smart Scan InfiniBand Scale-Out Network Resource Management Multitenant Aware Resource Mgmt Compressed Flash Cache IO Priorities Prioritized File Recovery Data Mining Offload Hardware-Verbesserungen auf Exadata & generischen Plattformen Schnellere Prozessoren Leistungsfähigerer System- Interconnect Laufwerke mit höherer Kapazität Schnellerer, günstigerer Flash Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

7 Exadata X5-2 Hardware Übersicht Neuerungen in Rot Scale-Out 2-Sockel Datenbank-Server Leistungsstärkste x86 Compute Prozessoren (18 Cores, +50%) Höchste Hauptspeicherkapazität bei 2 Sockeln (768 GB max, +50%) Interne Vernetzung über InfiniBand (40Gb/s) Scale-Out Intelligente 2-Sockel Storage-Server Database Offload auf x86 storage chips (8 core, +33%) Optimiert auf Kapazität bei hervoragender Leistung durch intelligentes Tiering von Disk und Flash (2x Flash) Optimiert auf I/O-Leistung durch All-Flash Keine Batterie mehr im Disk Controller Database Server High-Capacity (HC) Storage Extreme Flash (EF) Storage 7

8 Flash Accelerator F80 PCIe Card vs. F160 NVMe Flash Card/Drive Performance-Steigerung durch reduzierte Latenz Sun Flash Accelerator F80 PCIe Card Eigener PCIe Gen2 SATA2 Controller pro Karte Protokoll-Umsetzung auf SATA erhöht Latenz Memory PCIe Root Complex Sun Server X4-2L 32 Gb/sec PCIe Gen2 x8 PCIe SATA2 Controller 12 Gb/sec ( 4x 3Gb/sec) SATA2 to Flash Controller Flash Flash Flash Flash Sun Flash Accelerator F80 PCIe Card Flash Flash Flash Flash Non-Volatile Memory Express Non-Volatile Memory Express (NVMe) Standard Über 50% mehr IOPS und über 20% mehr Bandbreite (vs. F80 PCIe Card* ) Memory PCIe Root Complex Oracle Server X5-2L 32 Gb/sec PCIe Gen3 x4 PCIe to Flash Controller Flash Flash Flash Flash NVM Express SSD Flash Flash Flash Flash * Performancesteigerung ist lastabhängig! Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

9 X5-2 High Capacity (HC) Storage Server 2X mehr Flash Höhere Leistung 672 TB Disk je Full Rack Ultra-Fast PCIe Flash Cards 48 TB Disk 6.4 TB PCIe Flash je Server 12 x 4 TB rpm SAS Disks 4 x Flash Accelerator F160 PCEe Cards mit je 1.6 TB State-of-the-Art NVMe basierter PCIe Flash Optimierte Exadata InfiniBand I/O Protokolle Smart Flash Cache vereint die Schnelligkeit von Flash mit der Kapazität von Disk Exadata Storage Offload 16 Cores/Server Rate per Rack* Delta vs X4 Analytic Scans 140 GB/s 40% OLTP Reads (8K) 4.14 M IOPS 55% OLTP Writes (8K) 2.69 M IOPS 37% Flash OLTP Latency M IOPS 25% * Full Rack : 8 DB Server, 14 Storage Server 9

10 X5-2 Extreme Flash (EF) Storage Server Höchste I/O-Raten für OLTP und Analytics senken die Kosten je I/O drastisch 8 x Flash Accelerator NVMe Flash Drive mit je 1.6 TB State-of-the-Art NVMe basierter PCIe Flash Konsistente, extrem kurze Antwortzeiten Exadata Storage Offload 16 Cores/Server Ideal für I/O-intensive Lasten Nutzung weniger Server für hohe I/O-Lasten Ersetzen High-Perf Disk Storage Server Gleicher Hardware-Preis, 89% der Kapazität 12.8 TB Extreme Flash vs TB High Performance Disk 12.8 TB Ultra-Fast PCIe Flash Drives je Server Rate per Rack* Analytic Scans 263 GB/s Random I/O (8K OLTP) 4.14 M IOPS Random 8K I/O Latency M IOPS * Standard Exadata Full Rack mit 14 EF Storage Servers, 8 DB Servers 10

11 Exadata X5 Storage Server Extreme Flash Storage Server All-Flash High-Capacity Storage Server Disk + Flash Cache State-of-the-art NVMe PCIe Flash Optimierte InfiniBand I/O-Protokolle Exadata Storage Server Software Smart Scan (SQL Offload) Smart Flash Cache I/O Resource Management Hybrid Columnar Compression Performance Extreme Flash High-Capacity Analytic Scans 263 GB/s 140 GB/s OLTP Reads (8K) 4.14 M IOPS 4.14 M IOPS OLTP Writes (8K) 4.14 M IOPS 2.69 M IOPS Flash Latency M IOPS M IOPS Capacity Extreme Flash High-Capacity Cores (for SQL offload) Disk (per server) - 48 TB Flash (per server) 12.8 TB 6.4 TB Disk (full rack)* TB Flash (full rack)* TB 89.6 TB * Full Rack : 8 DB servers, 14 storage servers

12 Elastic Configurations zur Skalierung von Compute & Storage Jedes Leistungsniveau mit minimaler Hardware Schrittweise DB und/oder Storage Server ergänzen* Database Server Extreme Flash Storage High-Capacity Storage Weitere Racks für weitere Skalierung Start mit 2 Database Servern 3 Storage Servern max. 22 Server / 38RU Full Rack * Erweiterung älterer Maschinen mit neuen Servern ist möglich. Multi-Rack max

13 Auf spezifische Lasten optimierte Beispiel-Konfigurationen DB In-Memory Machine Viele Max RAM DB Server, wenige Storage Server Extreme Flash OLTP Machine Flash IOPS erlauben ein kapazitätsorientiertes Sizing Data Warehousing Machine Hohe Speicherkapazität, viel Compute für Paralleles SQL 576 DB Cores 13.3 TB RAM 32 TB Flash 240 TB Disk 288 DB Cores 2 TB RAM 102 TB Flash 288 DB Cores 224 Storage Cores 90 TB Flash 672 TB Disk 16 Database Server + 5 High Capacity Storage Server 8 Database Server + 8 Extreme Flash Storage Server 8 Database Server + 14 High Capacity Storage Server 15

14 Skalierung von kleinen zu sehr großen Multi-Rack Konfigurationen Kleinste Konfiguration: 1/8 Rack mit CoD # Cores Disk Flash DB Server TB 0 HC Storage Server (oder) TB 9.6 TB EF Storage Server TB Full Rack Konfiguration: 8 DB Server, 14 Storage Server # Cores Disk Flash DB Server TB 0 HC Storage Server (oder) TB 89.6 TB EF Storage Server TB.... Online Upgrade Elastic Configs Elastic Configs Elastic Configs.... Elastic Configs 1/8 Rack 1/4 Rack 1/2 Rack Full Rack Multi Rack Multi Rack 17

15 Capacity on Demand (CoD) Voraussetzungen Mindestens 40% der DB Server Cores müssen bei der Installation aktiviert werden 1,2 Kunde muss Platinum Services 3 oder OCM (Oracle Configuration Mgr) einsetzen OCM Standalone Mode im connected mode Neu: Mit Enterprise Manager disconnected mode möglich 4 Cores können nur hinzugefügt, nie verringert werden! Verfügbar für alle Exadata X5-2, Release (Dezember 2014) Nicht möglich für IaaS oder Storage Server Cores 1 For X5-2 with 36 cores per db server, at least 14 cores (7 processor licenses) must be enabled, for X5-2 Eighth Rack minimum is 8 per database server. For X4-8 with 120 cores per db server, at least 48 cores (16 processor licenses) must be enabled. 2 This rule only applies to db servers that are turned on. Customers may still turn off a db server as before. 3 Platinum or OCM installation must occur within 3 months after Exadata installation. Customer must remain connected and in compliance in order for Capacity- On-Demand licensing to remain valid. 4 Same guidance as EM for Trusted Partitions, see support note Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

16 Exadata X4-8 Elastic Configuration Large Scale OLTP, Consolidation, Database In-Memory 8-Socket Server Version der Exadata jetzt mit Elastic Elastic Compute 2 to 4 8-Sockel DB Server je Rack jeweils mit 120 Cores, bis zu 6TB RAM Elastic Storage 3 to 14 X5-2 Storage Server je Rack 22

17 Exadata Storage Server Software Smart Scan Daten Scans/Filterung über die Server-Cpus der Storage-Server Nur relevante Daten gehen an die Datenbank-Server Signifikanter Speedup (10x und mehr) für Reports, Anfragen, Batch Jobs Smart Flash Cache / Storage Tiering Automatisches Caching für aktive Daten in Flash auf den Storage Servern Optimale Nutzung von Flash durch intelligente Database I/O Nutzung von Flash für Reads, Writes, Log Writes Performance von Flash mit der Kapazität von Disk I/O Resource Management (IORM) Prioritätsbasierte Allokation von I/O-Bandbreite Wesentlich bei gemischten Lasten und Datenbank-Konsolidierung Hybrid Columnar Compression (HCC) Führende Datenkompression (10x im Durchschnitt) Daten bleiben komprimiert in Flash, im Speicher, in Backups, Standbys S Q L 10:1 Database Server Storage Server I/O I/O I/O HCC NVMe PCIe Flash Cards 29

18 Oracle SuperCluster mit Exadata X5 Storage & Software Konsolidierung von Anwendungen und Datenbanken, große OLTP, große In-Memory DB General-purpose NAS Storage SuperCluster T5-8 InfiniBand Databank- & Anwendungs-Server Bis zu 32 SPARC-Prozessoren je 16 bzw. 12 Cores mit 8 Threads Bis zu 32 TB RAM Sichere Virtualisierung ohne Overhead für Anwendungen und Oracle Database Scale-Up UND Scale-Out Exadata X5 Storage Servers Alle Features der Exadata Storage Server Elastic Storage Configuration SuperCluster M6-32

19 Nutzen für die Anwendungen Exadata versus generische Hardware Die Schere öffnet sich immer weiter! In-Memory Fault Tolerance Direct-to-wire Protocol Columnar Flash Cache JSON and XML offload Database Aware PCI Flash Storage Indexes Columnar Compression Smart Scan InfiniBand Scale-Out Network Resource Management Multitenant Aware Resource Mgmt Compressed Flash Cache IO Priorities Prioritized File Recovery Data Mining Offload Hardware-Verbesserungen auf Exadata & generischen Plattformen Schnellere Prozessoren Leistungsfähigerer System- Interconnect Laufwerke mit höherer Kapazität Schnellerer, günstigerer Flash Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

20 Exadata Hardware Generationen V1 V2 X2 X3 X4 X5 Sept 2008 Xeon E5430 Q4, 2007 Intel GA Sept 2009 Xeon E5540 Q1, 2009 Intel GA Sept 2010 Xeon X5670 Q1, 2010 Intel GA Sept 2012 Xeon E Q1, 2012 Intel GA Nov 2013 Xeon E5-2697v2 Q3, 2013 Intel GA Dec 2014 Xeon E v3 Q3, 2014 Intel GA X5 Growth Factor Storage (TB) 4 X Flash (TB) 16 X CPU (Cores) 4.5 X Memory (GB) 24 X Ethernet (GB/s) 50 X 32

21 Exadata Investitionsschutz Erweiterung älterer Exadata-Systeme mit X5-2 Servern bzw. neuer Software Upgrade älterer Exadata Systeme mit X5-2 Servern - erfordert aktuelle Exadata SW (>= ) wegen neuer Treiber, Firmware, etc. Database Server Extreme Flash Storage High-Capacity Storage Neue Software Releases auf älteren Exadata Systemen Transfer von Software- Lizenzen DATABASE IN-MEMORY DATABASE MACHINE DATABASE MACHINE EXTREME PERFORMANCE EXTREME PERFORMANCE EXADATA V2 EXADATA X2 EXADATA X3 EXADATA X4 EXADATA X5 33

22 Neue Software Features der X5-2 34

23 Neue X5-2 Software Features HOCHVERFÜGBARKEIT KONSOLIDIERUNG VM VM Instant Failure Detection I/O Latency Capping In-Memory Fault Tolerance Storage Snapshots Oracle VM Base DB CDB Sparse Snap Sparse Snap PERFORMANCE Columnar Flash Cache FLEXIBLE LIZENSIERUNG Trusted Partitions FINANCE VM Database Vault Option JSON/XML Smart Scan Direct-to-Wire OLTP Protocol Capacity-on-Demand DATABASE IN-MEMORY SALES VM Spatial and Graph Option 35

24 Neue X5-2 Features für Verfügbarkeit Instant Failure Detection for Database and Storage Servers Server, die von keinem der beiden InfiniBand-Switches mehr gesehen werden, werden für tot erklärt. Kein Warten auf langlaufende Timeouts von Heartbeats I/O Latency Capping Bei Disk und Flash können während interner Maintenance- und Recovery-Operationen längere Latenzzeiten aufweisen Exadata leitet langsame I/Os automatisch auf andere Server um Eliminate False Disk and Flash Failures Viele scheinbare Laufwerkfehler sind tatsächlich Software-Hänger Exadata versucht bei hängenden Laufwerken automatischen Neustart durch Power Cycle 36

25 Neu In-Memory Fault Tolerance World s Only Fault Tolerant In-Memory Database Platform Similar to storage mirroring Dupliziert Oracle Database In- Memory Spalten auf weiteren Server Enabled per table/partition Transparent für Applikation Duplikat Duplikat Duplikat Automatisches Umschalten bei Ausfall eines Servers 37

26 Neu Pure Columnar Flash Cache World s First Data Transforming Flash Cache Hybrid Columnar Compression (HCC) sucht Balance zwischen OLTP und Analytics 10X Kompression sowohl schnelle Scans wie einzelne OLTP I/Os Smart Flash Cache optimiert jetzt HCC Daten für reine analytische Lasten Transformiert HCC Daten beim Laden in den Flash Cache automatisch in ein reines Spaltenformat Keine Konfiguration, Heuristiken Bis zu 5X Speedup für Analytic Query Pure Columnar Data Flash Cache Population Hybrid Columnar Data Flash 38

27 Neu Smart Scan für JSON und XML Daten Offload zahlreicher JSON & XML Operatoren JSON: JSON_EXISTS, JSON_VALUE, JSON_QUERY, "IS JSON" and "IS NOT JSON" XML: XMLExists, XMLCast(XMLQuery()) 3x Speedup bei analytischen Lasten in JSON select count(*) from pictures where json_value(photo, $.tag ) like %spain% ; 39

28 Neues Exafusion Direct-to-Wire OLTP Protocol World s First Database to InfiniBand Protocol 3X Faster InfiniBand bietet ausgezeichneten Durchsatz OS-Aufrufe für jede Nachricht beschränken die Rate kurzer Nachrichten Exafusion re-implementiert RAC Cache Fusion Datenbank nutzt InfiniBand Hardware direkt User Mode vermeidet Netzwerk Software Stack, Interrupts, Scheduling 10 GigE InfiniBand InfiniBand Exafusion 8K OLTP Block Transfers/sec 40

29 Neu Schnelle und effiziente Snapshots für Dev/Test ASM SPARSE Disk Group Based Snapshots Shared read-only Kopie der Produktions-DB/PDB auf Exadata Storage Snapshots allocate on first write auf Sparse Disk Group Alle Exadata Features nutzbar (Smart Scans, Smart Flash Cache...) Setzt Oracle DB 12c voraus Weitere Mechanismen für Snapshots/Clones Teils für ältere DB-Versionen, teils spezifische Lizenzen erforderlich Keine Nutzung von Exadata Offload Features etc. ACFS Snapshots Copy on Write 12c Multitenant PDB Thin Provisioning Snapshot Copy Direct NFS Client Clone DB Enterprise Manager 12c Snap Clone Base DB CDB Sparse Snap Sparse Snap Storage Efficient Database Copy Options With Exadata White Paper vom März

30 Exadata Virtual Machines Virtualisierte High-Performance Datenbank Plattform Keine zusätzlichen Kosten X2-2, X3-2, X4-2, X5-2 DB 11.2 and 12c FINANCE SALES SUPPLY CHAIN VMs bieten Isolation für Workload Konsolidierung mit festen Beschränkungen für CPU/Memory Nutzung oder unabhängigen Admin/OS Hosting, Cloud, Konsolidierung über Abteilungsgrenzen, Test/Dev, Non-Datenbank oder Anwendungen von Drittanbietern Möglichkeit, mehrere Cluster über Servergrenzen zu definieren High Speed InfiniBand mit SR-IOV und Smart Scan Kein Performance-Verlust zu nicht virtualisierten Umgebungen CPU Bedarf kann dynamisch erhöht/verringert werden Lizenzierung von z.b. DB Optionen mit Trusted Partitions in VMs Anlegen von VMs mit Oracle Exadata Deployment Assistant (OEDA) Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

31 Oracle VM auf Exadata im Überblick Konfiguration mit Oracle Exadata Deployment Assistant (OEDA) Database Server dom0 Mgmt tools Linux kernel domu-3 domu-2 Oracle DB Oracle GI domu-1 Oracle DB Linux kernel Oracle GI Oracle DB Linux kernel Oracle GI Linux kernel Xen hypervisor (manage CPU, memory, and interrupts) Server hardware (CPU, Memory, I/O) Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

32 Exadata und OVM Wo sind die Grenzen? 1. Nur Oracle Linux als VM 2. Maximal 63 VMs (16 auf alter HW) 3. (Noch) eingeschränkte Funktionalität Keine Live Migration Keine IB Partitionierung Kein OVM Manager Exadata und VM Monitoring wird im aktuellen EM möglich sein 5. Non-DB VMs??? Exadata ist eine Datenbank Maschine keine verkappte Exalogic, SuperCluster oder Virtual Compute Appliance! Exadata und OVM ist trotzdem sehr sinnvoll für Isolierung der Datenbanken Optimierung der Lizenzkosten Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

33 Neue X5-2 Software Features HOCHVERFÜGBARKEIT KONSOLIDIERUNG VM VM Instant Failure Detection I/O Latency Capping In-Memory Fault Tolerance Storage Snapshots Oracle VM Base DB CDB Sparse Snap Sparse Snap PERFORMANCE Columnar Flash Cache FLEXIBLE LIZENSIERUNG Trusted Partitions FINANCE VM Database Vault Option JSON/XML Smart Scan Direct-to-Wire OLTP Protocol Capacity-on-Demand DATABASE IN-MEMORY SALES VM Spatial and Graph Option What s New in Oracle Exadata Database Machine Documentation 58

34 Nutzen für die Anwendungen Exadata versus generische Hardware Die Schere öffnet sich immer weiter! In-Memory Fault Tolerance Direct-to-wire Protocol Columnar Flash Cache JSON and XML offload Database Aware PCI Flash Storage Indexes Columnar Compression Smart Scan InfiniBand Scale-Out Network Resource Management Multitenant Aware Resource Mgmt Compressed Flash Cache IO Priorities Prioritized File Recovery Data Mining Offload Hardware-Verbesserungen auf Exadata & generischen Plattformen Schnellere Prozessoren Leistungsfähigerer System- Interconnect Laufwerke mit höherer Kapazität Schnellerer, günstigerer Flash Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

35 Mehr Informationen Video: Larry Ellison kündigt die Engineered Systems Familie X5 an Exadata Database Machine Übersicht Exadata Database Machine X5-2 Data Sheet Exadata Database Machine X4-8 Data Sheet Engineered Systems Documentation Oracle Exadata Database Machine Documentation 12c Release 1 (12.1) Exadata Database Machine and Exadata Storage Server Supported Versions [ID ] Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

36 Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

37 Safe Harbor Statement The preceding is intended to outline our general product direction. It is intended for information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or functionality described for Oracle s products remains at the sole discretion of Oracle. Exadata X5 - Die neue Generation. DOAG Exaday

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