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Architektur- und Realisierungsaspekte von Oracle Real Application Cluster (RAC) Ralf Mueller Server Technologies Oracle Corporation

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Präsentation zum Thema: "Architektur- und Realisierungsaspekte von Oracle Real Application Cluster (RAC) Ralf Mueller Server Technologies Oracle Corporation"—  Präsentation transkript:

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2 Architektur- und Realisierungsaspekte von Oracle Real Application Cluster (RAC) Ralf Mueller Server Technologies Oracle Corporation

3 3 Agenda  Motivation  Clusterumgebungen  Oracle Real Application Clusters  Oracle RAC Konfigurationsvarianten  Q&A

4 4 Warum Cluster ?  Technische Gründe – Skalierbarkeit – Hochverfügbarkeit – Neue Rechnerarchitekturen (Blades)  Nicht-technische Gründe – Kosten

5 5 Benchmark Weltrekord (1073 tpsB) Production Sites Fr ü he Entscheidung f ü r OPS Verf ü gbar auf VMS Oracle 6.2 Erster UNIX Parallel Server Oracle 8 Parallel Server iDLM Oracle 8i Parallel Server Cache Fusion I Oracle 9 i RAC Cache Fusion II Technologief ü hrerschaft Parallel Server / RAC Historie

6 6 Real Application Clusters SMP NUMA  Jeder Hersteller: Sun, HP, Compaq, IBM,Linux, Win2000, OS/390  Knoten können beliebig hinzugefügt werden Cluster Jeder Hersteller, Jede Architektur 1 CPU Mainframe

7 7 Oracle ist Oracle ist Oracle...  Real Application Clusters ist eine Option für Oracle9i – eine Codebasis auf allen Plattformen – alle Oracle9i Funktionalitäten – Identische Schnittstellen  Identische Tools Infrastruktur – Oracle Universal Installer (OUI) – Enterprise Manager (EM) – Database Configuration Assistant (DBCA) – Recovery Manager (RMAN)

8 8 Clusterkomponenten  Knoten (Nodes)  Interconnect  Shared Disk System  Cluster Manager

9 9 Knoten (Nodes)  Jeder Knoten ist ein eigenstaendiger Rechner (mit CPU, Memory, etc.)  Ein Knoten kann ein Einzel-CPU oder Mehrfach-CPU System sein (SMP, NUMA)  Für einen Cluster werden zwei oder mehr Knoten benötigt

10 10 Interconnect  Verbindung zwischen den Knoten eines Clusters  Kann Ethernet basierend sein  Bessere Resultate durch Verwendung von “HighSpeed Interconnects” – GigaBit Ethernet (alle) – VIA (Intel) – Memory Channel (Compaq) – High Performance Switch (IBM)

11 11 Shared Disk System  Alle Knoten haben Zugriff auf die Disk Resourcen des Clusters  Unterstützung von SAN und Hersteller spezifischen Lösungen  Gemeinsamer Zugriff über – Oracle Cluster File System (CFS) – Volume Manager des OS Herstellers

12 12 Cluster Manager  Software zum verwalten aller Komponenten in einem Cluster – Überwachung des Zustandes eines Knoten – Automatisches hinzufügen bzw. herausnehmen eines Knotens im Cluster

13 13 Agenda  Motivation  Clusterumgebungen  Oracle Real Application Clusters  Oracle RAC Konfigurationsvarianten  Q&A

14 14 Clusterumgebungen Clustertypen: – Failover Cluster – Shared Nothing – Shared Disk

15 15 Clustertypen – Failover Cluster DataA-ZDataA-Z  Typischerweise 2 Rechner im Verbund  Nur der aktive Rechner hat Zugriff auf die Daten  Adressiert Hochverfügbarkeit, keine Skalierbarkeit

16 16 Ausfall eines Knotens – Failover Cluster  Ausfallrechner übernimmt Platten  Applikationen werden hochgefahren  Umschaltzeit Minuten  Nur der aktive Knoten kann genutzt werde (keine Skalierbarkeit) DataA-ZDataA-Z

17 17 Clustertypen – Shared Nothing  Typischerweise mehrere Rechner im Verbund  Alle Knoten sind gleichzeitig aktiv  Jedem Knoten ist ein Plattenstapel dediziert zugewiesen  Adressiert Skalierbarkeit, aber nur für lesende Applikationen  z.B. bei IBM DB2 UNIX & Windows, Microsoft SQL Server DataA-FDataG-KDataL-SDataT-Z

18 18 Ausfall eines Knotens – Shared Nothing  Die Platten des ausgefallenen Knotens sind nicht mehr verfügbar  Jeweils zwei Knoten sind wechselweise Ausfallknoten zueinander:  Ausfallzeit ca. 10 – 30 Minuten  Extrem limitierte Skalierbarkeit DataA-E DataG-KDataL-SDataT-Z XDataA-F

19 19 Clustertypen – Shared Disk DataA-Z DataA-Z  Typischerweise 2 oder mehr Rechner im Clusterverbund  Alle Knoten sind gleichzeitig aktiv  Alle Knoten haben gleichzeitigen Zugriff auf die Daten  Adressiert Skalierbarkeit & Ausfallsicherheit  z.B. bei Oracle RAC, IBM DB2 auf OS390

20 20 Ausfall eines Knoten – Shared Disk  Fällt ein Rechner aus, wird die Last auf die übrigen Knoten verteilt  Alle Knoten haben zu jeder Zeit Zugriff auf alle Daten  Adressiert Skalierbarkeit & Ausfallsicherheit:  Ausfallzeit < 1 Minute  Alle noch verfügbaren Ressourcen nutzbar (hier 75%) DataA-Z DataA-Z X

21 21 Clustertypen - Zusammenfassung  SD = Shared Data  SN = Shared Nothing  FC= Failover Cluster

22 22 Agenda  Einführung  Clusterumgebungen  Oracle Real Application Clusters  Oracle RAC Konfigurationsvarianten  Q&A

23 23 Oracle9i Real Application Clusters basierend auf dem Shared Disk System Knoten 1 Knoten v2 XXX User DB-Cache1DB-Cache2

24 24 Oracle9i Real Application Clusters Basistechnologie (patentiert) : DB-Cache Fusion Knoten 1 Knoten v2 XXX User DB-Cache1DB-Cache2 Cache Fusion

25 25 Block Ping Inst 1 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Block Shipping Cache Coherence Implementierung Block Ping L.Ellison R.Lane …. DBA: 4711 G.Stürner J.Henley früher: OPS Inst 2 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Block Shipping Inst 3 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Inst 1 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Inst 2 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Inst 3 DBA: 4711 G.Stürner L.Ellison R.Lane …. G.BloomR.Lane J.Henley Block Ping

26 26 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel Zwei (oder mehr) Knoten Eine Datenbank DB-Cache1 DB-Cache2 XXX User

27 27 Die Arbeitsweise der Oracle9i Real Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle9i Real Application Clusters

28 28 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 1

29 29 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 1 2. select B from … 20

30 30 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 1 2. select B from … select B from … 20

31 31 Die Arbeitsweise der Oracle9i Real Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle9i Real Application Clusters

32 32 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where... ???

33 33 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where... 20

34 34 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where

35 35 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from... ???

36 36 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from... 20

37 37 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from commit

38 38 Die Arbeitsweise der Oracle9i Real Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle9i Real Application Clusters

39 39 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x22 40

40 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x update T set B2=44 where B2=40... ???

41 41 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x update T set B2=44 where B2=40... x22 40

42 42 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle9i Real Application Clusters - Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x update T set B2=44 where B2=40... x22 40 x22 x44

43 43 Agenda  Motivation  Clusterumgebungen  Oracle Real Application Clusters  Oracle RAC Konfigurationsvarianten  Q&A

44 44 Diese Technologie ist einzigartig und kombiniert Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit f ü r alle Anwendungen: OLTP DWH Internet/Intranet-Auftritte Oracle9i Real Application Clusters

45 45 1,0 1,8 (Basis: 2 Node) 1,8 (Basis: 2 Node) 89% Scalability 89% Scalability SAP(R) R/3 4.6C SD-Scalability Oracle9i RAC: Out-of-the-box Scalability Scale Factor 1,8 (Basis: 1 Node) 1,8 (Basis: 1 Node)

46 46 2,296 4,368 95% Scalability 95% Scalability # Users Oracle E-Business Suite 11 i Scalability Oracle9i RAC: Performance (Version 9.02) mit HMP Protokoll

47 47 (Standard-) Applikation Skalierbarkeit: Shared Disk / Shared Data  Nutzung aller Ressourcen  Geeignet für jede Applikation – OLTP – DWH – ODS – Hybrid, etc.  Transparentes Load Balancing DataA-Z CPU 50% 100% CPU 50% 100% CPU 50% 100% CPU 50% 100% User

48 48 Listener verteilen Anfragen basierend auf CPU-Last – PMON Prozess meldet den Listenern die Knotenauslastung Knoten 2 rac1 Instanz Knoten 1 lsnr1 rac2 Instanz lsnr2 Rac Datenbank Client 3 Netzwerk Client 1 Client 2 Client 4 Client n Client & Serverseitiges Loadbalancing Verbindungsaufbau nach einem Zufallsprinzip – verwendet die Adressliste der tnsnames.oratnsnames.ora

49 49 Gleichzeitiger OLTP und DSS Betrieb Dedizierter OLTP Knoten für schnelle Antwortzeiten DSS Nutzer sehen aktuellste Daten OLTPDSS Node ComplexQuery Query OLTP OLTP Oracle9i Real Application Clusters - Hybrid Konfigurationen

50 50 Oracle9i RAC Konfigurationsvarianten Oracle Single Instance & klassischer Failover Cluster Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit bis 30 Minuten Skaliert bis max. Anzahl der CPUs des akt. Knotens Crash betrifft 100% der User Aktiver Oracle9i DB Knoten Standby

51 51 Oracle9i RAC Konfigurationsvarianten Oracle9i aktiv/passiv RAC Aktiver Oracle9i DB Knoten Passiver Oracle9i DB Knoten Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minuten Skaliert bis max. Anzahl der CPUs des akt. Knotens Crash betrifft 100% der User

52 52 Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minuten Skaliert bis zur Anzahl der CPUs der Knoten Crash betrifft 50% der User Leistung nach Ausfall 50% Oracle9i RAC Konfigurationsvarianten Oracle9i (aktiv/aktiv) RAC Aktiver Oracle9i DB Knoten / RAC Aktiver Oracle9i DB Knoten / RAC

53 53 Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minuten Skaliert bis zur Anzahl der CPUs der Knoten Crash betrifft 25% der User Leistung nach Ausfall 75% Oracle9i RAC Konfigurationsvarianten Oracle9i RAC - Mehrknotenkonfiguration Aktiver Oracle9i DB Knoten Aktiver Oracle9i DB Knoten Aktiver Oracle9i DB Knoten Aktiver Oracle9i DB Knoten

54 54 Beide Knoten aktiv Zugriff auf eine Datenbank Aktiver Oracle9i DB Knoten / RAC Aktiver Oracle9i DB Knoten / RAC Oracle9i RAC Konfigurationsvarianten Oracle Transparent Application Failover empno name 7369 Smith 7499 Allen 7521 Ward 7566 Jones 7654 Martin 7698 Blake Benutzer werden automatisch auf einem intakten Knoten ü bernommen und lesende Zugriffe fortgesetzt

55 55 Client TNS rac1 instance Node 1 lsnr1 rac1 rac2 instance lsnr2 RAC Database Automatischer, erneuter Verbindungsaufbau n ä chster Eintrag in der Address-Liste in tnsnames.ora Node 2 TAF erneuter Verbindungsaufbau

56 A F & F R A G E N A N T W O R T E N


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