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Hochverfügbare und skalierbare Datenbanksysteme mit SQL Server 2005 Steffen Krause Technologieberater Application Platform Microsoft Deutschland GmbH

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Präsentation zum Thema: "Hochverfügbare und skalierbare Datenbanksysteme mit SQL Server 2005 Steffen Krause Technologieberater Application Platform Microsoft Deutschland GmbH"—  Präsentation transkript:

1 Hochverfügbare und skalierbare Datenbanksysteme mit SQL Server 2005 Steffen Krause Technologieberater Application Platform Microsoft Deutschland GmbH

2 Agenda Was bedeutet Verfügbarkeit Was bedeutet Verfügbarkeit Verfügbarkeit ohne Standby Verfügbarkeit ohne Standby Verfügbarkeit bei Parallelverarbeitung Verfügbarkeit bei Parallelverarbeitung Verfügbarkeit mit Standby Verfügbarkeit mit Standby Weitere Themen Weitere Themen

3 Verfügbarkeit Was bedeutet das für Sie? Warum nicht? Warum nicht? Site ist nicht verfügbar Site ist nicht verfügbar System ist nicht verfügbar System ist nicht verfügbar Datenbank ist nicht verfügbar Datenbank ist nicht verfügbar Datenbank ist teilweise nicht verfügbar Datenbank ist teilweise nicht verfügbar Tabelle ist nicht verfügbar Tabelle ist nicht verfügbar Daten sind nicht verfügbar Daten sind nicht verfügbar Können Ihre Kunden tun, was sie tun müssen, wenn es getan werden muss? 24x7x365

4 Verbesserte Verfügbarkeit ohne ein Standby-System Downtime wird reduziert oder vermieden, wenn: Downtime wird reduziert oder vermieden, wenn: Datenbank teilweise nicht verfügbar ist Datenbank teilweise nicht verfügbar ist Tabelle nicht verfügbar ist Tabelle nicht verfügbar ist Daten nicht verfügbar sind Daten nicht verfügbar sind

5 File Header extent 0 extent 1 extent 2 Datenbankkomponenten Datenbank besteht aus… Datenbank besteht aus… Dateigruppen bestehen aus… Dateigruppen bestehen aus… Dateien bestehen aus… Dateien bestehen aus… Extents bestehen aus… Extents bestehen aus… Seiten bestehen aus Daten Seiten bestehen aus Daten … extent 3 MeineDB Datei2 Datei3 Log Read/Write Dateigruppe Datei4 Datei5 Datei6 Read Only Dateigruppen Primär Datei1

6 Was passiert wenn… Festplatten/RAID-Systeme ausfallen Festplatten/RAID-Systeme ausfallen In SQL Server 2000 In SQL Server 2000 Datenbank wird als fehlerverdächtig (suspect) gekennzeichnet Datenbank wird als fehlerverdächtig (suspect) gekennzeichnet Benutzer können nicht auf die Datenbank zugreifen Benutzer können nicht auf die Datenbank zugreifen Datenbank ist Ebene der Verfügbarkeit Datenbank ist Ebene der Verfügbarkeit In SQL Server 2005 In SQL Server 2005 Dateigruppe wird als Offline markiert Dateigruppe wird als Offline markiert Benutzer können auf nicht beschädigte Dateigruppen zugreifen Benutzer können auf nicht beschädigte Dateigruppen zugreifen Dateigruppe ist Ebene der Verfügbarkeit Dateigruppe ist Ebene der Verfügbarkeit

7 Funktionale Partitionierung Datenaufteilung für Verfügbarkeit Strategische Gruppierung von Objekten Strategische Gruppierung von Objekten Nach Priorität Nach Priorität Nach Zeitfenstern (Sliding Window) Nach Zeitfenstern (Sliding Window) Nach Listen (z.B. Regionen) Nach Listen (z.B. Regionen) … in sekundäre Dateigruppen … in sekundäre Dateigruppen Zusammengehörige/wichtige Objekte bleiben verfügbar, auch wenn andere Datenbankteile offline sind Zusammengehörige/wichtige Objekte bleiben verfügbar, auch wenn andere Datenbankteile offline sind Funktionale Partitionierung erfordert keine partitionierten Tabellen Funktionale Partitionierung erfordert keine partitionierten Tabellen Partitionierte Tabellen profitieren aber davon Partitionierte Tabellen profitieren aber davon

8 Tabellenpartitionierung MeineGroßeTabelle Eine einzige Datenbank Eine einzige Datenbank Partitionen einzeln verwaltet Partitionen einzeln verwaltet Online/Offline Online/Offline ReadOnly/ReadWrite ReadOnly/ReadWrite Restore (Online!) Restore (Online!) … Partitionen in sekundären Dateigruppen

9 Was passiert wenn… Die Wiederherstellung beginnt Die Wiederherstellung beginnt In SQL Server 2000 In SQL Server 2000 Datenbank ist im Zustand wird wiederhergestellt Datenbank ist im Zustand wird wiederhergestellt Benutzer können nicht auf die Datenbank zugreifen Benutzer können nicht auf die Datenbank zugreifen Datei wird neu erstellt und mit Nullen initialisiert Datei wird neu erstellt und mit Nullen initialisiert Datei wird wiederhergestellt – Offline Datei wird wiederhergestellt – Offline In SQL Server 2005 In SQL Server 2005 Dateigruppe ist im Zustand wird wiederhergestellt Dateigruppe ist im Zustand wird wiederhergestellt Benutzer können auf Daten in anderen Dateigruppen zugreifen Benutzer können auf Daten in anderen Dateigruppen zugreifen Datei kann mit schneller Dateiinitialisierung neu erstellt werden Datei kann mit schneller Dateiinitialisierung neu erstellt werden Datei wird wiederhergestellt – Online Datei wird wiederhergestellt – Online

10 Online Piecemeal Restore Bessere Verfügbarkeit während Restore Fast jede Komponente (Seite, Datei, Dateigruppe) kann wiederhergestellt werden– ONLINE Fast jede Komponente (Seite, Datei, Dateigruppe) kann wiederhergestellt werden– ONLINE Wenn Seite beschädigt ist – nur diese Seite von aus Backup wiederherstellen Wenn Seite beschädigt ist – nur diese Seite von aus Backup wiederherstellen Konsistente Wiederherstellung (incl. Log- Wiederherstellung) erforderlich Konsistente Wiederherstellung (incl. Log- Wiederherstellung) erforderlich Ausnahme: Read-Only Dateigruppen Ausnahme: Read-Only Dateigruppen Im einfachen Wiederherstellungsmodus: Nur für Read-Only Dateigruppen Im einfachen Wiederherstellungsmodus: Nur für Read-Only Dateigruppen

11 Schnelle Dateiinitialisierung Verfügbarkeit durch weniger Downtime SQL Server 2000 SQL Server 2000 Alle Daten- und Logdateien müssen mit Nullwerten initialisiert werden Alle Daten- und Logdateien müssen mit Nullwerten initialisiert werden Verlängert Nichtverfügbarkeit bei Wiederherstellung während der Dateierstellungsphase Verlängert Nichtverfügbarkeit bei Wiederherstellung während der Dateierstellungsphase SQL Server 2005 SQL Server 2005 Nur Logdateien müssen mit Nullwerten initialisiert werden Nur Logdateien müssen mit Nullwerten initialisiert werden Nichtverfügbarkeitszeit bei Wiederherstellung signifikant verringert Nichtverfügbarkeitszeit bei Wiederherstellung signifikant verringert Nicht nur für Restore nützlich Nicht nur für Restore nützlich Datenbankerstellung Datenbankerstellung Datenbankdatei-Änderung: Automatische und manuelle Vergrößerung Datenbankdatei-Änderung: Automatische und manuelle Vergrößerung

12 Partielle Datenbankverfügbarkeit und Piecemeal Restore

13 Isolierte Fehler TechnologieVerbessertWann Partielle Datenbank- verfügbarkeit Datenverfügbarkeit Intakte Daten/Partitionen bleiben verfügbar Wiederherstellungszeit Nur das wiederherstellen, was beschädigt ist Datenverfügbarkeit Intakte Daten/Partitionen bleiben verfügbar Wiederherstellungszeit Nur das wiederherstellen, was beschädigt ist Sofort nach Upgrade Schnelle Datei- initialisierung Datenbank-Erstellungszeit Dateien werden nicht Null-initialisiert Wiederherstellung von Datenbanken, Dateien, Dateigruppen Fehlende Dateien werden schnell erstellt Zeit für automatische und manuelle Vergrößerung der Dateien Zusätzlicher Platz schnell verfügbar Datenbank-Erstellungszeit Dateien werden nicht Null-initialisiert Wiederherstellung von Datenbanken, Dateien, Dateigruppen Fehlende Dateien werden schnell erstellt Zeit für automatische und manuelle Vergrößerung der Dateien Zusätzlicher Platz schnell verfügbar Sofort nach Upgrade Online Piecemeal Restore Datenverfügbarkeit Intakte Daten/Partitionen bleiben während der Wiederherstellung verfügbar Wiederherstellungszeit Nur das wiederherstellen, was beschädigt ist – online Datenverfügbarkeit Intakte Daten/Partitionen bleiben während der Wiederherstellung verfügbar Wiederherstellungszeit Nur das wiederherstellen, was beschädigt ist – online Sofort nach Upgrade

14 Grenzen der Verfügbarkeit Parallelitäts-Anforderungen Datenbank ist verfügbar, aber die Anwendung/der Benutzer kann nicht die erforderlichen Operationen ausführen Datenbank ist verfügbar, aber die Anwendung/der Benutzer kann nicht die erforderlichen Operationen ausführen Was ist mit administrativem Einfluß? Was ist mit administrativem Einfluß? Wartungsarbeiten können Blockierungen hervorrufen Wartungsarbeiten können Blockierungen hervorrufen Neue Online-Indexerstellung Neue Online-Indexerstellung Was ist mit dem Einfluss von Anwendungen? Was ist mit dem Einfluss von Anwendungen? Schlecht designte und/oder langlaufende Transaktionen Schlecht designte und/oder langlaufende Transaktionen Unterschiedliche Datenzugriffsmuster Unterschiedliche Datenzugriffsmuster Neue Snapshot Isolation-Optionen Neue Snapshot Isolation-Optionen

15 Was geschieht wenn… Indizes neu aufgebaut werden müssen Indizes neu aufgebaut werden müssen In SQL Server 2000 In SQL Server 2000 Neuerstellung von Indizes erfordert eine exklusive Sperre auf die Tabelle Neuerstellung von Indizes erfordert eine exklusive Sperre auf die Tabelle Tabelle ist effektiv offline Tabelle ist effektiv offline Benutzer können die Tabelle nicht zugreifen Benutzer können die Tabelle nicht zugreifen In SQL Server 2005 In SQL Server 2005 Neuerstellung von Indizes kann in den meisten Fällen online erfolgen Neuerstellung von Indizes kann in den meisten Fällen online erfolgen Benutzer können auf die Tabelle zugreifen Benutzer können auf die Tabelle zugreifen

16 Was geschieht wenn… Leser und Schreiber dieselben Daten zugreifen Leser und Schreiber dieselben Daten zugreifen In SQL Server 2000 In SQL Server 2000 Sperren werden verwendet, um die beabsichtigte Isolationsstufe zu erreichen Sperren werden verwendet, um die beabsichtigte Isolationsstufe zu erreichen Benutzer müssen auf Zugriff auf gesperrte Daten warten Benutzer müssen auf Zugriff auf gesperrte Daten warten Parallelität und Performance werden beeinflusst Parallelität und Performance werden beeinflusst Korrektheit wird beeinträchtigt wenn zur Vermeidung von Sperren niedrigere Isolationsstufen gewählt werden Korrektheit wird beeinträchtigt wenn zur Vermeidung von Sperren niedrigere Isolationsstufen gewählt werden In SQL Server 2005 In SQL Server 2005 Sperren ODER Versionierung können verwendet werden, um die beabsichtigte Isolationsstufe zu erreichen Sperren ODER Versionierung können verwendet werden, um die beabsichtigte Isolationsstufe zu erreichen Mit Versionierung blockieren Leser keine Schreiber und umgekehrt Mit Versionierung blockieren Leser keine Schreiber und umgekehrt Die Performance wird verbessert, wenn Wartezeiten der primäre Flaschenhals waren Die Performance wird verbessert, wenn Wartezeiten der primäre Flaschenhals waren 2 Versionen: Snapshot pro Statement oder pro Transaktion 2 Versionen: Snapshot pro Statement oder pro Transaktion

17 Snapshot Isolation

18 ParallelitätTechnologieVerbessertWann Online Index Operations Tabellen-Parallelität Tabellen bleiben bei (Re-) Indizierung online Downtime wegen Wartung für die meisten Indizes nicht mehr erforderlich Tabellen-Parallelität Tabellen bleiben bei (Re-) Indizierung online Downtime wegen Wartung für die meisten Indizes nicht mehr erforderlich Minimale Anpassung Design und Architektur Snapshot Isolation Snapshots pro Statement Paralleler Zeilenzugriff Transaktional konsistente Zeilenversionen bleiben zugreifbar Korrektheit Langlaufende Anweisungen verwenden konsistente Version vom Anweisungsstart Analyse/Abfragezeit Abfragen müssen nicht warten! Paralleler Zeilenzugriff Transaktional konsistente Zeilenversionen bleiben zugreifbar Korrektheit Langlaufende Anweisungen verwenden konsistente Version vom Anweisungsstart Analyse/Abfragezeit Abfragen müssen nicht warten! Minimale Anpassung Snapshot Isolation Transaktionsebene für konsistentes Lesen Transaktionsebene für Update-Konfliktlösung Paralleler Zeilenzugriff Konsistente Version bleibt zugreifbar Korrektheit Langlaufende Anweisungen verwenden konsistente Version vom Transaktionsstart Analyse/Abfragezeit Abfragen müssen nicht warten! Paralleler Zeilenzugriff Konsistente Version bleibt zugreifbar Korrektheit Langlaufende Anweisungen verwenden konsistente Version vom Transaktionsstart Analyse/Abfragezeit Abfragen müssen nicht warten! Minimale Anpassung Design und Architektur

19 Verbesserte Verfügbarkeit mit einem Standby-System Downtime reduziert für diese Fehlerfälle: Downtime reduziert für diese Fehlerfälle: Site ist nicht verfügbar Site ist nicht verfügbar System ist nicht verfügbar System ist nicht verfügbar Datenbank ist nicht verfügbar Datenbank ist nicht verfügbar

20 Datenbankspiegelung Redundanz auf Datenbankebene Kommende Hochverfügbarkeitstechnologie Kommende Hochverfügbarkeitstechnologie Verfügbar für Test und Prototyping in SQL Server 2005 RTM Verfügbar für Test und Prototyping in SQL Server 2005 RTM Zertifiziert für Produktionsbetrieb in der ersten Hälfte 2006 Zertifiziert für Produktionsbetrieb in der ersten Hälfte 2006 Drei Konfigurationen: Drei Konfigurationen: Hohe Verfügbarkeit – Synchron mit Witness Hohe Verfügbarkeit – Synchron mit Witness Hoher Schutz – Synchron ohne Witness Hoher Schutz – Synchron ohne Witness Hohe Performance – Asynchron Hohe Performance – Asynchron

21 Datenbankspiegelung Überblick Softwarebasierte Lösung Softwarebasierte Lösung Principal-Datenbank verarbeitet Benutzeranfragen Principal-Datenbank verarbeitet Benutzeranfragen Spiegeldatenbank erhält Änderungen über sicheren, dedizierten TCP-Kanal Spiegeldatenbank erhält Änderungen über sicheren, dedizierten TCP-Kanal Optionaler Zeugenserver für automatischen Failover Optionaler Zeugenserver für automatischen Failover Principal DatenbankSpiegeldatenbank Änderungen

22 Commit Schreibe n in Log Übertragen auf Spiegel Schreiben in Spiegel-Log Bestätigung Committed im Log Dauerndes Redo auf dem Spiegel Bestätigung Datenbankspiegelung Grundprinzip der synchronen Spiegelung Log DB Log

23 Datenbankspiegelung

24 Standby-Technologien Featur e Hot Standby Warm Standby Cold Standby Database Mirroring Failover Clustering Peer-to- Peer Replikation Trans- aktionale Replikation LogShipping Backup / Restore Detach / Copy / Attach Datenverlust Keiner (optional) KeinerMöglich Wahr- scheinlic h Failover automatisch Ja OptionalNein Transparent für Client Ja, Auto- Redirect Ja, Reconnect auf selbe IP Optional Nein, NLB hilft Nein Ausfallzeit Sekunden 20 Sec + DB Recovery keineSekunden Sekunden + DB Recovery Erkennen, Restore, Manueller Failover Erkennen, Attach, Manueller Failover Standby Lesezugriff Über Snapshot nein Dauerhaft verfügbar Manchmal verfügbar Nein

25 Standby-Technologien Featur e Hot Standby Warm Standby Cold Standby Database Mirroring Failover Clustering Peer-to- Peer Replikation Transaktionale Replikation LogShipping Backup / Restore Detach / Copy / Attach Ebene minimal Daten- bank Instanz Tabelle oder Sicht Daten- bank Behandelt Platten- fehler Ja Nein, RAID erforderlic h Ja Spezielle Hardware Nein, zweites System Spezielle Hardware aus Cluster HCL Nein, zweites System Komplexi- tät MittelHoch Mittel

26 Grenzen der Verfügbarkeit Dieser Job wäre Klasse, wenn es nicht… …die Benutzer …die Kollegen …uns gäbe! Menschen Ich ändere diese Daten… genau… hier !

27 Grenzen der Verfügbarkeit Microsoft SQL Server 2005 bietet Ihnen deutlich verbesserte Tools für die Überwindung dieser Grenzen: Microsoft SQL Server 2005 bietet Ihnen deutlich verbesserte Tools für die Überwindung dieser Grenzen: Datenbankserverfehler oder Katastrophe Datenbankserverfehler oder Katastrophe Isolierte Festplattenfehler Isolierte Festplattenfehler Parallelität des Datenzugriffs Parallelität des Datenzugriffs Datenbank-Wartung und Administration Datenbank-Wartung und Administration Skalierbarkeit Skalierbarkeit Benutzer- oder Anwendugnsfehler Benutzer- oder Anwendugnsfehler Es existieren viel mehr Grenzen Nur einige kann man mit Datenbanktechnologie überwinden Wichtig sind Menschen, Planung, Prozeduren und Training

28 Wann einsetzen? Wieviel Arbeit erfordert die Technologie? Online Index- Operationen Wnen Kriterien erfüllt Online Index- Operationen Wnen Kriterien erfüllt Snapshot Isolation Auf Anweisungsebene Snapshot Isolation Auf Anweisungsebene Snapshot Isolation Auf Transaktionsebene (RO) Snapshot Isolation Auf Transaktionsebene (RO) Failover Clustering Failover Clustering Datenbankspiegelun g Datenbankspiegelun g Log Shipping Log Shipping Datenbank- Snapshots Datenbank- Snapshots Sofort nach Upgrade Minimale Arbeit erforderlich Design und Architektur Vewrbesserte Verfügbarkeit von Installation bis Redesign Ebenen der Verfügbarkeit zur Minimierung von Downtime und Datenverlust Partielle Datenbank- verfügbarkeit Partielle Datenbank- verfügbarkeit Online Piecemeal Restore Online Piecemeal Restore Schnelle Dateiinitialisierung Schnelle Dateiinitialisierung Schnelle Wiederherstellung Schnelle Wiederherstellung Online Index Operationen Wenn Kriterien nicht erfüllt (Minderheit) Online Index Operationen Wenn Kriterien nicht erfüllt (Minderheit) Snapshot Isolation Mit Erkennung von Update- Konflikten Snapshot Isolation Mit Erkennung von Update- Konflikten Replikation Replikation

29 Ressourcen Webcasts Webcasts SQL Server Administration Webcast-Reihe SQL Server Administration Webcast-Reihe Download Evaluation & Express Download Evaluation & Express Englisch Englisch Deutsch Deutsch SQL Server Feature Pack incl. Upgrade Advisor SQL Server Feature Pack incl. Upgrade Advisor Und Dokumentations-Update Und Dokumentations-Update Blog Steffen Krause Blog Steffen Krause PASS PASS

30 Ressourcen für Ihren Erfolg Von Microsoft und den Communities TechNet für IT Professionals TechNet versorgt IT-Profis mit den wichtigsten Informationen in den Bereichen Evaluation, Planung, Implementierung sowie Wartung und Support TechNet versorgt IT-Profis mit den wichtigsten Informationen in den Bereichen Evaluation, Planung, Implementierung sowie Wartung und Support auf dem Laufenden mit dem TechNet Flash Newsletter, RSS-Feeds sowie personalisierten Infos & Services auf dem Laufenden mit dem TechNet Flash Newsletter, RSS-Feeds sowie personalisierten Infos & Services Technische Informationen in der TechNet Datenbank (z.B. Security und Skript Center) und TechNet Webcasts Technische Informationen in der TechNet Datenbank (z.B. Security und Skript Center) und TechNet Webcasts Professional Association for SQL Server (PASS): unabhängige von Anwendern geleitete weltweite Vereinigung von Nutzern der SQL Server-Technologie Eine Auswahl der besten deutschsprachigen Communities rund um Microsoft Server: Online- und Offline-Adressen für praktische Erfahrungen, Tipps, Web Boards und User Group Treffen


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