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Oracle Real Application Cluster (RAC) Ralf Mueller Server Technologies Oracle Corporation

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Präsentation zum Thema: "Oracle Real Application Cluster (RAC) Ralf Mueller Server Technologies Oracle Corporation"—  Präsentation transkript:

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2 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 Hardware Strom Platzbedarf

5 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 Parallel Server / RAC Historie ?2003 Oracle 10gR1 RAC ASM Projekt MegaGrid, CERN Oracle 10gR2 Grid Enable, Manageability ?

6 6 Real Application Clusters SMP NUMA Jeder Hersteller: Sun, HP, 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 Oracle10g – eine Codebasis auf allen Plattformen – alle Oracle10g 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 Cluster Ready Services Manageability

9 9 Knoten (Nodes) Jeder Knoten ist ein eigenständiger 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 (HP) – 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 (OCFS) - Oracle Automatic Storage Management (ASM) – 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 Cluster Ready Services Framework fuer 3rd party Applikationen – Applikationen werden clusterfähig – Unabhängig von Hardware und OS – Verwaltung über EM Unabhängig von RAC – Offenlegung von Cluster Manager Funktionalität

14 14 Manageability (9i vs. 10g) Enterprise Manager – Cluster Enable Single Node – Backup/Recovery – Monitoring Rolling Upgrade Load Balancing Storage Management

15 15 Agenda Motivation Clusterumgebungen Oracle Real Application Clusters Oracle RAC Konfigurationsvarianten Q&A

16 16 Clusterumgebungen Clustertypen: – Failover Cluster – Shared Nothing – Shared Disk

17 17 Clustertypen – Failover Cluster DataA-ZDataA-Z Typischerweise 2 Rechner im Verbund Nur der aktive Rechner hat Zugriff auf die Daten Adressiert Hochverfügbarkeit, keine Skalierbarkeit

18 18 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

19 19 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

20 20 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

21 21 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

22 22 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

23 23 Clustertypen - Zusammenfassung SD = Shared Data SN = Shared Nothing FC= Failover Cluster

24 24 Agenda Einführung Clusterumgebungen Oracle Real Application Clusters Oracle RAC Konfigurationsvarianten Q&A

25 25 Oracle10g Real Application Clusters basierend auf dem Shared Disk System Knoten 1 Knoten v2 XXX User DB-Cache1DB-Cache2

26 26 Oracle10g Real Application Clusters Basistechnologie (patentiert) : DB-Cache Fusion Knoten 1 Knoten v2 XXX User DB-Cache1DB-Cache2 Cache Fusion

27 27 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

28 28 Cache Fusion Komponenten Global Resource Directory (GRD) – Verwaltet Resourcen im Cluster – In-Memory Struktur (in SGA) – Repliziert auf allen Instanzen – Für jede Resource gibt es genau einen Resource Master (siehe GCS, GES) – Resourcen: Informationen über Datenblöcke ­Lokal/global ­Null Lock, Shared, Exclusive ­Welche Instanz hat aktuelle Version

29 29 Cache Fusion Komponenten Global Cache & Enqueue Service (GCS, GES) - Verantwortlich für Integrität des GRD - Nominieren eines Resource Masters (dynamisch, kann wechseln) - Läuft auf jeder Instanz, Kommunikation über Interconnect - Beteiligt am Instance Recovery bei Ausfall einer Instanz

30 30 Oracle10g Real Application Clusters - Beispiel Zwei (oder mehr) Knoten Eine Datenbank DB-Cache1 DB-Cache2 XXX User

31 31 Die Arbeitsweise der Oracle10g Real Application Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle10g Real Application Clusters

32 32 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 1

33 33 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 1 2. select B from … 20

34 34 DB-Cache1 DB-Cache2 1. select A from … Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 1 2. select B from … select B from … 20

35 35 Die Arbeitsweise der Oracle10g Real Application Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle10g Real Application Clusters

36 36 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where... ???

37 37 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where... 20

38 38 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where

39 39 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from... ???

40 40 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from... 20

41 41 DB-Cache1 DB-Cache2 20 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 2 1. update T set B=22 where select B from commit

42 42 Die Arbeitsweise der Oracle10g Real Application Clusters anhand von drei typischen Zugriffsszenarien: 1. Read-Read 2. Write-Read 3. Write-Write Oracle10g Real Application Clusters

43 43 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x22 40

44 44 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x update T set B2=44 where B2=40... ???

45 45 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle10g Real Application Clusters-Beispiel 3 1. update T set B1=22 where B1= x update T set B2=44 where B2=40... x22 40

46 46 DB-Cache1 DB-Cache2 Oracle10g 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

47 47 Agenda Motivation Clusterumgebungen Oracle Real Application Clusters Oracle RAC Konfigurationsvarianten F&A

48 48 Diese Technologie ist einzigartig und kombiniert Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit f ü r alle Anwendungen: OLTP DWH Internet/Intranet-Auftritte Oracle10g Real Application Clusters

49 49 1,0 1,8 (Basis: 2 Node) 1,8 (Basis: 2 Node) 89% Scalability 89% Scalability SAP(R) R/3 4.6C SD-Scalability Oracle10g RAC: Out-of-the-box Scalability Scale Factor 1,8 (Basis: 1 Node) 1,8 (Basis: 1 Node)

50 50 2,296 4,368 95% Scalability 95% Scalability # Users Oracle E-Business Suite 11 i Scalability Oracle10g RAC: Performance mit HMP Protokoll

51 51 (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

52 52 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

53 53 Gleichzeitiger OLTP und DSS Betrieb Dedizierter OLTP Knoten für schnelle Antwortzeiten DSS Nutzer sehen aktuellste Daten OLTPDSS Node ComplexQuery Query OLTP OLTP Oracle10g Real Application Clusters - Hybrid Konfigurationen

54 54 Oracle10g 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 Oracle10g Knoten Standby

55 55 Oracle10g RAC Konfigurationsvarianten Oracle9i aktiv/passiv RAC Aktiver Oracle10g Knoten Passiver Oracle10g DB Knoten Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minute Skaliert bis max. Anzahl der CPUs des akt. Knotens Crash betrifft 100% der User

56 56 Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minute Skaliert bis zur Anzahl der CPUs der Knoten Crash betrifft 50% der User Leistung nach Ausfall 50% Oracle10g RAC Konfigurationsvarianten Oracle10g (aktiv/aktiv) RAC Aktiver Oracle10g Knoten / RAC Aktiver Oracle10g Knoten / RAC

57 57 Lokale Ausfallsicherheit auf Rechnerebene Umschaltzeit < 1 Minute Skaliert bis zur Anzahl der CPUs der Knoten Crash betrifft 25% der User Leistung nach Ausfall 75% Oracle10g RAC Konfigurationsvarianten Oracle10g RAC - Mehrknotenkonfiguration Aktiver Oracle10g Knoten Aktiver Oracle10g Knoten Aktiver Oracle10g Knoten Aktiver Oracle10g Knoten

58 58 Beide Knoten aktiv Zugriff auf eine Datenbank Aktiver Oracle10g Knoten / RAC Aktiver Oracle9i DB Knoten / RAC Oracle10g 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

59 59 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

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


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