Technische Implementation von CERA Hannes Thiemann Max-Planck-Institut für Meteorologie Modelle und Daten hannes.thiemann @ zmaw.de ULDB Wiesbaden, 28. Mai 2008

Inhalt Aufgabe und Motivation Umsetzung Datenbanken Anbindung an das HSM Ausblick

Klimasystem

Klimamodell: Grid

Klimamodell: Auflösung T42 (300 km) T106 (120 km)

Horizontalauflösung des Klimamodells Datenmengen Horizontalauflösung des Klimamodells T42: 128 * 64 = 8192 Punkte pro Globalfeld T106: 160 * 320 = 51200 Punkte pro Globalfeld Erforderliche Speichereinheiten (GRIB Format) Horizontalfeld (Zugriffseinheit): 17.1 kB (T42) / 100.1 kB (T106) Unix Filegröße für monatsweise akkumulierte Ergebnisse mit 6 Std. Speicherintervall und 300 2d Variablen (Physikalische Einheit): 616 MB (T42) / 3500 MB (T106) 240 Jahre Modellintegration (Logische Einheit): 1.7 TB (T42) / 10 TB (T106)

Umsetzung Datenbanken

WDCC's CERA DB has been identified as the largest Linux DB. The Winter TopTen Program identifies the world’s largest and most heavily used databases. ….. Congratulations on achieving Grand Prize award winner status (1) in Database Size, Other, All and TopTen Winner status Database Size, Other, Linux;Workload, Other, Linux in Winter Corp.'s 2005 TopTen Program! ....... (1) Grand prizes are  awarded for first place winners in the All Environments categories only. WDCC's CERA DB has been identified as the largest Linux DB.

Wintercorp (2005) - DB Size: Scientific, Archive, and other Company Size (TB) DBMS Platform System Vendor Max-Planck 222 Oracle Federated/SMP NEC USGS/EROS 17 Centralized/SMP Sun HP 1 NonStop SQL Centralized/MPP T-Systems Oracle RAC Centralized/Cluster See: www.wintercorp.com

Wintercorp (2005) - DB Size: Data Warehouse Company Size (TB) DBMS Platform System Vendor Yahoo 100 Oracle Centralized/SMP Fujitsu Siemens AT&T 1) 94 Daytona Federated/SMP HP KT IT-Group 50 DB2 Centralized/Cluster IBM LGR 25 Amazon Oracle RAC 1) 330 GB Norm. Data Volume See: www.wintercorp.com

Oracle 9.2 single instance running on TX7 CERA: Some Facts Oracle 9.2 single instance running on TX7 Enterprise Edition Partitioning Option Advanced Security 24 Tbyte disk attached to database nodes Database size ~450 Tbyte Database nodes connected to HSM system Data accessible on the internet 800 named users worldwide Daily access 800 GB/Day (average) New data 400 GB/Day (average)

Datenbanken: Aufteilung OID 1 2 31 4 9 10 Metadaten Daten Enterprise User Security

100.000 Tabellen 800 GB Entry Reference Status Distribution Contact Coverage Parameter Spatial Local Adm. Data Access Data Org 100.000 Tabellen 800 GB Ca. 100.000 Tabellen Ca. 800 GB

Structure of metadata tables 100.000 Tabellen 800 GB Informationen um Einfache Anfragen ohne Zugriff auf Daten selbst zu beantworten. Konsistenz zu den Daten selbst überprüfen zu können. Qualitätskontrollen durchzuführen. Liegen auf Disk

Wichtige Datenbankfeatures Nologging : Reduktion der Redo-Log Informationen => Gegenwärtig ca. 5 GB/day pro Datenbankinstanz Partitioning Read Only Tablespaces => Verringerung des Backup Nicht verwendet: Komprimierung in der Datenbank => Verwendete Datenformate sind bereits hochkomprimierend

Backup 3 Typen: “reguläre” Datenbankdateien mit konventionellem Datenbankbackup , kein „nologging“. Datenbankdateien mit „nologging“ geschrieben. Backup auf Tape nach „read only“ setzen. Datenbankdateien mit nologging geschrieben. Noch „read write“ und daher keine Sicherung. Daten müßen nach Korruption neu eingefüllt werden.

Range Partitioning Table Partition 1 Partition 2 Partition n … Structure of blob tables Range Partitioning Table Partition 1 Partition 2 Partition n … Datafile 1 Datafile 2 Datafile n … blob_id 1 .. n blob_id n+1 .. m blob_id m+1 .. k … Time t0 .. tn Time tn+1 .. tm Time tm+1 .. tk … BLOB Data Table blob_id blob_data

Umsetzung: HSM Anbindung an das HSM

All tablespaces are moved “at once” to dxdb Migout Migin TBS - RW Tbl Partition 1 dxdb TBS - RO Tbl Partition 1 All tablespaces are moved “at once” to dxdb TBS - RW Tbl Partition 2

Migout takes place after files haven’t been modified for x minutes Migout / Migin Migout takes place after files haven’t been modified for x minutes Only one migout process per dxdb-filesystem Migin takes place immediately after a file is requested. Only parts accessed are retrieved from the backend storage. One migin process per requested file.

Purging dxdb HWM LWM

Except: “small” datafiles can stay on disk Criteria for purging Size of datafiles doesn’t matter Except: “small” datafiles can stay on disk Time not modified (easy for read only tablespaces) Time not touched Oracle has the tendency to touch data files quite often Oracle parameter read_only_open_delayed could be an option Prerequisite: 2 copies on tape

Inside the datafile Header 128k Primary Key Lob Index Table Blob data

Frontend versus Backend Filesystem Frontend HSM Backend Header 128k Header 128k Part 1 = 512 MB Part 2 = 512 MB

Retrieving data Header 128k 3 1 2 5 4 Tape Request

Usage: Downloads

Statistics: Size

Ausblick: Globalmodell T213 (Atmosphäre) Horizontalauflösung des Klimamodells T213: 640 * 320 = 204800 Punkte pro Globalfeld T106: 160 * 320 = 51200 Punkte pro Globalfeld Erforderliche Speichereinheiten (GRIB Format) Horizontalfeld (Zugriffseinheit): 400.1 kB (T213) / 100.1 kB (T106) Unix Filegröße für monatsweise akkumulierte Ergebnisse mit 6 Std. Speicherintervall und 300 2d Variablen (Physikalische Einheit): 14000MB (T213) / 3500 MB (T106) 240 Jahre Modellintegration (Logische Einheit): 40 TB (T213) / 10 TB (T106)

Ausblick: Regionalmodell Auflösung und Datenmengen REMO-UBA-Modellgebiet Auslösung: 10x10 km Datenmenge: 5 TB / 100 Jahre (nur Bodenfelder) Orography

Vielen Dank!