Exadata Database Machine X5

Oracle Exadata:
Uma Visão Técnica Aprofundada
Gurmeet Goindi
Group Product Manager - Exadata
Fernando Melo
Sales Consultant – Engineered Systems
Andre Ronchi
Database Manager - Assai
Junho, 2015
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functionality described for Oracle’s products remains at the sole discretion of Oracle.
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Oracle Exadata Database Machine
A Melhor Plataforma para Banco de Dados Oracle
• Software e Hardware Pré-Integrados – O hardware mais
recente – dimensionado, otimizado e testado para cargas de
trabalho de Banco de Dados Oracle
• Software e Protocolos Únicos – banco de dados, rede, e
software no storage colaboram para fornecer o mais rápido e mais
eficiente processamento para bancos de dados Oracle
• Suporte de Fim-a-Fim – um time de suporte integrado para
reduzir complexidade e custos operacionais. Todas as tecnologias
são de propriedade e suportadas pela Oracle
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Casos de Uso Exadata
• CONSOLIDAÇÃO / DBaaS
• DATA WAREHOUSING
Service
Catalog
• PROCESSAMENTO TRANSACIONAL (OLTP) • BANCO DE DADOS IN-MEMORY
Real-Time Analytics
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Exadata Hardware
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5
Exadata X5-2 Componentes
• Servidores de Banco de Dados
–
–
–
–
–
2 Processadores 18-core x86 (36 cores)
Oracle Linux 6
Oracle Database Enterprise Edition
Oracle VM (opcional)
Oracle Database options (opcional)
Servidor de Banco de Dados X5-2
36 cores por servidor
256 – 768 GB DRAM
• Rede mais Rápida
– 40 Gb/s InfiniBand
– Ethernet para Conectividade Externa
• Servidores de Storage Inteligentes
– Servidor de Storage High-Capacity
– Servidor de Storage Extreme Flash
– Exadata Storage Server Software
Servidor de Storage High-Capacity
Servidor de Storage Extreme Flash
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6
Exadata X5 Servidores de Storage
Extreme Flash
Servidor de Storage
High-Capacity
Servidor de Storage
All-Flash
Disco + Flash Cache
NVMe PCIe flash Estado-da-Arte
Baixo Tempo de Resposta Consistentemente
Protocolo InfiniBand I/O otimizado
Exadata Storage Server Software
Smart Scan (SQL Offload)
Smart Flash Cache
I/O Resource Management
Hybrid Columnar Compression
Performance
Extreme Flash
High-Capacity
263 GB/s
140 GB/s
OLTP Leituras (8K)
4.14 M IOPS
4.14 M IOPS
OLTP Escritas (8K)
4.14 M IOPS
2.69 M IOPS
Flash Latência
0.25 ms @ 2M IOPS
0.25 ms @ 1M IOPS
Capacidade
Extreme Flash
High-Capacity
16
16
Disco (por servidor)
-
48 TB
Flash (por servidor)
12.8 TB
6.4 TB
Disco (full rack)*
-
672 TB
Flash (full rack)*
179.2 TB
89.6 TB
Scans Analíticos
Cores (para SQL offload)
* Full Rack : 8 servidores de DB, 14 servidores de storage
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Exadata X5-2 Configurações Elásticas
Otimize o Exadata para qualquer workload
Qtr Rack
Full Rack
Exemplos de Configuração
DB In-Memory Extreme Flash OLTP Data Warehousing
Machine
Machine
Machine
Servidor de BD
Extreme Flash Storage
High-Capacity Storage
Comece Com
2 Servidores de BD
3 Servidores de Storage
Adicione Servidores
Qualquer tipo
Qualquer quantidade
15 Serv. de BD
5 Serv. de Storage
11 Serv. de BD
11 Serv. de Storage
8 Serv. de BD
14 Serv. de Storage
576 BD Cores
396 BD Cores
8 TB RAM
512 Cores
90 TB Flash Cache
13.3 TB RAM
192 TB Disco
140 TB Flash
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672 TB Disco
8
Escale de Configurações Pequenas para Muito Grandes e Multi-Rack
Menor Config: 1/8 Rack c/ Capacity on Demand
Full Rack Config: Com 8 Serv. BD, 14 Serv. de Storage
Qty
Cores
Disco
Flash
Servidores de BD
2
16
4.8 TB
0
HC Servidor Storage (ou)
3
24
72 TB
9.6 TB
EF Servidor Storage
3
24
0
19.2 TB
.Online
...
.Elastic
...
1/8 Rack
1/4 Rack
Cores
Disco
Flash
8
288
19.2 TB
0
HC Servidor Storage (ou)
14
224
672 TB
89.6 TB
EF Servidor Storage
14
224
0
179.2 TB
Servidores de BD
.Elastic
...
Configs
Upgrade
Qty
.Elastic
...
Configs
1/2 Rack
. Elastic
...
Configs
Full Rack
Configs
Multi Rack
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Multi Rack
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Exadata Software
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Exadata Storage Server Software
• Smart Scan
– Scans/filtros de Dados são executados nos servidores de storage
– Só resultados relevantes retornam aos servidores de banco de dados
– Melhoria significativa de performance (10x ou mais) para relatórios, etc
Servidor de Banco de Dados
S
Q
L
Servidor de Storage
• Smart Flash Cache / Tierização de Storage
–
–
–
–
Dados Ativos são automaticamente armazenados em flash no storage
A inteligência de I/O no storage otimiza o uso do flash
Flash caches Reads, Writes, Log Writes
Performance do flash com a capacidade do disco
• I/O Resource Management (IORM)
Ultra-Fast
PCIe Flash Cards
I/O
I/O
I/O
– Alocação baseada em prioridade de I/O por banco de dados e workload
– Essencial para mixed workloads e consolidação de banco de dados
• Hybrid Columnar Compression (HCC)
– Melhor compressão de dados da indústria (10x média)
– Dados permanecem compactados no flash, memória, backups, standbys
HCC
10:1
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Gestão de Recursos para Cargas de Trabalho Consolidadas
Prioriza Recursos de HW por Banco de Dados, Carga de Trabalho e Hora do Dia
• Instance Caging
– Limita uma instância de banco consumir um # máximo de CPUs
– Prevenção de exaustão de recursos que impactam outros BDs
• Gestão de Recursos de CPU
–
–
–
–
Aloca CPU entre diferentes bancos de dados
Aloca CPU entre cargas de trabalho dentro de um banco de dados
Implementa políticas de processamento paralelo
Prevenção contra queries que consomem muitos recursos
ETL
BATCH
RPTS
AD-HOC
BACKUPS
WAREHOUSE
OLTP
• Gestão de Recursos de Rede
PRIORITY LANE
– Automaticamente prioriza mensagens críticas na rede Infiniband
– Log writes, mensagens do RAC cluster, etc.
• Gestão de Recursos de I/O (IORM)
TXNS
I/O
I/O
I/O
– Prioriza I/O para cargas críticas sobre cargas não-críticas
– Permite um compartilhamento justo dos recursos do banco de dados
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Custo mais Eficiente de Storage
• Exadata software transparentemente dá o melhor da memória,
flash e disco
– Custo e Capacidade de um disco SAS
– I/Os de um PCI Flash
– Velocidade de um banco de dados In-Memory
• Hybrid Columnar Compression (HCC)
– Melhor compressão da indústria (10x média) para analytics & archive
– Os dados permanecem comprimidos no flash, memória, backups e
standbys
Morrisons PLC
HCC
10:1
“Exadata entrega uma incrível compressão
de 20x para nosso Data Warehouse.”
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6 TB
DRAM
89 TB
PCI FLASH
672 TB
DISCO
Dados Mais
Quentes
Dados Ativos
Dados Frios
Por DB Machine full rack padrão
8 BD, 14 HC servidores de storage
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Maximum Availability Architecture (MAA)
Nenhum Ponto de Falha
Dentro do Exadata
Dentro de um Site
Hardware
Redundante
Servidores, Discos,
Flash, Rede,
Energia
Standby Local para
HA Failover
Standby Remoto para
Disaster Recovery
Hardware
Redundante
Banco de Dados
Redundante
Hardware
Redundante
Banco de Dados
Redundante
DATABASE IN-MEMORY
LAN
DATABASE IN-MEMORY
Clusters ativos,
Espelhamento de
disk/flash
DATABASE IN-MEMORY
Software
Redundante
Replicação
baseado em
redo com
checagem de
consistência
Entre os Sites
WAN
Patch,
reconfiguração e
expansão online
Recuperação Mais Rápida de um Nó do RAC | Backup Mais Rápido - RMAN Offload para o Storage
Profunda Integração com ASM | Data Guard Redo Apply Mais Rápido | Teste Completo de Falha
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Exachk: Ferramenta Compreensiva de Health-Check
• Utilitário para
automatizar os health
checks do Exadata
• PASS | FAIL | WARNING
• Valida compliance com as
melhores práticas do
MAA, versões de
software, configuração de
parâmetros, etc.
• Regularmente atualizado
com novas
recomendações e
releases
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Suporte Compreensivo de uma Equipe Integrado
PLATINUM SERVICES
Completo. Pró-Ativo.
• Equipe de suporte especializado em
Engineered Systems
• Suporte 24/7
• Resposta on-site em 2-horas para
problemas com hardware
• Atualizações e upgrades para banco de
dados, servidores, storage, e S.O.
• Portal pró-ativo de suporte (MOS)
Integrado. Sem Custo Adicional.
• Os engenheiros da Oracle aplicam patch
remotamente e fazem monitoramento de
falha 24x7
• Tempo mais rápido de resposta e
restauração:
5 Minutos Notificação de falha
15 Minutos Restauração ou
Escala para Desenvolvimento
30 Minutos Debugging junto
com Desenvolvimento
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Novas Features de Sofware no X5-2
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Novas Features de Software no X5-2
• ALTA-DISPONIBILIDADE
– Detecção de Falha Instantânea
– Controle de latência de I/O
– In-Memory tolerante a falhas
• DESEMPENHO
VM
VM
– Snapshots de storage
– Oracle VM
Base
DB
• FLEXIBILIDADE DE
LICENCIAMENTO
– Trusted Partitions
– Capacity-on-Demand
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Sparse Sparse
Snap Snap
CDB
FINANCE
VM
SALES
VM
DATABASE IN-MEMORY
– Flash Cache Colunar
– JSON/XML Smart Scan
– Direct-to-wire OLTP protocol
• CONSOLIDAÇÃO
Database
Vault
Option
Spatial and
Graph
Option
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Novas Features de Alta-Disponibilidade no X5-2
• Detecção Instantânea de Falhas para os Servidores de Banco de Dados e
Storage
– Se um servidor desaparecer dos switches Infiniband, declare como fora
– Não há espera por longos timeouts do heartbeat
• Controle de Latência de I/O

– Disco e flash podem mostrar longas latências ocasionais enquanto realiza
operações de recovery ou manutenção internas
– O Exadata automaticamente redireciona leituras lentas para uma outra célula
– As escritas são redirecionadas do disco ou flash lento para um outro dispositivo
mais saudável
• Elimina Falhas Falsas de Disco e Flash
– Muitas falhas de drive aparentes são na verdade travamentos de software
– O Exadata automaticamente suspende o ciclo de energia do drive para limpar o
travamento de software
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Novo In-Memory Tolerante a Falhas
A Única Plataforma de Banco de Dados In-Memory com Tolerância a Falhas
• Similar ao storage mirroring
• Duplica as colunas do Oracle Database
In-Memory em outro servidor
– Habilitado por tabela/partição
– Transparente para Aplicação
Duplicate
Duplicate
Duplicate
• Downtime eliminado pela troca
automática para a réplica após a falha
de servidor
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Novo “Exafusion” Protocolo OLTP Direct-to-Wire
O Primeiro Protocolo Infiniband para Banco de Dados
3X Mais Rápido
– Mas o overhead de chamar o S.O. em todas as mensagens
limita a taxa de transferência para as mensagens curtas
• Exafusion re-implementa o Cache Fusion do RAC
10 GigE
– Ignora o stack de software da rede, interrupções, scheduling
InfiniBand
• O Banco de Dados chama diretamente o hardware
Infiniband
InfiniBand Exafusion
• InfiniBand tem grande throughput
8K OLTP Block Transfers/sec
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Novo Snapshots Rápidos para Banco de Dados para Dev/Test
• Rápido provisionamento de Banco de Dados com
Snapshot
– Crie um sparse diskgroup no storage do Exadata
– Então crie um snapshot do banco de dados ou snapshot do PDB
que lê de uma cópia read-only do BD e escreve no sparse
diskgroup.
• Integração com pluggable database permite a criação
do snapshot com apenas um comando
• Todas as features do Exadata funcionam nos
Snapshots (smart scans, smart flash cache, resource
management …)
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Base
DB
Sparse Sparse
Snap
Snap
CDB
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Oracle VM + Oracle Database 12c Multitenant
Database 12c
Multitenant
• VMs tem bom isolamento mas tem pouca eficiência e
muito gerenciamento
– Separa S.O., memória, CPUs, e patching
Mais Eficiência
Mais Isolamento
– Isolamento sem necessidade de confiar no DBA, System Admin
Muitos BDs
em um
servidor
VM
VM
VM
Virtual
Machines
• Consolidação em BD em um servidor é altamente
eficiente mas tem pouco isolamento
– O isolamento do DB Resource manager não adiciona overhead; deve
confiar nos DBAs para configurar
VM
Servidores BD
dedicados
VM
• Melhor estratégia é combinar VMs
com consolidação de banco de
dados nativa
– Múltiplos DBs/PDBs em uma VM
– Poucas VMs por servidor para limitar
overhead
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Nova Forma Flexível de Licenciamento
• Oracle VM Trusted Partitions
• Capacity-on-Demand
– Desligue até 60% dos cores nos servidores de banco de
dados durante a instalação
– Habilite os cores em incrementos de 2
– Licencia somente o software para os cores ativos
– “Pay as you Grow”
SALES
VM
DATABASE IN-MEMORY
– Licencia o software Oracle apenas nos cores da
máquina virtual
– Ideal para options de propósito-especial
FINANCE
VM
OVM
Trusted
Partitions
Database
Vault
Option
Spatial and
Graph
Option
Servidor de Banco de Dados
Cores Ativos
Capacity-on-Demand
$$
Licencia software
Oracle somente
nos cores ativos
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Oracle Exadata Database Machine
Nova Solução para Bancos de Dados Oracle
São Paulo, 19 de Junho de 2015
Projeto Exadata
Nova Solução Banco de Dados Oracle Exadata
 Cenário 2014 – Banco de Dados:
 Instabilidade no ambiente
 Não atendimento de SLA´s
 Tempos de resposta dos sistemas inadequados
 Monitoramento nos ambientes ineficaz ou inexistente
 Indisponibilidades frequentes em todos os ambientes
 Alto esforço operacional de TI
30
Projeto Exadata
Nova Solução Banco de Dados Oracle Exadata
 Desafios para 2015 – Banco de Dados(Exadata):
 Estabilização do ambiente
 Melhorar níveis de SLA´s de TI
 Melhorar tempos de resposta dos sistemas e janela processamento batch
 Criação de ambientes em alta disponibilidade/DR(Active Dataguard)
 Monitoramento proativo altamente eficaz garantido pela Oracle
 Ambiente dedicado para o negócio do Assai
 Menor esforço operacional de TI por conta da produtividade do ambiente
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Projeto Exadata
Nova Solução Banco de Dados Oracle Exadata
 Benefícios:





Escalabilidade do ambiente pode ser feita 100% Online
Alta disponibilidade em 100% do ambiente
Monitoração 24x7 preventiva e corretiva
Ambiente compliance com requisitos e normas de segurança. Oracle garante aplicação de patches trimestralmente no ambiente
Ambiente 100% dedicado ao negócio do Assaí.
TEMPO ANTERIOR(MIN)
GANHOS DE PERFORMANCE(%)
TEMPO ATUAL(MIN)
960
120
BACKUP ORACLE
5
0,6
SISTEMA GERENCIAL - CARGA SAU
200
CBDX89
RUB
20 SISTEMA GERENCIAL - RELATÓRIOS GERENCIAIS(MICROSTRATEGY)
240
120
SISTEMA GERENCIAL - CARGA MICROSTRATEGY
120
12
SISTEMA HORUS - ESTOQUE ONLINE
300
60
SISTEMA HORUS - CALCULO DA IDADE DE PRODUTOS
60
10
SISTEMA HORUS - IMPORTAÇÃO VENDAS DA C5
0%
200%
400%
600%
800%
1000%
1200%
Projeto Exadata
Nova Solução Banco de Dados Oracle Exadata
 Tempo de execução – JOB´s malha batch
EXADATA vs HP´S
6:00:00
5:35:00
4:48:00
3:36:00
3:50:00
2:24:00
1:12:00
0:00:00
0:27:00
0:08:10
JOB2014JOB2900JOB2901 BAIXA1 BAIXA2 BAIXA3 BAIXA4 BAIXA5 BAIXA6 BAIXA9 BAIXA10 JOB6021JOB6022JOB2810JOB2811JOB2812JOB2813
TEMPO HP´S
TEMPO EXA
CBDX89
RUB
Projeto Exadata
Nova Solução Banco de Dados Oracle Exadata
 Resultado:
Load Balance
Ambiente
Dedicado
Replicação de
Dados
Tolerância a
Falhas
Disaster
Recovery
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Exadata vs. Hardware Genérico
Benefícios para Aplicação
Gap de Benefícios está Crescendo, e vai Crescer cada vez Mais
• In-Memory Fault Tolerance
• Direct-to-wire Protocol
• Columnar Flash Cache
• JSON and XML offload
• I/O latency capping
• Instant failure detection
• Network Resource Management
• Multitenant Aware Resource Mgmt
• Compressed Flash Cache
• IO Priorities • Prioritized File Recovery
• Data Mining Offload
Melhorias de Hardware
Comuns ao Exadata &
Plataformas Genéricas
• Database Aware PCI Flash
• Storage Indexes
• Columnar Compression
• Smart Scan
• InfiniBand Scale-Out
2008
•
•
•
•
Processadores Mais Rápidos
Flash Mais rápido, Mais Barato
Disk Drives Maiores
Rede Interconnect Mais Rápida
2015
Tempo
Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
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Copyright © 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
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