Arquitetura do Banco de Dados Oracle 11g no Windows

Arquitetura do Banco de Dados
Oracle 11g no Windows
White paper técnico da Oracle
Julho de 2007
Arquitetura do Banco de Dados Oracle 11g no Windows
Visão geral executiva...............................................................................................................3
Introdução................................................................................................................................ 3
Arquitetura do banco de dados Oracle no Windows............................................................... 4
Modelo de thread...................................................................................................... 4
Serviços.....................................................................................................................5
Aprimoramentos de escalabilidade........................................................................... 5
4 GB RAM Tuning (4GT)................................................................................... 6
Memória muito extensa (VLM, Very Large Memory)........................................ 6
Páginas grandes................................................................................................... 7
Configurações de prioridade e afinidade............................................................. 8
Acesso não-uniforme à memória (NUMA, Non-Uniform Memory Access)...... 8
Aprimoramentos de I/O de arquivo.......................................................................... 9
Sistema de arquivos em cluster............................................................................ 9
I/O de arquivo de 64 bits...................................................................................... 9
Suporte a arquivos brutos.................................................................................... 9
Cliente direto do sistema de arquivos da rede – Novidade no 11g.................... 10
Sistemas operacionais Windows de 64 bits........................................................................... 11
Conclusão.............................................................................................................................. 12
Programa de gerenciamento de identidades
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Arquitetura do Banco de Dados Oracle 11g no Windows
VISÃO GERAL EXECUTIVA
O Banco de Dados Oracle 11g no Windows apresenta uma solução de banco de dados
otimizada para implantações que precisam de escalabilidade, confiabilidade e alto
desempenho. Este documento descreve a arquitetura do banco de dados da Oracle para
Windows e seu diferencial com relação aos congêneres executados em UNIX e Linux.
Usando um modelo de serviço nativo do Windows baseado em threads, o Banco de
Dados Oracle 11g garante alto desempenho e escalabilidade. O banco de dados Oracle
integra-se bem aos recursos avançados do sistema operacional Windows e ao hardware
subjacente, como suporte a páginas grandes e NUMA. A Oracle oferece o melhor
desempenho com o suporte para memória extensa, arquivos grandes e brutos e grid
computing.
O banco de dados Oracle é certificado para os sistemas operacionais Windows de 32 e
64 bits. O banco de dados Oracle de 32 bits é suportado no Windows de 32 bits com
hardware x86 padrão, incluindo o Windows Vista. No Windows de 64 bits, o Oracle de
64 bits funciona nos sistemas operacionais Windows x64 (AMD64/EM64T) e Windows
Itanium. O hardware de 64 bits oferece mais escalabilidade e desempenho do que os
sistemas de 32 bits.
INTRODUÇÃO
A Oracle sempre manteve um compromisso
firme com o sistema operacional Windows.
Em 1993, foi a primeira a lançar um banco de
dados relacional para o Windows NT. A Oracle
fez alterações específicas no banco de dados
para melhorar seu desempenho e sua
facilidade de uso com o Windows.
O banco de dados Oracle tornou-se uma das principais soluções para a plataforma
Windows. Desde o início, o objetivo da Oracle sempre foi oferecer o banco de dados
com o melhor desempenho e mais integrado ao Windows; para isso, a Oracle investiu
desde cedo na mudança de sua tecnologia de banco de dados UNIX, líder de mercado,
para a plataforma Windows. Em 1993, a Oracle foi a primeira empresa a lançar um
banco de dados relacional para o Windows NT.
Inicialmente, os esforços de desenvolvimento da Oracle concentraram-se em aprimorar
a performance e otimizar a arquitetura do banco de dados no Windows. O Oracle7 no
Windows NT foi redesenhado para tirar proveito dos diversos recursos exclusivos da
plataforma Windows, incluindo o suporte a thread nativo e a integração com algumas
das ferramentas administrativas do Windows, como Monitor de desempenho e
Visualizar eventos.
O banco de dados Oracle no Windows evoluiu de um nível básico de integração com o
sistema operacional e passou a usar serviços mais avançados da plataforma Windows,
incluindo os sistemas Itanium e AMD64/EM64T. Como sempre, a Oracle continua
inovando e aproveitando as novas tecnologias
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do Windows. Este white paper aborda em detalhes a arquitetura do Banco de Dados
Oracle 11g no Windows. Abrange também as inovações que aprimoram o banco de
dados para Windows, mas não trata de recursos que se aplicam a todas as plataformas
de hardware.
ARQUITETURA DO BANCO DE DADOS ORACLE NO WINDOWS
O Banco de Dados Oracle 11g possui os
mesmos recursos e funcionalidades no
Windows e em Linux e UNIX. Entretanto, por
trás dos bastidores, foi realizado um trabalho
considerável para se aproveitarem os
recursos de sistema operacional específicos
Quando executado no Windows, o Banco de Dados Oracle 11g contém os mesmos
recursos e funcionalidades das várias plataformas Linux e UNIX para as quais a Oracle
oferece suporte. No entanto, a interface entre o banco de dados e o sistema operacional
foi bastante alterada para aproveitar os serviços exclusivos disponibilizados pelo
Windows. Como resultado, o Banco de Dados Oracle 11g para Windows não é uma
transferência direta da base de código do UNIX. Foi feito um trabalho de engenharia
considerável para garantir que o banco de dados explore os recursos do Windows em
sua plenitude e para assegurar que o banco de dados Oracle seja um sistema estável,
confiável e de alto desempenho no qual desenvolver aplicativos.
do Windows a fim de melhorar a performance,
confiabilidade e estabilidade.
A arquitetura do banco de dados Oracle no
Windows baseia-se em threads, e não em
processos. Os threads oferecem mudanças de
contexto mais rápidas; uma rotina de alocação
SGA mais simples que não requer o uso de
memória compartilhada; disseminação mais
veloz de novas conexões; e redução do uso
geral da memória.
Modelo de thread
Comparado ao banco de dados Oracle no UNIX, a alteração arquitetural mais
significativa do Banco de Dados Oracle 11g no Windows é a conversão de servidor com
base em processos em servidor com base em threads. No UNIX, o Oracle utiliza
processos para implementar tarefas em segundo plano, como gerador do banco de dados
(DBW0), gerador de log (LGWR), distribuidores (dispatchers), servidores
compartilhados e afins. Além disso, cada conexão dedicada ao banco de dados faz com
que outro processo do sistema operacional seja gerado em favor dessa sessão. No
Windows, porém, todos esses processos são implementados como threads em um
grande e único processo. Isso significa que, para cada instância do banco de dados
Oracle, haverá apenas um processo em execução no Windows para o próprio servidor
de banco de dados Oracle. (Observação: Existem outros processos Oracle no Windows
para outros serviços do banco de dados, como o Enterprise Manager Database Console.
Por dentro desse processo estão muitos threads em execução, sendo que cada um
equivale a um processo na arquitetura UNIX. Dessa maneira, se houvesse 100 processos
Oracle sendo executados no UNIX para uma instância específica, essa mesma carga de
trabalho seria manipulada por 100 threads em um único processo no Windows.
Em termos operacionais, os aplicativos de cliente que se conectam ao banco de dados
não são afetados por essa modificação na arquitetura do banco de dados. Todos os
esforços foram empreendidos para garantir que o banco de dados funcione no Windows
da mesma maneira que em outras plataformas, embora a arquitetura do processo interno
tenha sido convertida para uma abordagem baseada em thread.
A mudança para uma arquitetura baseada em threads foi originalmente motivada por
problemas de desempenho da primeira versão do Windows NT ao lidar com arquivos
compartilhados entre processos. A simples conversão para uma arquitetura baseada em
threads sem alterar qualquer outro código melhorou drasticamente o desempenho, já
que assim se evitava esse gargalo específico do Windows NT. Não há dúvida de que
a motivação original da mudança não existe mais; contudo, a arquitetura de thread para
o Oracle continua, já que se mostrou muito estável e sustentável.
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Há outros benefícios produzidos pela arquitetura de thread. Entre esses benefícios estão:
trocas de contexto de sistema operacional mais rápidas entre os threads (em oposição
aos processos); uma rotina de alocação da área global do sistema (SGA) muito mais
simples que não requer o uso de memória compartilhada; disseminação mais rápida de
novas conexões, uma vez que os threads são criados mais rapidamente do que os
processos; menor utilização de memória, porque os threads compartilham mais
estruturas de dados do que os processos; e, por fim, existência de uma impressão de que
o modelo baseado em thread é um tanto mais "parecido com o Windows" do que um
modelo baseado em processo.
Internamente, o código para implementação do modelo de thread é compacto e bastante
isolado do corpo principal do código do Oracle. Menos de 20 módulos proporcionam
toda a infra-estrutura necessária para implementação do modelo de thread. Além disso,
foi acrescentada robustez à arquitetura através do uso de manipuladores de exceção e
também de rotinas utilizadas para acompanhamento e desalocação dos recursos. Essas
duas adições ajudam os aplicativos do banco de dados Oracle no Windows a satisfazer
os requisitos das operações 24x7, sem inatividade decorrente de falhas de recursos ou
programas com mau funcionamento.
Serviços
O banco de dados Oracle funciona como um
serviço do Windows, que é um processo em
segundo plano que pode ser ativado pelo
Windows durante a inicialização
Além de se basear em thread, o Banco de Dados Oracle 11g não é um processo comum
do Windows. É um serviço do Windows, que basicamente consiste em um processo de
segundo plano registrado com o sistema operacional, ativado pelo Windows no
momento da inicialização e executado em determinado contexto de segurança. A
conversão do Oracle em um serviço era necessária para possibilitar que o banco de
dados fosse ativado automaticamente na reinicialização do sistema, já que os serviços
não requerem interação com o usuário para serem iniciados. Quando o serviço de banco
de dados Oracle começa, não há nenhum dos threads Oracle típicos sendo executados
no processo. Em vez disso, o processo basicamente espera por uma conexão inicial e
uma solicitação de inicialização do SQL*Plus, que fará com que um thread de primeiro
plano seja iniciado e então, por fim, cause a criação dos threads de segundo plano e da
SGA. Quando o banco de dados é encerrado, todos os threads criados são concluídos,
mas o processo em si continua a ser executado e aguarda a solicitação de conexão e o
comando de inicialização seguintes. Além do serviço do banco de dados Oracle, foi
incluído ainda suporte para a disseminação automática do SQL*Plus para iniciar e abrir
o banco de dados para uso pelos clientes.
O Oracle Net Listener é um serviço que também precisa ser executado antes que os
usuários possam se conectar ao banco de dados. Vale relembrar que tudo isso são
detalhes da implementação que não afetam a maneira como os clientes conectam-se ou
usam o banco de dados, embora seja muito importante para os administradores de
bancos de dados do Windows.
Ao longo dos anos, a Oracle desenvolveu de
forma consistente seu banco de dados para
atender grandes populações de usuários. O
Oracle Real Application Clusters aumenta a
capacidade de conexões de usuários e a taxa
Aprimoramentos de escalabilidade
Um dos principais objetivos do Banco de Dados Oracle 11g no Windows é explorar
plenamente todas as tecnologias de sistema operacional e hardware que possam ajudar a
aumentar a escalabilidade, a taxa de transferência e a capacidade do banco de dados.
de transferência ao agrupar várias máquinas
como um único banco de dados
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Foram realizadas muitas atividades visando a comportar grandes números de usuários
do banco de dados conectados no Windows. Desde o Oracle7 versão 7.2, há clientes em
ambientes de produção com mais de 1.000 conexões simultâneas a uma única instância
do banco de dados no Windows NT. Com o passar do tempo, esse número cresceu até
atingir mais de 2.000 usuários conectados simultaneamente a uma mesma instância do
banco de dados em um único nó em ambientes de produção. Ao usar a arquitetura de
servidor compartilhado da Oracle, que limita o número de threads em execução no
processo do banco de dados Oracle, chegamos a mais de 10.000 conexões simultâneas a
uma única instância do banco de dados. Além disso, os recursos de multiplexação da
rede e de pool de conexões também permitem que uma grande configuração tenha mais
usuários conectados a uma única instância do banco de dados.
Nos últimos anos, os administradores de bancos de dados do Windows puderam
aumentar ainda mais a quantidade de usuários empregando novo hardware de 64 bits,
Itanium ou AMD64/EM64T, e o Oracle Real Application Clusters (RAC). Os
aprimoramentos em 64 bits são discutidos adiante neste documento. O Oracle RAC
permite que vários servidores acessem os mesmos arquivos do banco de dados,
aumentando assim a capacidade de conexões de usuários, além da taxa de transferência.
Por ser possível acrescentar hardware comum na forma de nós adicionais de um cluster
RAC, o RAC tornou-se uma solução comum de redimensionamento econômico e alta
disponibilidade. No Windows, os clientes foram escalados para um cluster RAC com 23
nós sem problema algum.
4 GB RAM Tuning (4GT)
O banco de dados Oracle no Windows suporta
o acesso a grandes quantidades de memória
através de várias formas, incluindo 4GT, VLM
e AWE. Como o Oracle pode usar o máximo
possível de memória, 64 GB, no Windows de
32 bits, os usuários têm escalabilidade e taxa
de transferência melhores
Quando o cluster e o Windows de 64 bits não são alternativas viáveis, é necessário
maximizar os recursos disponíveis nos sistemas Windows de 32 bits. O Windows 2000
Server de 32 bits (edições Advanced e Datacenter) e o Windows Server 2003 de 32 bits
(edições Enterprise e Datacenter) possuem um recurso chamado 4 GB RAM Tuning
(4GT). Ele permite que os aplicativos do Windows que usam muita memória acessem
diretamente até 3 GB de memória, em vez dos 2 GB permitidos como padrão. A
vantagem óbvia para o banco de dados Oracle é que há 50% mais memória disponível
para o banco de dados, que pode se utilizada para aumentar os tamanhos de SGA ou a
quantidade de conexões. Todas as versões de servidor do banco de dados Oracle, desde
a versão 7.3.4, ofereciam suporte a esse recurso sem precisar de alterações na instalação
padrão da Oracle. A única mudança de configuração necessária visa a garantir que o
sinalizador /3GB seja usado no arquivo Windows boot.ini.
Memória muito extensa (VLM, Very Large Memory)
O que normalmente se utiliza com aplicativos para o Windows de 32 bits que precisam
de muita memória é um importante recurso de ajuste de memória, originalmente
suportado pelo Oracle8i, chamado memória muito extensa (VLM, Very Large Memory).
A VLM, disponível a partir do Windows 2000, permite que o banco de dados Oracle no
Windows ultrapasse o limite do espaço de endereço de 3 GB normalmente imposto pelo
Windows de 32 bits. Especificamente, uma única instância do banco de dados agora
pode acessar até 64 GB de buffers do banco de dados ao ser executada em uma máquina
e em um sistema operacional que suporte essa quantidade de memória física.
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Esse suporte no Banco de Dados Oracle 11g foi estritamente integrado ao código de
cache do buffer do kernel do banco de dados, permitindo assim um uso muito eficiente
de grandes quantidades de RAM disponíveis nos buffers do banco de dados. Com a
configuração de um banco de dados com um grande número de buffers, mais dados são
armazenados na memória. Isso reduz o volume de I/O do disco, uma ação
consideravelmente mais lenta do que a recuperação de dados da memória. O uso desse
recurso leva a um respectivo aumento na taxa de transferência e no desempenho do
banco de dados.
Nos bastidores, o Banco de Dados Oracle 11g para Windows utiliza Address
Windowing Extensions (AWE), incorporadas aos sistemas operacionais a partir do
Windows 2000. As AWE são um conjunto de chamadas de API que permitem que os
aplicativos acessem mais memória do que os tradicionais 3 GB de RAM normalmente
disponíveis para aplicativos do Windows de 32 bits. A interface AWE tira proveito da
arquitetura Intel Xeon e oferece uma rápida interface de mapeamento/desmapeamento
para toda a memória de uma máquina. Sendo assim, ao acessar mais de 4 GB de
memória, estritamente falando, os aplicativos não têm acesso direto à memória. Se o
buffer requisitado do banco de dados estiver em uma área da memória superior a 4 GB,
ele terá de ser mapeado dessa área para a memória inferior a 4 GB para poder ser
acessado pelo banco de dados de 32 bits. Embora esse processo seja mais lento do que o
acesso direto à memória, é consideravelmente mais rápido do que usar o disco.
As chamadas AWE permitem um grande aumento no uso do buffer do banco de dados,
de até 64 GB do total de buffers. Esse suporte é puramente uma alteração na memória,
sem alterações ou modificações feitas nos arquivos do banco de dados em si.
Páginas grandes
A página grande ajuda a impulsionar o
desempenho dos aplicativos de banco de
dados que precisam de muita memória,
especialmente nos casos em que o tamanho
do cache do buffer é de vários gigabytes
O suporte a página grande é um recurso que impulsiona o desempenho das
instâncias do banco de dados que usam muita memória nas versões de 32 e 64
bits do Windows Server 2003. Os bancos de dados Oracle podem usar com
mais eficiência os recursos de endereçamento de memória do processador com
esse recurso. Especificamente, com o suporte para página grande habilitado, as
CPUs do sistema poderão acessar com mais rapidez os buffers do banco de
dados Oracle que estão na memória. O Oracle usa o suporte para página grande
disponível no Windows. O tamanho de página é de 2 MB se a extensão de
endereço físico (PAE, Physical Address Extension) estiver habilitada ou 4 MB
se estiver desabilitada (no Windows de 32 bits); 2 MB (no Windows x64); ou
16 MB (no Windows Itanium). As páginas grandes são usadas na SGA. Todos
os componentes da SGA, incluindo o cache do buffer, pool compartilhado,
pool grande e outros, são alocados a partir dessas páginas grandes.
Esse recurso é especialmente útil quando o tamanho do cache do buffer do
Oracle compreende muitos gigabytes. Configurações menores também terão
um ganho usando páginas grandes, mas ele não será tão expressivo como no
caso do banco de dados que acessa grandes quantidades de memória. Para
habilitar esse novo recurso, a variável do registro ORA_LPENABLE deve ser
configurada como 1 na chave Oracle do Registro do Windows.
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Configurações de prioridade e afinidade
Os administradores de bancos de dados
podem atribuir afinidades e prioridades de
CPU a threads específicos do Oracle para
melhorar a performance.
O banco de dados Oracle suporta a modificação das configurações de prioridade e
afinidade do processo do banco de dados e dos threads individuais nesse processo ao ser
executado no Windows.
Através da modificação do valor da configuração de Registro ORACLE_PRIORITY,
um administrador de banco de dados pode atribuir diferentes prioridades do Windows
aos threads de segundo plano individuais e também aos threads de primeiro plano como
um todo. Da mesma forma, a prioridade de todo o processo do Oracle também pode ser
modificada. Em determinadas circunstâncias, isso pode melhorar um pouco o
desempenho. Por exemplo, se um aplicativo gerar muita atividade de arquivos de log, a
prioridade do thread LGWR poderá ser aumentada para atender melhor à carga
colocada. De igual maneira, se a replicação for usada com intensidade, esses threads
que atualizam os dados de bancos remotos de forma bidirecional também podem ter sua
prioridade aumentada.
De modo muito semelhante à configuração ORACLE_PRIORITY, a configuração de
Registro ORACLE_AFFINITY permite que um administrador de banco de dados
atribua todo o processo do Oracle ou threads individuais nesse processo a CPUs ou
grupos de CPUs específicos do sistema. Relembrando: em alguns casos, isso pode
ajudar a performance. Por exemplo, vincular o DBW0 a uma única CPU para que não
migre de uma CPU para outra pode, em alguns casos, proporcionar uma pequena
melhoria na performance. Além disso, se houver outros aplicativos em execução no
sistema, a utilização da configuração ORACLE_AFFINITY pode ser uma forma de
manter o Oracle confinado a um subconjunto das CPUs disponíveis a fim de
proporcionar aos outros aplicativos tempo para que sejam executados.
Acesso não-uniforme à memória (NUMA, Non-Uniform Memory
Access)
O banco de dados Oracle pode detectar
automaticamente hardware NUMA e otimizar a
si próprio usando com eficiência as afinidades
do nó NUMA
Com a inclusão do suporte a NUMA no Windows Server 2003, o Oracle agora
pode explorar melhor o hardware NUMA, no qual um único servidor físico de
grande porte é formado por vários “nós” computacionais. Como cada nó de
uma máquina NUMA acessa partes diferentes da RAM física em velocidades
distintas, é essencial que o banco de dados possa determinar a topologia de
uma máquina NUMA e ajustar sua programação, as alocações de memória e as
operações internas de acordo.
Ao ser executado em uma máquina NUMA, o banco de dados Oracle configura
automaticamente o parâmetro ORACLE_AFFINITY com um valor padrão
apropriado na inicialização para maximizar o uso dos recursos dessa máquina.
Além disso, as alocações de memória da SGA e PGA são feitas com
reconhecimento do NUMA, para que essa memória seja acessada da maneira
mais eficiente possível a partir de todos os diversos “nós” do servidor. Por fim,
o número de threads geradores do banco de dados é configurado de modo que
haja um por nó, como mais uma operação de melhoria do desempenho.
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Aprimoramentos de I/O de arquivo
O banco de dados Oracle no Windows suporta
um sistema de arquivos em cluster, facilitando
o gerenciamento. O suporte a I/O de arquivo
de 64 bits permite tamanhos de arquivo acima
de 4 GB. Arquivos brutos, ou partições de
disco não-formatadas, são suportados para
oferecer um ganho de desempenho em
comparação com o uso do sistema de
arquivos convencional.
Outra área na qual se trabalhou muito no código do banco de dados Oracle é a do
suporte a arquivos em cluster, arquivos grandes e arquivos brutos. O sistema de
arquivos em cluster do Oracle é a parte integrante do Banco de Dados Oracle 11g que
facilita a administração e a instalação dos clusters Oracle. Num esforço para garantir
que todos os recursos do Windows sejam explorados em sua plenitude, o banco de
dados suporta I/O de arquivo de 64 bits para permitir o uso de arquivo com tamanhos
superiores a 4 GB. Além disso, são suportados arquivos brutos físicos e lógicos para
arquivos de dados, log e controle, a fim de melhorar o desempenho usando o Oracle
RAC e bancos de dados de uma única instância no Windows.
Sistema de arquivos em cluster
A capacidade de gerenciamento do Oracle RAC melhorou muito com o sistema de
arquivos em cluster (CFS, Cluster File System) da Oracle. O Oracle CFS foi criado para
ser usado especificamente com o RAC. Os executáveis do Oracle RAC são instalados
no CFS ou em arquivos brutos. No caso do último, pelo menos uma instância do banco
de dados é executada em cada nó do cluster. Em uma única instalação interna do Oracle
com CFS, o banco de dados existirá no armazenamento compartilhado, geralmente uma
array de armazenamento. O CFS permite que o software da Oracle seja acessado por
todos os nós do cluster, mas controlado por nenhum deles. Todas as máquinas do CFS
têm acesso igual a todos os dados e podem processar qualquer transação. Dessa forma,
o RAC com CFS garante a redundância completa do software do banco de dados para
clusters do Windows, enquanto simplifica a instalação e a administração.
I/O de arquivo de 64 bits
Internamente, todas as rotinas de I/O de arquivo do banco de dados Oracle suportam
deslocamentos de arquivo de 64 bits, significando que não há limitações de tamanho de
arquivo a 2 GB ou 4 GB quando se trata de arquivos de dados, log ou controle, como é
o caso em algumas outras plataformas. Na realidade, as limitações existentes são
limitações genéricas do Oracle em todas as portas. Essas limitações incluem 4 milhões
de blocos de bancos de dados por arquivo, 16 KB de tamanho máximo de bloco e
arquivos de 64 KB por banco de dados. Se esses valores forem multiplicados, o
tamanho máximo de um arquivo de banco de dados no Windows será calculado como
64 GB, enquanto o tamanho total máximo de um banco de dados suportado (com blocos
de banco de dados de 16 KB) será de 4 petabytes.
Suporte a arquivos brutos
Como o UNIX, o Windows suporta o conceito de arquivos brutos, que basicamente são
partições de disco não-formatadas que podem ser usadas como um único arquivo
grande. Os arquivos brutos têm a vantagem de não sobrecarregarem o sistema de
arquivos, pois são partições sem formatação. Sendo assim, o uso de arquivos brutos
como arquivos do banco de dados ou de log pode resultar em um pequeno ganho de
desempenho. Entretanto, o aspecto negativo do uso de arquivos brutos é a capacidade
de gerenciamento, porque os comandos padrão do Windows não suportam a
manipulação ou o backup de arquivos brutos. Portanto, os arquivos brutos são usados
geralmente apenas por instalações muito sofisticadas e pelo Oracle Real Application
Clusters, precisando de um desempenho otimizado.
Programa de gerenciamento de identidades
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Para usar um arquivo bruto, tudo o que o Oracle precisa é um nome de arquivo que
especifique qual letra de unidade ou partição usar para o arquivo. Por exemplo, o nome
de arquivo \\.\PhysicalDrive3 diz ao banco de dados Oracle para usar a terceira (3ª)
unidade física como um arquivo bruto físico como parte do banco de dados. Além disso,
um arquivo como \\.\log_file_1 é um exemplo de arquivo bruto que foi atribuído com
um alias para facilidade de compreensão. É possível atribuir aliases com o Oracle
Object Link Manager (OLM). O OLM apresenta uma interface gráfica fácil de usar e
mantém os links por todo o cluster e nas reinicializações. Durante a especificação de
nomes de arquivos brutos para o banco de dados Oracle, todo cuidado é necessário para
se escolher o número de partição ou a letra de unidade corretos, uma vez que o Oracle
simplesmente sobrescreverá qualquer informação na unidade especificada quando
adicionar o arquivo ao banco de dados, mesmo se já for uma unidade formatada como
NTFS ou FAT.
Para o banco de dados Oracle, os arquivos brutos realmente não são diferentes de outros
arquivos de bancos de dados Oracle. Os arquivos brutos são tratados da mesma maneira
pelo Oracle e é possível executar seu backup e recuperação através do Recovery
Manager como em qualquer outro arquivo.
Cliente direto do sistema de arquivos da rede – Novidade no 11g
O Banco de Dados Oracle 11g pode ser configurado para acessar servidores do sistema
de arquivos da rede (NFS, Network File System) versão 3 diretamente, usando um
cliente Oracle Direct Network File System interno.
Esse recurso é implementado como parte do kernel do banco de dados Oracle na
biblioteca do Oracle Disk Manager. Sistemas baseados em NAS (Network Attached
Storage) usam o NFS para acessar os dados. Nas versões anteriores do Oracle, o sistema
operacional fornecia o driver do sistema de arquivos da rede do kernel para acessar
dispositivos de armazenamento NAS. Essa instalação exigia parâmetros de
configuração específicos para garantir o uso correto e eficiente com o Oracle. Se os
parâmetros de configuração não fossem especificados corretamente, surgiam os
seguintes problemas:
• Os clientes NFS eram muito inconsistentes entre as plataformas e variavam entre
as versões do sistema operacional.
• Os parâmetros de configuração eram difíceis de ajustar. Há mais de 20
parâmetros NFS com diferenças sutis entre eles em todas as plataformas.
• A pilha de clientes NFS foi projetada para uso geral. Sendo assim, contém
recursos, como o gerenciamento de atributos do arquivo, que não são necessários
para o Oracle.
O Oracle Direct Network File System implementa o protocolo NFS Versão 3 no kernel
do banco de dados, proporcionando gerenciamento mais fácil com características de
desempenho melhores e mais previsíveis. Estas são as principais vantagens do uso dessa
nova implementação:
• Permite o controle completo sobre os caminhos de entrada-saída para os
servidores NFS, resultando em desempenho previsível, gerenciamento
simplificado da configuração e diagnósticos melhores.
• Suas operações evitam gargalos na camada do sistema de arquivos de rede do
kernel e limitações de recursos. Contudo, o kernel ainda é usado nos módulos de
comunicação da rede.
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• Apresenta uma interface NFS comum para Oracle para o possível uso em todas
as plataformas host e servidores NFS suportados.
• Possibilita um desempenho melhor por meio do balanceamento de carga entre
várias conexões com os servidores NFS e canais de processamento de operações
de entrada/saída assíncronas com simultaneidade aprimorada.
SISTEMAS OPERACIONAIS WINDOWS DE 64 BITS
O próximo grande passo em escalabilidade da
arquitetura do banco de dados Oracle foi dado
com a migração para plataformas AMD64/
EM64T e Itanium de 64 bits. Como o banco de
dados Oracle já foi preparado para outras
O Windows e o hardware de 64 bits dão início a uma nova era em termos de
desempenho e escalabilidade dos bancos de dados Oracle. Estão disponíveis duas
plataformas Windows de 64 bits: a plataforma AMD64 e Intel EM64T e a plataforma
Intel Itanium. A primeira usa o sistema operacional Windows x64. Ambas oferecem
mais escalabilidade e desempenho do que suas congêneres de 32 bits.
plataformas de 64 bits, a mudança para o
Windows de 64 bits resulta em um banco de
dados estável e de alto desempenho.
A Oracle assumiu um compromisso sólido com essas plataformas de 64 bits. Foi a
primeira empresa a disponibilizar ao público uma versão para desenvolvedor do banco
de dados para Windows de 64 bits, tanto para Itanium como para AMD64/EM64T. A
Oracle continuou mostrando o caminho na computação para Windows de 64 bits ao
lançar uma versão para produção do banco de dados Oracle no mesmo dia em que o
Windows Server 2003 de 64 bits para Itanium foi lançado. As equipes de
desenvolvimento da Oracle trabalharam com a Microsoft, a Intel e a AMD para garantir
o ótimo funcionamento do banco de dados em ambas as combinações de hardware e
sistemas operacionais de 64 bits.
Assim como os bancos de dados de 64 bits da Oracle para plataformas UNIX, o banco
de dados Oracle de 64 bits para Windows comporta mais conexões, aloca muito mais
memória e oferece uma taxa de transferência superior ao do banco de dados de 32 bits.
O desempenho e a escalabilidade da Oracle aproveita muito bem os caches maiores e a
memória disponível nos sistemas de 64 bits. Não existe mais a limitação a 4 GB de
memória como nos sistemas de 32 bits, o que torna o Oracle de 64 bits perfeito para um
intenso processamento de transações ou para aplicativos de business intelligence. Além
disso, a Oracle aproveita as melhorias em paralelismo, programação e taxa de
transferência disponíveis nas arquiteturas de 64 bits. Todos esses avanços de
desempenho estão transparentemente disponíveis no banco de dados Oracle; sendo
assim, não são necessárias mudanças no código das implementações do banco de dados
em uso.
Além do ganho de desempenho inerente obtido com a mudança para 64 bits, um dos
principais aprimoramentos no desempenho empregados pela Oracle é a otimização por
perfil (PGO, Profile-Guided Optimization). Com o compilador para Windows de 64 bits
da Intel, a Oracle projetou seu banco de dados para funcionar bem com cargas de
trabalho típicas dos clientes no Itanium e no AMD64/EM64T. Ao usar cargas de
trabalho de clientes simuladas durante a compilação, um loop de feedback é fornecido
ao compilador, que então pode analisar os caminhos do código mais e menos usados. A
partir dessas informações, o compilador pode organizar os caminhos do código para ser
mais eficiente quando executado em hardware de 64 bits. Somente com o uso do PGO
sem nenhuma outra alteração, a Oracle conseguiu uma melhora de desempenho da
ordem de 15% a 25%. Os aprimoramentos do PGO são transparentes para os aplicativos
existentes, não exigindo alterações no código.
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O caminho de migração do Oracle de 32 bits para 64 bits é bem direto. Não é preciso
recriar bancos de dados nem fazer exportação e importação completas. Basta copiar os
arquivos de dados atuais para o novo sistema, instalar a versão de 64 bits do Oracle,
iniciar o banco de dados normalmente e executar alguns scripts SQL para atualizar o
dicionário de dados.
Do ponto de vista arquitetural, a arquitetura atual baseada em thread é usada na
migração para 64 bits. Ou seja, a criação do novo software Oracle de 64 bits
basicamente implicou recompilar, revincular, testar novamente e relançar a nova versão.
Pouquíssimo código novo foi escrito durante a migração para 64 bits, pois as APIs do
sistema operacional subjacente são basicamente as mesmas. Além disso, como o banco
de dados Oracle já foi migrado para outros sistemas operacionais de 64 bits, a mudança
para 64 bits é um processo direto que resultará em um produto estável e de qualidade,
em um prazo bem curto.
Um dos benefícios de usar AMD64/EM64T é a capacidade de migrar facilmente
aplicativos de 32 para 64 bits no mesmo sistema. Com esse hardware, os clientes podem
executar o servidor de banco de dados e o cliente Oracle de 32 bits no Windows de 32
bits. Ou podem executar o sistema operacional no modo de 64 bits, enquanto o cliente
Oracle continua no modo de 32 bits, embora outros aplicativos sejam convertidos para
64 bits. Ou podem migrar completamente para um conjunto Oracle de 64 bits no
Windows x64. Essas opções facilitam o caminho de migração de 32 para 64 bits se
houver diversos aplicativos executados na mesma máquina. Os clientes podem migrar
seus aplicativos para 64 bits em um formato sistematizado.
CONCLUSÃO
O Banco de Dados Oracle 11g para Windows evoluiu de uma migração de seu servidor
de banco de dados UNIX para um aplicativo nativo bem integrado que aproveita
totalmente os serviços e recursos do sistema operacional Windows e do hardware
subjacente. A Oracle continua a melhorar a performance, escalabilidade e capacidade de
seu servidor de banco de dados no Windows, ao mesmo tempo produzindo uma
plataforma estável e altamente funcional para o desenvolvimento de aplicativos. O
compromisso da Oracle é oferecer um banco de dados com o melhor desempenho para
as plataformas Windows de 32 e 64 bits.
Para obter mais informações sobre o banco de dados Oracle para Windows, visite:
Técnico - http://otn.oracle.com/windows
Comercial - http://www.oracle.com/windows
Programa de gerenciamento de identidades
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Arquitetura do Banco de Dados Oracle 11g no Windows
Julho de 2007
Autor: David Colello
Colaboradores: Alex Keh, Ravi Thammaiah
Oracle Corporation
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