В статье рассматриваются следующие вопросы:
- Стратегия Compaq и Oracle в области электронного бизнеса. Преимущества кластерных технологий Compaq для продуктов и приложений Oracle - Oracle 8I и Oracle RAC.
- Преимущества 64-битовой версии Oracle для серверов Alpha и преимущества VLM (Very Large Memory).
- Построение крупных площадок для Internet и электронной коммерции с использованием различных типов серверов на процессорах Alpha на базе платформ Oracle.
- Платформы Oracle и системы хранения Compaq StorageWorks для строительства наилучших кластеров и катастрофоустойчивых систем.
Compaq и Oracle: стратегии развития в эпоху электронного бизнеса
Серверы Compaq являются наиболее распространенными в структуре Internet. Наши серверы имеют большую долю рынка в этом сегменте, чем серверы любого другого производителя.
С другой стороны, не менее важны и приложения для Internet. 90% компаний из списка Fortune 500 используют Oracle для поддержки своих приложений. Серверы вместе с приложениями и составляют суть понятия инфраструктуры Internet.
Другой не менее важной характеристикой является то, каким образом осуществляется доступ в Internet. Персональные компьютеры и портативные устройства типа недавно объявленного Compaq iPaq представляют крупнейший рынок для Compaq. Сompaq фокусируется и на инфраструктуре, и на способах и устройствах доступа в Internet. Цель Compaq заключается в предложении заказчикам надежной и легко масштабируемой инфраструктуры, а также простого и удобного доступа для пользователей независимо от того, где они в данный момент находятся. Compaq реализует эту цель с помощью как своих собственных продуктов и услуг, так и продуктов и услуг своих партнеров, таких как Oracle.
Стратегия Oracle проиллюстрирована на рисунке ниже:
В этой схеме платформа состоит из таких продуктов и технологий, как Oracle 8i, interMedia, Oracle Application Server, а также различных инструментов разработки для Internet. Решения Buy-Side включают Internet Supply Chain management и Internet Procurement (управление поставками комплектующих и снабжением).
Решения Sell-Side включают электронные магазины, билинг в Internet и системы CRM (отношения с клиентами).
Наконец, решения In-Side представляют систему Intranet самого предприятия или компании, а именно аналитическую и внутрифирменную систему документооборота компании.
По сути, продукты Compaq и Oracle логично дополняют друг друга, и объединенное предложение для систем электронного бизнеса может быть проиллюстрировано рисунком ниже:
Compaq вносит в это сотрудничество два типа серверных платформ (Alpha и Intel), работающих на шести типах операционных систем.
В данном обзоре мы остановимся на преимуществах платформ на процессорах Alpha и предлагаемых для них кластерных и других решений.
В области систем хранения это продукты StorageWorks и лидирующее в отрасли программное обеспечение управления системами хранения SANWorks.
Oracle и кластеры Compaq на Alpha-серверах
Преимущества Single System Image
Очень важным преимуществом кластерных решений Compaq на Alpha-серверах является то, что они предоставляют единый взгляд администратора и пользователя на все ресурсы кластера. Это преимущество называется Single System Image (SSI). В системах SSI каждый сервер может выполнять любое из приложений, видеть те же самые данные, что и другие серверы кластера, и работать в одном и том же домене безопасности. Файловая система кластера, включая директории /root, /usr, /oracle, находится в памяти с разделяемым доступом и доступна всем серверам кластера.
В кластерах с Multi System Image (MSI), к которым относятся кластерные решения всех наших основных конкурентов: Sun, HP и IBM, каждый сервер кластера имеет свои собственные директории /root, /usr и /oracle и ни одна из этих директорий не может быть разделяема.
Указанные различия прежде всего сказываются при первоначальном создании кластера. Для MSI-кластеров создание кластеров означает, что для каждого сервера кластера необходима отдельная установка и конфигурация. То есть для каждого сервера необходимо установить Unix и его патчи, установить приложения типа Oracle и их патчи, отконфигурировать внешнюю память каждого сервера.
Для кластеров SSI собственно процесс инсталляции осуществляется один раз для первого сервера кластера. Далее выполняется специальный script, который перемещает директории /root, /usr и /oracle в память с разделяемым доступом. В результате вы получаете полностью разделяемую общекластерную файловую систему, способную обслуживать все серверы кластера.
Отличие при добавлении второго и последующих серверов в кластер заключается в том, что вы не выполняете на них никаких процессов инсталляции. Вы просто запускаете с первого сервера специальную утилиту, которая запрашивает у вас IP-адрес нового сервера, его имя и создает символьные линки к разделяемым общекластерным областям внешней памяти (/root, /oracle ..).
Специалисты Oracle также реализовали Single System Image для базы данных. Впервые это было сделано для версии 8.1.6 и затем обратно портировано в версию 8.0.5.
Таким образом, с кластерами Compaq, независимо от того, реализованы они как VMS clusters или TruClusters, вы имеете для приложений Oracle значительно более эффективную и управляемую систему. Независимо от того, работаете ли вы с отдельным сервером или с 8-узловым (TruClusters) либо 96-узловым (VMS clusters) кластером, вы имеете единственную директорию /root, разделяемую версию Oracle, единственный домен событий, единый взгляд на всю разделяемую память и т.д.
При установке любого рода патчей на серверы кластера для MSI-кластеров вы опять-таки вынуждены повторять этот процесс на всех серверах кластера. Если вы ошиблись хотя бы при одной установке, вы получите разные версии ПО на серверах кластера, что может служить причиной будущих отказов в работе кластера.
С кластером Compaq вы делаете установку патчей один раз. Для всех остальных серверов кластера вы выполняете следующую последовательность действий:
- Migrate connections
- Reboot server
- Start instance
- Migrate connections back
Для Oracle, вполне вероятно, не потребуется даже перезапускать сервер.
Сравнительное исследование относительной стоимости и расходов на установку и поддержку кластеров, проведенное D.H.Brown в июне 2000 г., дало следующие результаты:
При установке кластера Compaq требуется на 79% времени меньше, чем для HP и IBM, и на 81% меньше, чем для Sun.
При текущей поддержке кластеры Compaq требуют на 19% времени меньше, чем HP и IBM, и на 33% меньше, чем Sun.
Преимущества Direct I/O
Специалисты Oracle реализовали преимущества Single System Image в продукте, который ранее назывался Oracle Parallel Server, а теперь называется Real Application Cluster (RAC). Этот продукт хорошо работает на всех Unix-платформах, однако при работе на кластерах Compaq он имеет явные преимущества, которые Compaq формулирует как преимущества Direct I/O.
Системы кластеров на основе MSI при запросе к диску, смонтированному на другом сервере, требуют выполнения трех операций ввода-вывода. Если сервер В обращается к диску, смонтированному на сервере А, то выполняется следующая последовательность операций:
- По шине кластерного соединения (Interconnect) сервер В инициирует запрос на передачу блока серверу А
- Сервер А получает запрос и инициирует операцию ввода-вывода (raw disk или NFS mounted disk)
- Сервер А получает блок и инициирует его передачу серверу А
Кластер Compaq использует Direct I/O или одну операцию ввода-вывода вместо трех перечисленных, потому что для любого сервера кластера доступно все разделяемое дисковое пространство. При этом нет необходимости обращаться к другим серверам кластера.
Это транслируется в значительно более производительное и лучше масштабируемое решение для RAC на кластерах Compaq.
Преимущества 64-битовой версии Oracle и VLM
Для оценки преимуществ 64-битовой версии Oracle и возможности работы с очень большими областями памяти (Very Large Memory, VLM) в свое время Oracle провела серии сравнительных тестов, где на огромных таблицах от 70 тыс. до 40 млн. записей для одной и той же базы данных сравнивалась 32-битовая версия Oracle на серверах Alpha и 64-битовая с возможностями VLM.
Тестирование проводилось для самых разных видов обработки и включало:
- Простое последовательное сканирование базы (чтение)
- Создание индексов для таблиц
- Случайный поиск в базе
- Объединение таблиц по трем полям
- Объединение таблиц по четырем полям
- Объединение таблиц по пяти полям
Для всех перечисленных видов обработки оценивалось общее время завершения обработки.
Результаты тестирования представлены на рисунке ниже:
Как видно из рисунка, чем сложнее задание, тем больше выигрыш в производительности при выполнении обработки. При сканировании самой большой таблицы из 42 млн. записей выигрыш от использования 64-битовой версии Oracle и VLM составил трехкратное сокращение времени обработки. Индекс для той же таблицы был построен в 14 раз быстрее. Генерация случайных запросов к базе данных, имитирующих тысячи одновременно работающих пользователей, показала почти 20-кратное улучшение производительности. Наконец, наиболее сложные объединения таблиц по нескольким полям показали улучшение производительности в десятки и сотни раз.
В системах OpenVMS и True64 Unix размер блока DB_BLOCK_SIZE может достигать 32 Кб, в то время как для большинства Unix-систем он не превышает 16 Кб, а часто и 8 Кб. Максимальный размер блока радикально влияет на эффективность обработки, сокращая необходимое число операций ввода-вывода, когда данные читаются или пишутся в область SGA из кэш-памяти контроллера и далее с диска.
Это свойство нельзя назвать особенно полезным при обработке транзакций с базами данных, так как типичный размер транзакции обычно меньше 8 Кб. Но при проведении более сложной обработки баз данных, типа приложений CRM, Datamining максимальный размер блока имеет очень важное влияние на производительность обработки, так как сокращает количество операций ввода-вывода - самую медленную операцию, связанную с ожиданием физического перемещения диска.
Приведенные результаты тестирования также очень четко отвечают на вопрос об эффективности 64-битовой архитектуры и технологии VLM для серверов на процессорах Alpha.
Кластеры Compaq и Oracle iAS
Наиболее типичное применение серверов Alpha в практически безотказной системе Internet-обработки показано на рисунке ниже:
На верхнем уровне мы видим клиентов, направляющих свои запросы на обработку на серверы iAS (Internet Application Server).
На втором уровне мы видим, что серверы iAS объединены в кластерные конфигурации. Такой подход предполагает, что переключение на другой сервер в кластере в случае отказа или профилактики выполняется исключительно быстро (15-30 с) и без каких-либо потерь в обработке. Серверы также предлагают исключительно быстрый доступ к разделяемой файловой системе, где хранятся все коды JVM, страницы HTTP и т.д. Мы уже убедились, что кластеры Compaq существенно лучше с точки зрения поддержки и производительности (SSI и Direct I/O). На втором уровне могут быть использованы относительно недорогие одно- и двухпроцессорные серверы на процессорах Alpha.
Уровень доступа к базам данных также обслуживается кластерами Compaq из серверов уровня предприятия (серии ES и GS). Эти серверы взаимодействуют с системами хранения в Storage Area Network (SAN). Здесь также при возможных отказах обслуживание продолжается для всех остальных серверов кластера.
Установка 32 и 64 Гб основной памяти даже для серверов среднего класса на этом уровне обеспечивает все преимущества VLM и 64-битовой обработки и адресации.
Oracle и Compaq StorageWorks
Возможности, заключенные в системах хранения Compaq StorageWorks для серверов Alpha, также позволяют построить на базе приложений Oracle более производительную, более надежную и более легко управляемую систему.
Рассмотрим эти возможности на примере некоторой кластерной конфигурации из двух серверов Alpha и системы хранения StorageWorks, показанной на рисунке ниже:
Заметим, что в этой схеме все основные компоненты соединены друг с другом дважды, что позволяет не иметь единственных точек отказов:
- В серверах кластера установлено по два хост-адаптера. Отказ любого из них даже не будет виден для Oracle или его приложений. Передача блоков будет продолжена через второй хост-адаптер
- Сдвоенные коммутаторы Fibre Channel обеспечивают передачу данных от хост-адаптеров к RAID-контроллерам HSG80
- В каждой дисковой стойке установлено по 2 контроллера HSG80
- Если оба сервера образуют TruCluster, то они имеют разделяемые директорию /root, программы Oracle и разделяемые структуры баз данных
Отказоустойчивость в этой схеме такова, что, даже если половина оборудования выйдет из строя, обслуживание клиентов может быть продолжено.
Предположим, вы решили добавить третий сервер в эту конфигурацию. Для этого вам нужно просто присоединить его к коммутатору Memory Channel (тип межсерверного соединения Compaq) и далее подключить новый сервер к коммутатору Fibre Channel. Все это можно сделать без прерывания работы остальных устройств кластера.
До сих пор мы рассматривали пример конфигурации, где основной задачей было построение отказоустойчивой системы. Однако та же конфигурация может быть легко модернизирована для того, чтобы, например, увеличить производительность операций обмена серверов кластера с системой внешней памяти StorageWorks. Для этого можно установить в каждый сервер кластера не по 2, а по 4 хост-адаптера. Максимальная пропускная способность обмена с внешней памятью вырастет до 400 Мб/с. При этом полностью поддерживается замена контроллеров в режиме on-line.
Таким образом, и базы данных Oracle, и его приложения остаются полностью функциональными при замене, модернизации всех основных компонентов системы хранения StorageWorks.
Система страхового копирования также может быть частью системы хранения StorageWorks. Ее тремя основными преимуществами являются:
- Использование независимой от сетевого трафика LAN сети SAN на базе интерфейса Fibre Channel с производительностью 100 Мб/с на порт
- Гетерогенная среда, позволяющая включить в систему страхового копирования серверы Sun, HP, IBM, на базе Intel cо своими операционными системами
- Использование стандартных для индустрии программных решений партнеров Compaq - Veritas, Legato и др.
Решение по страховому копированию Compaq EBS (Enterprise Backup Solution) для SAN показано на рисунке ниже:
Таким образом, использование нескольких контроллеров и портов коммутатора Fibre Channel позволяет эффективно увеличивать производительность страхового копирования.