EMC XtremIO High Performance Consolidation Solution for Oracle

White paper
SOLUZIONE PER IL CONSOLIDAMENTO DALLE
PRESTAZIONI ELEVATE BASATA SU EMC
XTREMIO PER ORACLE
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
• Ottimizzazione dei tempi del servizio di storage per OLTP e carichi di
lavoro OLAP/DW con throughput elevato
• Virtualizzazione e consolidamento di istanze di database con
prestazioni eccellenti
• Riduzione del numero di copie e semplificazione di test e sviluppo
per aumentare l'efficienza IT
Soluzioni EMC
Abstract
Questo white paper descrive le prestazioni e i vantaggi operativi di una
versione virtualizzata di Oracle Database con VMware vSphere
implementata in un All-Flash array EMC® XtremIO™ e descrive il modo in cui
la soluzione potenzi consolidamento e virtualizzazione di ambienti Oracle
Database.
Luglio 2014
Copyright © 2014 EMC Corporation. Tutti i diritti riservati.
Data di pubblicazione: luglio 2014.
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Part Number H12117.1
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
2
Sommario
Executive Summary ............................................................................................................................ 6
Business case .................................................................................................................................. 6
Solution overview ............................................................................................................................ 6
Principali risultati ............................................................................................................................. 7
Introduzione ....................................................................................................................................... 8
Obiettivo .......................................................................................................................................... 8
Ambito ............................................................................................................................................. 8
Destinatari ....................................................................................................................................... 8
Panoramica sulla tecnologia ............................................................................................................... 9
Panoramica ...................................................................................................................................... 9
EMC XtremIO .................................................................................................................................... 9
Ecco alcune delle principali funzionalità di EMC XtremIO: .......................................................... 11
Prestazioni scalabili .................................................................................................................. 11
High Availability ........................................................................................................................ 11
Riduzione dei dati in linea ......................................................................................................... 11
Snapshot EMC XtremIO ............................................................................................................. 11
Supporto VMware VAAI .............................................................................................................. 12
VMware vSphere ............................................................................................................................ 12
VMware vCenter ............................................................................................................................. 13
EMC PowerPath/VE ........................................................................................................................ 13
Oracle Database 11g Enterprise Edition ......................................................................................... 13
Oracle RAC 11g R2 ......................................................................................................................... 13
Oracle ASM ............................................................................................................................... 13
Oracle Clusterware .................................................................................................................... 13
Architettura della soluzione .............................................................................................................. 14
Panoramica .................................................................................................................................... 14
Diagramma dell'architettura........................................................................................................... 14
Risorse hardware ........................................................................................................................... 15
Risorse software ............................................................................................................................ 15
Livello di storage: EMC XtremIO ........................................................................................................ 16
Struttura a cluster .......................................................................................................................... 16
Riduzione dei dati in linea .............................................................................................................. 16
Thin provisioning ........................................................................................................................... 17
Protezione dai guasti ..................................................................................................................... 17
Scalabilità...................................................................................................................................... 17
Operazioni sui metadati in memoria .............................................................................................. 17
EMC XtremIO Management Server .................................................................................................. 18
Configurazione dello storage.......................................................................................................... 18
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
3
Progettazione dello storage............................................................................................................ 19
Provisioning di LUN ........................................................................................................................ 20
Layer di rete ..................................................................................................................................... 23
Panoramica .................................................................................................................................... 23
Best practice per SAN..................................................................................................................... 23
Best practice per la rete IP.............................................................................................................. 23
Best practice per la rete vSphere .................................................................................................... 23
Livello di elaborazione ...................................................................................................................... 24
Panoramica .................................................................................................................................... 24
Risorse di storage ed elaborazione ................................................................................................ 24
Virtualizzazione ............................................................................................................................. 25
Virtualizzazione della rete ......................................................................................................... 25
Configurazione dei template delle virtual machine .................................................................... 25
Abilitazione dell'accesso agli storage device ............................................................................. 26
Database Oracle ............................................................................................................................... 28
Panoramica .................................................................................................................................... 28
Progettazione per lo storage del database OLTP ............................................................................. 28
Layout dei gruppi di dischi Oracle ASM per il database OLTP.......................................................... 28
Profilo del database e del carico di lavoro OLTP ............................................................................. 29
Configurazione del gruppo di dischi ASM per il database DW ......................................................... 29
Profilo del carico di lavoro e del database DW ................................................................................ 29
Test delle prestazioni e convalida ..................................................................................................... 31
Panoramica .................................................................................................................................... 31
Note sui risultati ............................................................................................................................ 31
Obiettivi del test ............................................................................................................................ 31
Scenari di test ................................................................................................................................ 32
Test eseguiti da SLOB su carichi di lavoro di operazioni casuali di lettura/scrittura a blocchi
singoli ............................................................................................................................................ 32
OLTP con test su query al 100%: test eseguito da SLOB solo su query a blocchi singoli casuali . 32
OLTP con test su aggiornamento al 100%: test eseguito da SLOB su operazioni casuali di
lettura/scrittura a blocchi singoli ............................................................................................... 34
OLTP con test su QUERY/UPDATE nella proporzione 75%/25%: test eseguito da SLOB a
blocchi singoli casuali ............................................................................................................... 37
Test sul carico di lavoro di query DW .............................................................................................. 38
Metodologia del test ................................................................................................................. 39
Procedura del test ..................................................................................................................... 39
Risultati del test ........................................................................................................................ 39
Test di caricamento dei dati DW ..................................................................................................... 39
Metodologia del test ................................................................................................................. 39
Procedura del test ..................................................................................................................... 40
Risultati del test ........................................................................................................................ 40
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
4
Conclusioni ...................................................................................................................................... 41
Riepilogo ....................................................................................................................................... 41
Risultati ......................................................................................................................................... 41
Riferimenti ....................................................................................................................................... 42
White paper ................................................................................................................................... 42
Documentazione VMware............................................................................................................... 42
Documentazione Oracle ................................................................................................................. 42
Altri documenti .............................................................................................................................. 42
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
5
Executive Summary
Business case
Le esigenze del business stanno determinando un aumento del volume dei dati e
della velocità con cui vengono raccolti. Contemporaneamente, aumenta la
richiesta di trasformare questi dati in informazioni e di ricavarne notizie preziose
su opportunità e rischi.
A supporto delle applicazioni di importanza cruciale per l'azienda si utilizzano
database come Oracle Database 11g. Per garantire tempi di risposta rapidi a tutte
le applicazioni, i database hanno bisogno di storage progettato per garantire sia
I/O transazionali a bassa latenza sia carichi di lavoro analitici a throughput
elevato.
La virtualizzazione consente un maggiore consolidamento dei vari tipi di carichi di
lavoro dei database. Spesso, in virtù del consolidamento, i carichi di lavoro OLTP
(Online Transaction Processing) e OLAP (Online Analytical Processing)
condividono gli stessi server e lo stesso storage. Pertanto, per avere prestazioni
ottimali, l'infrastruttura di storage sottostante deve essere concepita anche per
gestire i diversi carichi di lavoro di un'infrastruttura consolidata.
L'All-Flash array EMC® XtremIO™ gestisce in modo efficace gli effetti della
virtualizzazione sui carichi di lavoro di database a intensa attività di I/O, grazie a
prestazioni eccellenti per I/O casuali e a valori di latenza costantemente molto
bassi. Questo vale tanto per carichi di lavoro OLTP e OLAP quanto per il
consolidamento di molteplici carichi di lavoro in una piattaforma di storage
comune. EMC XtremIO mette inoltre a disposizione degli ambienti virtualizzati una
velocità eccezionale e un provisioning più flessibile, con snapshot per l'utilizzo
efficiente dello spazio, deduplica di copie in linea, thin provisioning e
provisioning accelerato mediante VMware vStorage APIs for Array Integration
(VAAI). I risultati vanno dai risparmi sulle licenze di storage e database
all'estrema semplicità per storage management e provisioning e includono anche
nuove funzionalità per le analisi in tempo reale e per cicli di sviluppo/test.
Solution overview
La virtualizzazione dei database server è una strategia di provata efficacia per il
consolidamento dei database, può però presentare difficoltà specifiche. Quando
si consolidano più applicazioni in un numero inferiore di host fisici, il carico di
lavoro di I/O può diventare molto casuale sul back-end storage perché le virtual
machine condividono risorse fisiche come gli HBA (Host Bus Adapter). L'All-Flash
storage array EMC XtremIO è costruito per inserirsi in questi ambienti virtualizzati
molto impegnativi fornendo prestazioni di livello elevato e omogenee per gli I/O
casuali, con la migliore convenienza economica relativamente ai costi per ogni
database.
Questa soluzione dimostra i vantaggi dell'implementazione di Oracle Database
11g in VMware vSphere utilizzando lo storage EMC XtremIO.
I vantaggi della soluzione includono:
•
Consolidamento di database Oracle virtualizzati e altre applicazioni negli
stessi host fisici e nello stesso storage
•
Prestazioni e tempi di attività costanti per i Service Level Agreement (SLA)
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
6
Principali risultati
•
Semplicità d'uso e pianificazione semplificata della crescita con EMC
XtremIO
•
Spazio ottimale occupato dallo storage per l'intero ambiente di database,
comprese tutte le copie di produzione e test/sviluppo
Questa soluzione dimostra che EMC XtremIO garantisce:
•
Setup rapido e semplice, con esigenze minime o inesistenti di tuning
dello storage
•
I/O casuali a blocchi di grandi dimensioni e larghezza di banda elevata
per un data warehouse imponente con numerosi utenti simultanei
•
Quantità maggiore di IOPS e latenza costante per il dimensionamento di
carichi di lavoro OLTP
•
Prestazioni costanti per ambienti di database consolidati e virtualizzati
con un numero elevato di I/O casuali
•
Notevole risparmio sullo spazio occupato dallo storage grazie all'uso della
deduplica in linea di EMC XtremIO
•
Livelli elevati di fault tolerance/protezione per sistemi cluster con high
availability come Oracle Real Application Clusters (RAC) e VMware
vSphere High Availability (HA)
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
7
Introduzione
Obiettivo
Questo white paper descrive una soluzione scalabile con high availability per
Oracle Database 11g implementato in un ambiente virtualizzato vSphere con EMC
XtremIO come dispositivo di storage.
Ambito
L'ambito del white paper è:
Destinatari
•
introdurre le tecnologie di abilitazione principali;
•
descrivere l'architettura e la progettazione della soluzione;
•
descrivere e validare i componenti e i processi chiave;
•
identificare i vantaggi aziendali principali della soluzione.
Il presente white paper è rivolto a Oracle Database Administrator (DBA),
amministratori VMware, Storage Administrator, IT Architect e responsabili tecnici
della progettazione, creazione e gestione di database Oracle, infrastrutture e data
center.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
8
Panoramica sulla tecnologia
Panoramica
EMC XtremIO
I componenti tecnologici chiave utilizzati in questa soluzione sono:
•
EMC XtremIO con supporto per VAAI
•
VMware vSphere
•
VMware vCenter
•
EMC PowerPath®/VE
•
Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition
•
Oracle RAC 11g R2
Lo storage array EMC XtremIO è un sistema All-Flash basato su un'architettura
scale-out. Il sistema utilizza fondamenta, denominate X-Brick, che possono
essere unite in cluster per aumentare le prestazioni e la capacità in base alle
esigenze. La soluzione si serve di due X-Brick.
EMC XtremIO fornisce valore mediante le seguenti dimensioni principali:
•
Prestazioni: indipendentemente da quanto sia occupato il sistema e
dall'utilizzo della capacità dello storage, latenza e throughput restano
omogenei, prevedibili e costanti. La latenza all'interno dell'array per una
richiesta di I/O è in genere molto inferiore a un millisecondo (ms). La
Figura 1 mostra un esempio del dashboard di EMC XtremIO utilizzato per
monitorare le prestazioni.
Figura 1.
•
Dashboard Storage Management Application di EMC XtremIO
Scalabilità: il sistema di storage EMC XtremIO si basa su un'architettura
scale-out. Inizialmente il sistema comprende un solo X-Brick. Quando si
rendono necessarie prestazioni e capacità aggiuntive, il sistema sfrutta la
sua scalabilità e aggiunge gli X-Brick. Le prestazioni aumentano in modo
lineare, assicurando che due X-Brick forniscano il doppio di IOPS e
quattro X-Brick il quadruplo di IOPS rispetto alla configurazione con un
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
9
solo X-Brick. La latenza rimane costantemente bassa durante lo scale-out
del sistema. Gli array EMC XtremIO raggiungono le prestazioni necessarie
o il livello di capacità desiderato, come illustrato nella Figura 2.
Figura 2.
Unità di dimensionamento X-Brick
•
Protezione dei dati: EMC XtremIO sfrutta l'algoritmo proprietario di
protezione dei dati ottimizzato per Flash (EMC XtremIO Data Protection o
XDP) che offre la protezione dei dati e contemporaneamente permette
prestazioni nettamente superiori a qualsiasi algoritmo RAID esistente.
Grazie alle ottimizzazioni offerte da XDP, si riduce il numero di scritture
nei supporti Flash ai fini della protezione dei dati.
•
Gestione dei dati: EMC XtremIO supporta prestazioni elevate, snapshot
efficienti a livello di spazio, riduzione dei dati in linea, thin provisioning e
VMware vSphere VAAI con supporto per i protocolli Fibre Channel (FC) e
iSCSI.
•
Semplicità: il provisioning dello storage è semplice come indicare le
dimensioni della LUN. Non è necessario creare RAID group, scegliere SSD
specifiche dove creare la LUN, abilitare/disabilitare il thin provisioning
oppure abilitare/disabilitare la deduplica. Per maggiori informazioni
consultare la sezione Provisioning di LUN.
•
Architettura bilanciata intrinsecamente: EMC XtremIO è concepito per lo
scale-out, in altri termini utilizza al meglio più controller per fornire
prestazioni lineari che migliorano man mano che aumenta la capacità
nell'array. Uno degli obiettivi progettuali fondamentali di EMC XtremIO è
quello di "mantenere un'architettura intrinsecamente bilanciata": l'array
deve sfruttare tutte le risorse in modo uniforme, sempre. EMC XtremIO
consegue tale obiettivo distribuendo il carico di lavoro dell'array a tutti i
controller, per evitare aree sensibili e processi di ribilanciamento backend.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
10
Ecco alcune delle principali funzionalità di EMC XtremIO:
Prestazioni scalabili
EMC XtremIO è stato progettato per lo scale-out per poter rispondere alle richieste
future in termini di prestazioni e capacità, non solo per applicazioni nuove ma
anche per quelle già implementate. L'architettura di EMC XtremIO consente di
incrementare prestazioni e capacità mediante l'aggiunta di fondamenta (X-Brick),
pur mantenendo un unico punto di gestione e bilanciando le risorse in tutto il
sistema.
High Availability
Evitare la perdita di dati e garantire il servizio in caso di molteplici guasti è una
delle funzionalità core dell'architettura di EMC XtremIO. Dal punto di vista
dell'hardware, nessun componente costituisce un single point of failure. Ciascun
X-Brick è dotato di una doppia fonte di alimentazione. Il sistema dispone inoltre
di due Battery Backup Unit e due porte per rete e dati. L'ingresso
dell'alimentazione e i diversi percorsi dei dati vengono monitorati costantemente,
di modo che qualsiasi guasto avvii un tentativo di ripristino o un failover.
L'architettura software è costruita in modo analogo. Ogni singola informazione
che non viene confermata nell'unità SSD viene conservata in più sedi, dette
journal. Ciascun modulo software dispone del proprio journal, che non risiede
nello stesso storage controller e può essere utilizzato per ripristinare i dati in caso
di guasti imprevisti.
Riduzione dei dati in linea
EMC XtremIO deduplica i dati automaticamente e globalmente non appena
vengono immessi nel sistema. In questo modo si riduce la quantità di dati scritti
nella memoria Flash, aumentando la durata dei supporti e riducendo i costi. La
riduzione dei dati avviene in tempo reale e non come operazione postelaborazione. EMC XtremIO non comporta processi in background che consumano
risorse o operazioni di lettura/scrittura aggiuntive (associate alla deduplica postelaborazione). Pertanto migliora le prestazioni, utilizza in modo efficace le risorse
disponibili allocate per le operazioni I/O dell'host e migliora la durata della
memoria Flash.
Snapshot EMC XtremIO
Le snapshot di EMC XtremIO sono strettamente integrate nell'architettura
dell'array EMC XtremIO. La loro implementazione è basata interamente sui
metadati e sfrutta le funzionalità di riduzione dei dati dell'array per impedire che i
dati vengano copiati all'interno dell'array. Le snapshot di EMC XtremIO si
avvantaggiano dei metadati in memoria e dei metadati a due fasi. Usufruiscono
inoltre di una struttura di dati efficace in grado di supportare la creazione rapida
di una snapshot che offra le stesse prestazioni dei volumi di produzione, sia nelle
operazioni di lettura che di scrittura e indipendentemente dal livello di
espansione o profondità della sua struttura ad albero.
Gli use case di database seguenti possono trarre vantaggio dalla snapshot di EMC
XtremIO:
•
Backup di database: con la creazione di snapshot delle LUN di database e
il loro mounting in un backup server dedicato, i server di produzione
vengono alleggeriti dalle operazioni di backup e possono impiegare in
modo efficace le risorse per l'elaborazione aziendale.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
11
•
Protezione rispetto al danneggiamento dei dati logici: la creazione di più
snapshot in brevi intervalli di tempo consente di ripristinare i dati logici
da tali snapshot. La creazione di snapshot non si traduce in un ulteriore
utilizzo della memoria Flash o dei metadati, a meno che nelle snapshot
non vengano scritti dati univoci diversi da zero. Ciò consente agli utenti di
generare snapshot con maggiore frequenza e in modo più efficiente.
•
Provisioning rapido dell'ambiente di test/sviluppo: la creazione e il
mounting della snapshot delle LUN del database di produzione nel server
di test/sviluppo rendono possibile il provisioning rapido delle copie
esatte del database di produzione a scopo di test/sviluppo o altre finalità.
•
Ripartizione del carico di elaborazione: le operazioni di data warehouse,
come estrazione, trasformazione e caricamento (in breve: ETL) e analisi in
tempo pressoché reale, traggono vantaggio dalla creazione e il mounting
delle snapshot delle LUN di database nel server non di produzione.
Queste snapshot consentono l'accesso rapido a nuove copie dei dati di
produzione.
Nota: sebbene questa soluzione sia pensata per i database Oracle, la funzionalità
delle snapshot è ugualmente utile per database diversi da Oracle così come per
applicazioni diverse dai database.
Supporto VMware VAAI
EMC XtremIO è del tutto integrato con vSphere per mezzo di vSphere VAAI per il
provisioning e la clonazione di virtual machine, il provisioning di dischi di virtual
machine (VMDK) e l'implementazione di ambienti di virtualizzazione su larga
scala. EMC XtremIO fornisce prestazioni elevate, tempi di risposta a bassa latenza
e tempi di provisioning contenuti per tutte le scelte di provisioning dello storage a
livello VMDK. EMC XtremIO supporta la primitiva block zero di VAAI e scrive i
blocchi azzerati in un modo tale da rimuovere gli effetti negativi sulle prestazioni
del provisioning di volumi EZT per dischi virtuali. Oltre alla primitiva block zero,
EMC XtremIO supporta anche altre primitive di VAAI, come XCOPY, ATS, UNMAP e
thin provisioning. Di conseguenza il sistema EMC XtremIO scarica varie attività di
storage management di VMware, rendendo possibile una flessibilità senza
precedenti nel data center:
•
Configurare e formattare rapidamente volumi VMFS di ogni dimensione.
•
Sfruttare datastore di grandi dimensioni per una gestione semplificata.
•
Creare rapidamente nuovi datastore.
•
Clonare all'istante virtual machine e vApp, con implementazioni in massa
di centinaia di nuove virtual machine nel giro di minuti.
Solo EMC XtremIO è in grado di supportare queste funzionalità, grazie alla sua
potente combinazione di deduplica in linea, metadati in memoria e supporto di VAAI.
•
Per una descrizione più particolareggiata delle funzionalità di EMC
XtremIO, fare riferimento al white paper Introduzione a EMC XtremIO
Storage Array
VMware vSphere
Il livello di virtualizzazione separa l'applicazione dalle risorse fisiche sottostanti.
Ciò offre maggiore flessibilità nell'APL, eliminando il tempo di inattività
dell'hardware dovuto a interventi di manutenzione e a modifiche al sistema fisico
senza influire sulle applicazioni ospitate. In uno use case di virtualizzazione
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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server, questo livello permette a più virtual machine indipendenti di condividere
lo stesso hardware fisico.
VMware vSphere è una piattaforma di virtualizzazione completa e affidabile;
virtualizza applicazioni business-critical con pool di risorse dinamiche
garantendo livelli senza precedenti di flessibilità e affidabilità. Trasforma le
risorse fisiche di un computer virtualizzando la CPU, la RAM, il disco rigido e il
controller di rete. Questa trasformazione consente di creare virtual machine
perfettamente funzionali che eseguono applicazioni e sistemi operativi
incapsulati e isolati.
VMware vCenter
VMware vCenter è un sistema di gestione centralizzata per una virtual
infrastructure VMware. Fornisce un'unica interfaccia, accessibile da più dispositivi,
per tutti gli aspetti relativi al monitoraggio, alla gestione e alla manutenzione di
una virtual infrastructure.
VMware vCenter gestisce inoltre alcune funzionalità avanzate di una virtual
infrastructure VMware quali vSphere HA, VMware vSphere Distributed Resource
Scheduling (DRS), VMware vMotion e VMware Update Manager.
EMC PowerPath/VE EMC PowerPath/Virtual Edition (VE) for vSphere presenta funzionalità multipath
che ottimizzano gli ambienti virtuali di vSphere. PowerPath/VE è installato come
modulo kernel sull'host VMware ESXi e funge da plug-in di multipath (MPP) che
fornisce agli host ESXi funzionalità avanzate di gestione dei percorsi e
bilanciamento del carico.
Oracle Database
11g Enterprise
Edition
Oracle Database 11g Enterprise Edition offre prestazioni, scalabilità, sicurezza e
affidabilità per una gamma di server in cluster o singoli con sistema operativo
Windows, Linux o UNIX. Oracle Database 11g Enterprise Edition supporta
funzionalità avanzate, incluse o acquistabili come opzioni a un costo aggiuntivo,
che non sono disponibili con Oracle Database 11g R2 Standard Edition. Tra
queste sono incluse funzionalità di protezione, ad esempio Virtual Private
Database, e opzioni per il data warehousing, come il partizionamento e l'analisi
avanzata.
Oracle RAC 11g R2
In Oracle RAC 11g R2, Oracle Grid Infrastructure riunisce Oracle Automatic Storage
Management (ASM) e Oracle Clusterware in un unico set di file binari, separati dal
software del database. Questa infrastruttura fornisce ora tutti i servizi di cluster e
storage necessari per eseguire un database Oracle RAC-enabled.
Oracle ASM
Oracle ASM è un disk manager e file system di database integrato con
riconoscimento di cluster. Le funzionalità di gestione del volume e del file system
di ASM sono integrate con il kernel del database Oracle. In Oracle RAC 11g R2,
ASM è stato inoltre esteso in modo da includere il supporto per Oracle Cluster
Registry (OCR) e l'inserimento dei file di votazione nei gruppi di dischi ASM.
Oracle Clusterware
Oracle Clusterware è una soluzione di gestione dei cluster portatile integrata con
il database Oracle. Fornisce l'infrastruttura necessaria per eseguire Oracle RAC,
compresi Cluster Management Services e High Availability Services. La si può
utilizzare anche per applicare la high availability ad applicazioni non Oracle
all'interno del cluster.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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Architettura della soluzione
Panoramica
Questa sezione descrive l'architettura della soluzione.
La soluzione assicura un rapporto ottimale costi/prestazioni per gli ambienti
Oracle con applicazioni mission-critical. Il database Oracle viene implementato
come database RAC a quattro nodi virtualizzato in uno storage array EMC XtremIO
costituito da due X-Brick di XtremIO.
Diagramma
dell'architettura
La Figura 3 mostra il layout della soluzione.
Figura 3.
Architettura della soluzione
L'architettura è composta da:
•
Livello di elaborazione: comprende quattro server che utilizzano in totale
32 core con processori da 2,9 GHz e complessivamente 2 TB di RAM. Il
server, montato su rack, rende possibile un approccio dalle prestazioni
elevate, consolidato e virtualizzato a un'infrastruttura Oracle, il che si
traduce in un'implementazione flessibile che non necessita di modifiche
alle applicazioni.
•
Livello di rete: comprende due switch IP e due switch SAN di classe
director, che abbiamo 1 configurato per ottenere una larghezza di banda
attiva da 108 GB/s. Gli switch SAN sono pensati per l'implementazione in
reti di storage che supportano data center virtualizzati e cloud di livello
aziendale.
1
In questo white paper, la prima persona plurale si riferisce al team di engineering di EMC
Solutions che ha convalidato la soluzione.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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•
Livello di storage: comprende due array X-Brick (12U) con 14,94 TB di
capacità fisica utilizzabile.
I server sono installati con vSphere e configurati come un cluster VMware ESXi.
In tale cluster ESXi, che esegue un database Oracle RAC a quattro nodi, sono state
create quattro virtual machine. Abbiamo esaminato le prestazioni eseguendo
separatamente nel database Oracle RAC carichi di lavoro OLTP e di data
warehouse (DW).
Risorse hardware
La Tabella 1 contiene l'elenco delle risorse hardware utilizzate nella soluzione.
Tabella 1.
Risorse hardware
Hardware
Quantità
Configurazione
Storage array
1
Array EMC XtremIO composto da due X-Brick
Server
4
Processori da 8 core, 2,9 GHz e 512 GB di RAM, con:
• 1 scheda NIC da 1 Gb Ethernet (GbE)
• 1 scheda NIC da 10 GbE
Risorse software
Switch LAN
2
10 GbE
Switch SAN
2
FC
La Tabella 2 contiene l'elenco delle risorse software utilizzate in questa soluzione.
Tabella 2.
Risorse software
Software
Versione
Note
VMware vSphere
5.0
Hypervisor contenente tutte le virtual
machine
VMware vCenter
5.1
vSphere Manager
Red Hat Enterprise Linux
6.3
Sistema operativo per database server
Oracle Database 11g Release 2
Enterprise
Edition
11.2.0.3
Database
Oracle Grid Infrastructure 11g
Release 2
Enterprise
Edition
11.2.0.3
Clusterware con ASM per la gestione del
volume
Silly Little Oracle Benchmark
(SLOB)
2
Strumento di benchmark per OLTP
XIOS
2.2 SP3
Sistema operativo per EMC XtremIO
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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Livello di storage: EMC XtremIO
Struttura a cluster
EMC XtremIO è concepito come cluster scale-out ottimizzato per Flash che
aggiunge capacità e prestazioni in modo lineare per soddisfare qualsiasi esigenza
di storage. Ciascun X-Brick dispone di controller di storage con high availability e
completamente active/active, senza single point of failure. È possibile aggiungere
ulteriori X-Brick a un sistema esistente, collegarli su un backbone di rete
ridondante, con high availability e latenza bassissima. In un sistema di questo
tipo, le prestazioni cambiano in modo lineare mentre la latenza resta
costantemente bassa.
Il sistema operativo per EMC XtremIO (XIOS) gestisce cluster di storage e fornisce
le funzionalità seguenti:
Riduzione dei dati
in linea
•
Si assicura che tutte le unità a stato solido (SSD) del cluster ricevano
carichi uniformi per fornire le migliori prestazioni possibili e la resistenza
richiesta in caso di carichi di lavoro importanti durante l'intero ciclo di vita
dell'array.
•
Elimina la necessità di eseguire le complesse fasi di configurazione degli
array tradizionali. Non è necessario impostare livelli RAID, determinare le
dimensioni di gruppi di unità, impostare le ampiezze degli stripe,
configurare le policy di inserimento nella cache, creare aggregazioni o
eseguire qualsiasi altra configurazione manuale.
•
Configura i volumi automaticamente e in modo ottimale e si assicura che
le prestazioni di I/O nei volumi e nei dataset esistenti aumentino
automaticamente durante lo scale-out di un cluster.
L'All-Flash array EMC XtremIO esegue la deduplica dei dati in linea in base a un
algoritmo che si accerta che ciascun blocco di dati archiviato nell'array non
corrisponda a contenuto esistente. Il risultato è che in fase di acquisizione ogni
I/O di storage viene deduplicato in tempo reale e solo blocchi univoci vengono
scritti nel Flash storage. In EMC XtremIO, inoltre, la deduplica favorisce le
prestazioni, poiché i cicli di I/O delle SSD non vengono mai utilizzati
completamente con la scrittura di blocchi duplicati o con l'elaborazione di dati
non sottoposti a deduplica. In tal modo si preserva la funzionalità di I/O massima
riservandola alle richieste degli host.
Quando la modalità di log di archivio è abilitata, se un file di log di redo online è
pieno, il processo di archiviazione copia i dati di redo da tale file al file di log di
archivio di destinazione. Il log di redo pieno non è disponibile per la scrittura da
parte del processo di scrittura su log fino al completamento dell'archiviazione.
Poiché il log di archivio è una copia esatta del log di redo online, l'array non
esegue operazioni di I/O di scrittura fisica nelle SDD back-end; al contrario, invia
aggiornamenti ai puntatori in memoria e l'operazione di scrittura viene
immediatamente completata.
Una volta che il processo di scrittura su log (LGWR) ha terminato di scrivere i nuovi
dati di redo nel file di log di redo online da archiviare, il puntatore in memoria del
file di log di redo online viene aggiornato e punta ai blocchi di redo fisici appena
allocati nei quali sono archiviati i dati di redo appena scritti. Il puntatore in
memoria del file di log di redo archiviato è intatto, il che significa che i blocchi
fisici utilizzati dal file di log di redo archiviato non sono obsoleti purché esistano
nel log di archivio di destinazione.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
16
EMC XtremIO fornisce inoltre una cache sensibile alla deduplica, in base alla
quale i blocchi che vengono conservati nella cache possono essere resi
disponibili per qualsiasi riferimento logico a tali blocchi. La cache sensibile alla
deduplica, unita alla deduplica in linea, riduce sensibilmente le latenze per il
trattamento di situazioni complesse, come gli avvii simultanei di virtual machine,
garantendo sempre un accesso ai dati inferiore a un millisecondo.
Thin provisioning
Unitamente a prestazioni elevate, EMC XtremIO offre funzionalità di thin
provisioning per allocare capacità on-demand in base alle esigenze delle
applicazioni, senza operazioni successive al recupero né impatti sulle prestazioni
di I/O su array e storage. Il thin provisioning di EMC XtremIO è inoltre dettagliato,
la capacità viene infatti allocata in blocchi per garantire un uso parsimonioso
dello storage della capacità Flash, coerentemente con il modo in cui vSphere
utilizza le dimensioni dei blocchi di I/O.
Protezione dai
guasti
EMC XtremIO fornisce affidabilità e availability grazie a componenti
completamente ridondanti e alla capacità di tollerarne i guasti senza
interrompere il servizio. EMC XtremIO comprende le funzionalità di protezione dai
guasti seguenti:
•
Doppia fonte di alimentazione in controller e Disk Array Enclosure (DAE)
per far fronte a una interruzione dell'alimentazione mantenendo
controller/DAE in servizio
•
Controller active/active ridondanti per far fronte ai guasti dei controllor
•
Moduli di interconnessione SAS ridondanti nei DAE
•
Link di comunicazione tra controller ridondanti
•
Molteplici connessioni host con funzionalità multipath per sopravvivere a
errori di percorso
•
XDP per la tolleranza a molteplici guasti SSD
•
Più tecniche per garantire l'integrità dei dati iniziale e continua
La progettazione basata su fault tolerance è l'ideale per implementare sistemi
cluster con high availability come Oracle RAC 11g.
Scalabilità
Per progettazione, gli storage cluster di EMC XtremIO sono scale-out e
interamente distribuiti e ciò conferisce flessibilità all'infrastruttura con incrementi
lineari sia a livello di capacità sia a livello di prestazioni. EMC XtremIO si serve di
un approccio basato su elementi modulari, in virtù del quale l'array viene
ampliato con X-Brick aggiuntivi.
EMC XtremIO rende possibile l'accesso agli host utilizzando controller
active/active N-way per il dimensionamento lineare delle prestazioni e della
capacità, assicurando un supporto semplificato ad ambienti virtualizzati in
espansione. Di conseguenza, a mano a mano che la capacità dell'array aumenta,
aumentano anche le prestazioni con l'aggiunta di controller di storage a latenza
costante.
Operazioni sui
metadati in
memoria
Il cluster EMC XtremIO distribuisce i metadati in modo uniforme tra tutti i
controller dello storage, mantenendoli in memoria durante la fase di esecuzione. I
metadati sono protetti nelle unità SSD, per consentire all'array di tollerare i guasti
e le interruzioni di alimentazione, ma durante le normali operazioni tutte le
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
17
ricerche nei metadati sono basate sulla memoria. Ciò è possibile solo
segmentando le tabelle di metadati e suddividendole in modo uniforme tra tutti i
controller dello storage. Al contrario, una struttura basata su due controller
potrebbe non disporre di RAM sufficiente per archiviare tutti i metadati nella
memoria e richiederebbe il destaging nella memoria Flash di grandi quantità di
metadati, con relativo peggioramento delle prestazioni.
Insieme, i metadati in memoria e l'esclusivo modello di deduplica in linea di EMC
XtremIO forniscono ai data center virtualizzati funzionalità senza precedenti.
EMC XtremIO
Management
Server
EMC XtremIO Management Server (XMS) consente di controllare e gestire il
sistema. Le funzionalità di XMS sono le seguenti:
•
Inizializzazione e formattazione di nuovi sistemi
•
Monitoraggio dello stato e degli eventi del sistema
•
Monitoraggio delle prestazioni del sistema
•
Gestione di un database cronologico con le statistiche delle prestazioni
•
Fornitura di servizi GUI e CLI ai client
•
Implementazione di operazioni di gestione dei volumi e protezione dei
dati
•
Manutenzione del sistema (arresto, avvio e riavvio)
Si accede a XMS grazie all'interfaccia grafica intuitiva preinstallata, XtremIO
Storage Management Application (XSMA). XMS si collega alle porte di gestione
ubicate sui controller di storage X-Brick mediante protocollo TCP/IP. Il cluster EMC
XtremIO serve lo storage anche se XMS è scollegato.
XMS viene implementato come virtual machine nell'ambiente di gestione del
sistema, costruito su un cluster VMware HA. Ciò significa che la virtual machine
XMS è in grado di ripartire velocemente in caso di guasti. Se nell'ambiente in uso
non esiste virtualizzazione, un server fisico può assolvere le funzioni di un XMS.
Configurazione
dello storage
Per questa soluzione, l'array EMC XtremIO viene implementato con due X-Brick,
interconnessi per mezzo di switch QDR InfiniBand da 40 Gb/s incorporati e
ridondanti che forniscono connettività back-end tra i controller dello storage.
Tutto ciò garantisce una rete con high availability e latenza bassissima.
L'array EMC XtremIO di questo test contiene cinquanta SSD da 400 GB configurate
con XDP che assicurano una capacità fisica di 14,94 TB, come illustrato nella
Figura 4.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
18
Figura 4.
Progettazione
dello storage
Interfaccia grafica di XtremIO - Pannello Storage
La progettazione tradizionale dello storage per Oracle Database comporta la
creazione di più RAID group di diversi tipi di unità, ciascuno con livelli diversi di
protezione e distribuiti tra molteplici controller.
Con EMC XtremIO tutte le unità sono poste sotto la protezione di XDP e i dati
contenuti nell'array vengono distribuiti automaticamente tra gli X-Brick per
garantire prestazioni omogenee e livelli equivalenti di usura della memoria Flash.
In genere i database generano due tipi di I/O: I/O casuali e I/O sequenziali. Con
EMC XtremIO gli I/O vengono trattati allo stesso modo poiché i dati vengono
ordinati casualmente e distribuiti in modo bilanciato in tutto l'array.
Per questa soluzione le dimensioni del volume sono standardizzate in base
all'uso dei dati, come illustrato nella Tabella 3.
Tabella 3.
Progettazione dello storage Oracle in XtremIO X-Brick
Scopo del volume
Dimensione
(GB)
Dischi Oracle ASM per file di dati
700
Dischi Oracle ASM per log di redo
40
Dischi Oracle ASM per file Cluster Ready Service
10
(file di dischi di votazione e di Oracle Cluster Registry)
Dischi Oracle ASM per Oracle Automatic Storage Management
Cluster File System (ACFS) per il caricamento dati di file
200
Per il database OLTP, i volumi sono stati creati e presentati ai server ESXi per l'uso
con Oracle Database 11g, come illustrato nella Tabella 4.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
19
Tabella 4.
Provisioning di
LUN
Assegnazione di volumi/LUN per un database OLTP
Nome
cartella
Dimensioni
del volume
(GB)
Numero di
volumi
Gruppo di
dischi
ASM
Ridondanza
gruppo di
dischi ASM
Numero di
initiator
group
Dati
700
8
+DATA
Esterno
4
Log
40
4
+REDO
Esterno
4
CRS
10
2
+CRS
Esterno
4
In EMC XtremIO il provisioning di LUN è semplice e diretto. È possibile creare LUN
e presentarle ai server con pochi clic del mouse sulla console di gestione
dell'array EMC XtremIO. I passaggi seguenti spiegano come creare LUN e
mapparle agli initiator.
1.
Sulla console di gestione dell'array EMC XtremIO, passare al tag
Configuration, fare clic su Add, specificare nome e dimensioni delle LUN
nella casella pop-up e fare clic su Next come illustrato nella Figura 5.
Figura 5.
2.
Avvio della creazione delle LUN e indicazione di nome e dimensioni
Selezionare una cartella superiore per le LUN e fare clic su Finish, come
illustrato nella Figura 6.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
20
Figura 6.
3.
Selezionare le LUN appena create e gli initiator group, quindi fare clic su
Map All come illustrato nella Figura 7.
Figura 7.
4.
Associazione delle LUN agli initiator group
Fare clic su Apply. Tutte le LUN create vengono associate agli initiator
group, come illustrato nella Figura 8.
Figura 8.
5.
Indicazione della cartella delle LUN
Associazione delle LUN
Terminata l'associazione delle LUN appena create agli initiator, eseguire
una nuova ricerca nelle schede di storage negli host EXSi per fare in modo
che le LUN siano visibili.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
21
La Figura 9 mostra i volumi da Data11 a Data18 raggruppati sotto la cartella Data.
Questi volumi comprendono il gruppo di dischi ASM +DATA per il database OLTP.
In questa soluzione un singolo initiator group comprende un solo server fisico e le
relative porte FC. Il volume Data11 viene presentato come una LUN e mappato a
tutti e quattro gli initiator group.
Figura 9.
Mapping di volume/LUN ai server eseguito dall'interfaccia grafica di EMC
XtremIO
Relativamente al database DW, i volumi sono creati e raggruppati in cartelle come
evidenziato nella Tabella 5. Ciascun volume viene presentato come una LUN agli
initiator group illustrati nella Figura 9.
Tabella 5.
Progettazione del gruppo di dischi ASM per il database DW
Nome
cartella
Dimensioni
del volume
(GB)
Numero
di
volumi
Gruppo
di
dischi
ASM
Ridondanza
del gruppo
di dischi
ASM
Numero di
initiator
group
DWDATA
700
8
+DATA
Esterno
4
DWLog
40
4
+REDO
Esterno
4
DWCRS
10
2
+CRS
Esterno
4
DWACFS
200
1
+CSV
Esterno
4
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
22
Layer di rete
Panoramica
Questa sezione descrive brevemente le best practice utilizzate nella soluzione per
la configurazione di SAN e della rete IP e per la configurazione di una rete di
server ESXi. Quando si implementa una soluzione cluster virtualizzata, come ad
esempio Oracle RAC, EMC consiglia di prendere in considerazione tanto la
ridondanza di elaborazione quanto quella di rete quando si progetta la rete per la
fault tolerance.
Best practice per
SAN
EMC consiglia di rispettare le seguenti best practice per SAN:
•
Utilizzare più HBA nei server ESXi e due switch SAN per fornire più percorsi
tra gli host e il cluster XtremIO.
•
Eseguire lo zoning di ciascuna porta FC dei database server rispetto alle
porte sugli X-Brick di XtremIO a fini di High Availability e prestazioni.
•
Utilizzare un software di gestione dei percorsi e di multipathing dinamico,
come PowerPath/VE, sugli host per abilitare il processo di failover su
percorsi alternativi e garantire il bilanciamento del carico.
•
Se la gestione dei percorsi e il software di multipathing dinamico non
vengono utilizzati, si consiglia di configurare il multipathing active/active
con round-robin per la policy di selezione percorso negli host ESXi.
Best practice per la EMC consiglia di rispettare le seguenti best practice per la rete IP:
rete IP
• Utilizzare più switch e schede di rete per la ridondanza di rete.
•
Utilizzare 10 GbE per la connessione di rete, se disponibile.
•
Utilizzare LAN virtuali (VLAN) per raggruppare in modo logico i dispositivi
che si trovano su segmenti di rete o sottoreti differenti.
•
Abilitare e configurare frame Jumbo 2 su tutto lo stack fisico o virtuale per
le reti di storage 10 GbE.
Best practice per la Le reti negli ambienti virtuali e fisici utilizzano gli stessi concetti e molte best
practice valgono in entrambi i casi. Sono tuttavia valide altre considerazioni per la
rete vSphere
segmentazione del traffico, la availability e il throughput durante la
virtualizzazione.
Questa soluzione è stata messa a punto per gestire in modo efficiente più reti e la
ridondanza delle schede di rete sugli host ESXi. Di seguito sono riportate le
principali linee guida delle best practice:
•
Isolare il traffico dell'infrastruttura da quello delle virtual machine per
garantire la sicurezza.
•
Utilizzare la famiglia VMXNET3 delle schede di rete paravirtualizzate.
•
Aggregare schede di rete fisiche per ottenere ridondanza di rete e prestazioni.
Ad esempio: utilizzare coppie di schede NIC fisiche per server/vSwitch e
collegare ciascuna scheda NIC fisica a switch fisici separati.
Per ulteriori informazioni sul networking con vSphere, fare riferimento alle
istruzioni in VMware vSphere Networking.
2
Dimensioni MTU (Maximum Transfer Unit) superiori a 1.500 byte vengono definite frame
Jumbo. I frame Jumbo richiedono Gigabit Ethernet nell'intera infrastruttura di rete, inclusi
server, switch e database server.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
23
Livello di elaborazione
Panoramica
La scelta di una piattaforma server per un'infrastruttura virtualizzata è basata sia
sulla supportabilità della piattaforma che sui requisiti tecnici dell'ambiente. Negli
ambienti di produzione i server devono disporre di:
•
Memoria e core sufficienti per supportare il numero e il carico di lavoro
richiesti delle virtual machine
•
Sufficiente connettività, sia Ethernet che FC, per assicurare connettività
ridondante agli switch IP e della rete di storage
•
Capacità sufficiente per resistere a un guasto server per supportare il
failover delle virtual machine
In questo ambiente di test abbiamo usato quattro server fisici configurati come
cluster vSphere HA in ciascuno dei quali viene eseguito un server vSphere ESXi.
Abbiamo quindi configurato quattro virtual machine per creare
un'implementazione del database Oracle RAC virtualizzato a quattro nodi.
Il supporto per Oracle Database 11g R2 e versioni successive è completo se i
database sono implementati nella tecnologia vSphere ESXi 3. Ciò include
l'implementazione di una configurazione Oracle RAC.
Risorse di storage
ed elaborazione
EMC consiglia di implementare le seguenti best practice per le risorse di
elaborazione di VMware, come viene spiegato nel documento Oracle Databases
on VMware Best Practices Guide:
•
Nei server ESXi utilizzare l'architettura informatica NUMA (Non-Uniform
Memory Access), in cui l'accesso alla memoria situata più vicino a un
particolare processore avviene con un ritardo minore rispetto alla
memoria situata a distanza maggiore da tale processore.
•
Allocare la vRAM in una virtual machine in modo che sia minore o uguale
alla memoria locale a cui accede il nodo NUMA (processore).
•
Installare VMware Tools, che include varie utility che aumentano le
prestazioni del sistema operativo guest della virtual machine e migliorano
la gestione della virtual machine.
•
Allocare la vRAM in modo che sia almeno il doppio delle dimensioni della
SGA (System Global Area) di Oracle.
•
Configurare le prenotazioni di memoria della virtual machine in modo che
abbiano come minimo le stesse dimensioni della SGA di Oracle e
dell'overhead del sistema operativo.
•
Utilizzare più controller SCSI paravirtualizzati (o PVSCSI) per le virtual
machine dei database. L'impiego di più controller SCSI virtuali consente
di eseguire numerose operazioni di I/O parallele all'interno del sistema
operativo guest. Configurare il controller PVSCSI per i dischi nei quali
vengono memorizzati i file di dati di database.
•
Isolare il traffico di I/O del log di redo Oracle dal traffico di I/O dei file di
dati per mezzo di controller SCSI virtuali distinti. Come best practice, è
possibile utilizzare un controller per il sistema operativo e LUN di file
3
Nel documento My Oracle Support Doc ID 249212.1 si definisce la policy di supporto
VMware di Oracle.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
24
swap, un altro controller per le LUN del file di log di redo del database e
uno o più controller aggiuntivi per le LUN dei file di dati del database.
Virtualizzazione
•
Configurare Huge Pages nel sistema operativo guest. L'impiego di Huge
Pages si traduce in un overhead ridotto della gestione della memoria e in
prestazioni maggiori dell'hypervisor.
•
Aumentare la profondità della coda sia per Host Bus Adapter che per il
controller SCSI allo scopo di aumentare il numero di IO paralleli nello
storage array. Per ulteriori informazioni sulla regolazione della profondità
della coda, fare riferimento all'articolo 2053145 della knowledgebase di
VMware.
Virtualizzazione della rete
In ciascun server ESXi abbiamo creato due vSwitch standard con una
configurazione comune, come indicato nella Tabella 6.
Tabella 6.
Configurazione di vSwitch
Name
Obiettivo
vSwitch0
Gestione e traffico pubblico di virtual machine
vSwitch1
Configurazione di fault tolerance per l'interconnessione di
Oracle RAC
Abbiamo utilizzato il driver VMXNET3 dalle prestazioni elevate per assegnare due
vNIC (1 GbE e 10 GbE) a ciascuna virtual machine. Abbiamo mappato la scheda
vNIC da 1 GbE a vSwitch0 per il traffico pubblico e la scheda vNIC 10 da GbE a
vSwitch1 per assicurare il traffico di interconnessione di Oracle RAC.
Configurazione dei template delle virtual machine
I template VMware riducono al minimo il tempo di implementazione e
automatizzano le attività ripetitive di installazione e configurazione per ciascuna
virtual machine richiesta. Ricorrendo al template è possibile implementare una
virtual machine in cui sistema operativo e utenti di applicazioni sono
preconfigurati, dotata inoltre di software configurato e pronto per l'uso che
richiede un intervento minimo da parte dell'utente.
Le specifiche di personalizzazione archiviate in vCenter semplificano il rollout
delle virtual machine. Questi template possono essere utilizzati da una procedura
guidata di implementazione, uno strumento di automazione o uno script per
creare o modificare automaticamente le impostazioni del server, ad esempio
nome server, fuso orario e configurazione di rete, prima di creare la nuova virtual
machine.
Configurare il template della virtual machine nel client vSphere in base ai requisiti
e ai prerequisiti del software Oracle, indicati nella Tabella 7.
Tabella 7.
Configurazione dei template delle virtual machine
Parte
Descrizione
CPU
8 vCPU per carico di lavoro OLTP
Memoria
128 GB
Sistema operativo
Red Hat Enterprise Linux Server Release 6.3
Kernel
2.6.32-279.el6
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
25
Parte
Descrizione
Interfacce di rete virtuali
Eth0: rete IP pubblica/di gestione
Eth1: riservata all'interconnessione di cluster
Utente sistema operativo
Nome utente: oracle
(utente creato e password
impostata)
ID utente: 1101
Gruppi sistema operativo
Gruppo: oinstall
Group ID: 1000
Gruppo: dba
Group ID: 1031
Software preinstallato
Oracle Grid Infrastructure (per server standalone)
Oracle Database
Pacchetti RPM installati
(in quanto prerequisiti Oracle)
Come specificato nella guida all'installazione di
Oracle
Configurazione dischi
Disco virtuale da 128 GB per root, /tmp, spazio di
swap e i file binari di Oracle 11g R2 Database
Dopo l'implementazione delle virtual machine, abbiamo aggiunto il disco per il
database storage come raw device mapping (RDM).
Abilitazione dell'accesso agli storage device
In ogni virtual machine abbiamo aggiunto le LUN per il database storage dall'array
EMC XtremIO come RDM e le abbiamo ripartite tra quattro controller PVSCSI per
bilanciare le operazioni di I/O, come illustrato nella Figura 10.
Figura 10.
Configurazione dei dischi nella virtual machine
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
26
Sui controller SCSI abbiamo impostato SCSI Bus Sharing su Physical in modo che
le virtual machine avessero accesso diretto e condiviso alle LUN raw dei server
ESXi, come illustrato nella Figura 11.
Figura 11.
Impostazioni di SCSI Bus Sharing
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
27
Database Oracle
Panoramica
In questa soluzione abbiamo creato un database Oracle OLTP RAC a quattro nodi
virtualizzato e un database DW, entrambi con Oracle ASM e Oracle ACFS, su
vSphere.
In Oracle Database11g, Oracle ASM e Oracle Clusterware sono integrati nella
Oracle Grid Infrastructure. ACFS amplia ASM fornendo un file system di journaling
resistente, per uso generico e basato su extent. In questa soluzione abbiamo
utilizzato ASM per archiviare i file di database e ACFS per archiviare i file CSV per
il test di caricamento dei dati.
La Figura 12 mostra le istanze ASM del database Oracle OLTP RAC
Figura 12.
Istanze Oracle ASM
Nota: il database utilizzato per il test OLTP o DW è stato configurato con il logging di
archivio disattivato per conseguire prestazioni ottimali.
Progettazione per
lo storage del
database OLTP
Come indicato nella Tabella 4 a pagina 20, abbiamo usato tre gruppi di dischi
ASM per archiviare file di database importanti, tra cui file di dati, file di controllo,
file di log di redo online, file di dischi di votazione, file CRS e file temporanei.
La ridondanza esterna è stata utilizzata per i gruppi di dischi ASM e le
impostazioni predefinite sono state utilizzate per gli attributi dei rimanenti gruppi
di dischi ASM. Quando abbiamo creato i gruppi di dischi DATA e REDO, abbiamo
impostato l'attributo delle dimensioni di settore su 4 KB per aumentare al
massimo le prestazioni di I/O nello storage EMC XtremIO. Abbiamo inoltre
impostato le dimensioni di blocco dei file di log di redo online su 4 KB, per essere
in linea con le dimensioni di settore dei gruppi di dischi REDO.
Layout dei gruppi
di dischi Oracle
ASM per il
database OLTP
Nella configurazione sono stati utilizzati vari gruppi di dischi ASM con ridondanza
esterna:
•
+CRS contiene la sede di installazione dei file OCR e di votazione.
•
+DATA contiene i file di dati, i file di controllo e i file temporanei.
•
+REDO contiene i file di log di redo online.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
28
La Tabella 8 elenca i profili di carico di lavoro e database per ciascun database
OLTP della soluzione.
Profilo del
database e del
carico di lavoro
OLTP
Tabella 8.
Profilo del carico di lavoro del database per ciascun database OLTP
Caratteristiche del profilo
Dettagli
Tipo di database
OLTP
Dimensione database
4 TB
Database Oracle
11g R2 RAC su ASM
Configurazione istanze
sga_max_size= 16 GB
Nota: ritenendo che una cache di database di dimensioni
maggiori contenga più dati, abbiamo configurato una cache
di buffer molto piccola per generare un carico di lavoro di I/O
fisici stabile e consistente.
Configurazione del
gruppo di dischi
ASM per il
database DW
Profilo del carico di lavoro
Carico di lavoro OLTP simulato da SLOB
Dimensioni del blocco di
dati
8 KB
La Tabella 9 descrive la progettazione del gruppo di dischi ASM utilizzata per il
database DW. Come per il layout dei gruppi di dischi ASM per il database OLTP,
sono stati creati +DATA e +REDO. È stato creato un ulteriore gruppo di dischi ASM,
+CSV, con funzioni di share di rete utilizzando il file system ACFS di Oracle. In
questo share ACFS sono archiviati file di dati di tipo flat da caricare nel database.
Tabella 9.
Profilo del carico
di lavoro e del
database DW
Mapping dello storage ai gruppi di dischi ASM per l'ambiente di database
DW
Nome
cartella
Dimensioni del
volume (GB)
N. di volumi
Nome del gruppo di
dischi ASM
DATA
700
8
+DATA
REDO
40
4
+REDO
CSV
200
1
+CSV
CRS
10
2
+CRS
La Tabella 10 descrive dettagliatamente il profilo di database e carico di lavoro
della soluzione. Per creare un database DW e generare carichi di lavoro DW,
compresi i carichi di lavoro di query e caricamento di dati necessari per la
soluzione, abbiamo fatto ricorso a un generatore di carichi di lavoro DW.
Tabella 10. Profilo di database e carico di lavoro per ciascun database DW
Caratteristiche del profilo
Dettagli
Tipo di database
Data warehouse
Dimensione database
8 TB
Database Oracle
11g R2 RAC su ASM
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EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
29
Caratteristiche del profilo
Dettagli
Configurazione istanze
• sga_target = 60 G
• pga_aggregate_target = 40 G
• db_file_multiblock_read_count=16
Profilo del carico di lavoro
Carico di lavoro DW
Origine del caricamento dati
Flat file esterni in Oracle ACFS
Dimensioni del blocco di dati
16 KB
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
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30
Test delle prestazioni e convalida
Panoramica
Per caratterizzare i due sistemi OLTP e DW, l'ambiente di test della soluzione
comprendeva due carichi di lavoro principali. Abbiamo creato quattro virtual
machine per eseguire un database Oracle RAC per il carico di lavoro OLTP e altre
quattro virtual machine per eseguire un database Oracle RAC per il carico di
lavoro DW nell'ambiente VMware consolidato.
Abbiamo eseguito un carico di lavoro OLTP generato da SLOB nel database per
simulare un carico di lavoro OLTP reale. Abbiamo creato il carico di lavoro DW
utilizzando l'apposito generatore di carichi di lavoro.
Abbiamo raccolto gli indicatori delle prestazioni relative alle operazioni I/O del
sistema (IOPS, MBPS e latenza) essenzialmente dai report di Oracle Automatic
Workload Repository (AWR). Abbiamo inoltre raccolto indicatori per il throughput
di I/O a livello di server/database e a livello di storage.
Nota: a causa dei percorsi aggiuntivi di I/O e di codice tra il livello di storage e il livello
di database, la latenza di I/O osservata sul lato array era di fatto inferiore a quella
rilevata nei report AWR.
Note sui risultati
I risultati del benchmark dipendono in larga misura dal carico di lavoro, dai
requisiti specifici delle applicazioni, dalla progettazione e dall'implementazione
del sistema. Le prestazioni di sistema relative variano in base a questi e ad altri
fattori. Pertanto questo carico di lavoro non va utilizzato come sostituto per un
benchmark delle applicazioni di un cliente specifico quando sono previsti un
capacity planning critico e/o decisioni di valutazione dei prodotti.
Tutti i dati sulle prestazioni contenuti in questo report sono stati ottenuti in un
ambiente rigorosamente controllato. I risultati ottenuti in altri ambienti operativi
potrebbero essere significativamente diversi.
EMC Corporation non garantisce né dichiara che un utente possa ottenere
prestazioni simili espresse in transazioni al minuto.
Obiettivi del test
Nel complesso gli obiettivi del test erano:
•
Dimostrare il livello elevato di prestazioni ottenuto con l'esecuzione di
database Oracle virtualizzati in EMC XtremIO.
•
Dimostrare come EMC XtremIO abbia semplificato in modo significativo le
operazioni di storage per i cluster Oracle RAC.
•
Dimostrare IOPS prolungati dello storage array per carichi di lavoro OLTP
in un database Oracle RAC a quattro nodi.
•
Dimostrare una larghezza di banda di I/O prolungata dello storage array
per carichi di lavoro DW/OLTP in un database Oracle RAC a quattro nodi.
•
Dimostrare il notevole risparmio di spazio di storage dovuto all'utilizzo
della riduzione dei dati in linea
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
31
•
Scenari di test
su EMC XtremIO, in seguito alla clonazione dei volumi di produzione per
gli ambienti di test e sviluppo.
Nella soluzione sono stati ricreati i seguenti scenari di test, descritti nelle
prossime sezioni:
Tabella 11. Scenari di test
Scenari di test
Test eseguiti da
SLOB su carichi di
lavoro di
operazioni casuali
di lettura/scrittura
a blocchi singoli
Numero di utenti
simultanei
Note
OLTP con test su query al
100%
32
Carico di lavoro medio
48
Carico di lavoro intenso
OLTP con test su
transazioni di
aggiornamento (UPDATE)
al 100%
32
Carico di lavoro medio
128
Carico di lavoro intenso
OLTP con test su
QUERY/UPDATE nella
proporzione 75%/25%
64
Carico di lavoro medio
128
Carico di lavoro intenso
Query DW
128
Convalida del throughput su RAC a 4
nodi
Caricamento dati DW
4
Convalida del throughput di caricamento
dati su RAC a 4 nodi
La soluzione caratterizza le prestazioni di sistema Oracle OLTP nell'array EMC
XtremIO. Abbiamo creato un database Oracle RAC a quattro nodi in un ambiente
virtualizzato VMware consolidato.
Abbiamo utilizzato SLOB per generare il carico di lavoro perché fornisce il miglior
carico di lavoro SQL per ottenere il numero massimo di I/O casuali fisici da una
piattaforma di database.
SLOB è un generatore SQL di un elevato numero di I/O, diverso dai generatori di
I/O sintetici, e presenta le caratteristiche seguenti:
•
Supporta l'esecuzione di test su letture a blocchi singoli fisiche e casuali
(lettura sequenziale di file di database/lettura parallela di file di DB)
•
Supporta l'esecuzione di test su scritture a blocchi singoli casuali
(scrittura parallela di file di database)
•
Supporta l'esecuzione di test su I/O di logging REDO estremi
•
È costituito semplicemente da PL/SQL
•
È privo di conflitti tra applicazioni
OLTP con test su query al 100%: test eseguito da SLOB solo su query a blocchi
singoli casuali
Questo test è stato utilizzato per misurare le prestazioni nel caso di query inviate
al database RAC da sessioni SLOB simultanee con "zero-think-time" (utenti
simultanei simulati).
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
32
Nelle sessioni generate dal toolkit SLOB, ciascun utente eseguiva query simili per
convalidare gli IOPS di lettura.
Metodologia del test
Abbiamo eseguito il numero fissato di sessioni simultanee nelle quali ogni utente
inviava query OLTP simili al database RAC a quattro nodi, quindi abbiamo
misurato le statistiche delle prestazioni.
Procedura del test
Nel test abbiamo eseguito inizialmente un carico di lavoro medio, con 32 sessioni
simultanee nel database RAC a quattro nodi, 8 sessioni per ciascun nodo. Ogni
sessione ha eseguito il carico di lavoro di query OLTP rispetto al database del
cluster. Quindi abbiamo eseguito un carico di lavoro più intenso, con 48 sessioni
simultanee nel database RAC a quattro nodi, 12 sessioni per ciascun nodo.
Abbiamo eseguito i carichi di lavoro tre volte ciascuno per avere la sicurezza che
non ci fossero grosse differenze tra di loro e, soprattutto, per dimostrare che le
prestazioni dell'array EMC XtremIO sono sempre uguali con lo stesso carico di
lavoro.
Risultati del test
Abbiamo acquisito le statistiche sulle prestazioni dai report AWR RAC. Per
valutare le statistiche relative agli IOPS di lettura, abbiamo osservato il valore
physical read IO requests contenuto nel report AWR.
Il tempo di risposta medio alle query per il processo in primo piano è stato
calcolato a partire da db file parallel read e da db file sequential read, sotto Top
Timed Events nel report AWR, illustrato nella Figura 13.
Figura 13.
Misurazione del tempo di risposta medio alle sole query, report AWR
Nota: quando il processo in primo piano esegue istruzioni SQL per effettuare operazioni
di lettura a blocco singolo rispetto a indice, tabella, segmento di annullamento,
intestazioni di file di dati e altri elementi, che non si ritrovano nella cache di buffer, il
processo inoltra la richiesta di I/O al sistema operativo e attende un evento di lettura
sequenziale dei file di database finché il blocco richiesto non viene restituito dal
sistema operativo. Mentre i processi in primo piano del nostro test attendono gli eventi
di lettura in parallelo dei file di database, il kernel Oracle consolida più richieste di
lettura a blocco singolo in un batch e inoltra le richieste di I/O al sistema operativo in
parallelo. Il processo in primo piano che invia le richieste resta in attesta finché non
viene restituito l'ultimo blocco del batch di richieste. Utilizziamo questi due eventi di
attesa per calcolare il tempo di risposta medio della latenza media di lettura dei
processi in primo piano.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
33
Per poter mostrare il tempo di risposta di I/O medio dell'array EMC XtremIO dal
punto di vista del database Oracle, abbiamo utilizzato la formula seguente:
•
Per db file sequential read:

Il tempo di attesa totale è T1, ovvero 1.060,18 secondi.

Il numero totale di attese è N1, ovvero 986.577.
•
•
Per db file parallel read:

Il tempo di attesa totale è T2, ovvero 1.450,58 secondi.

Il numero totale di attese è N2, ovvero 568.066.
Il tempo di risposta medio per la lettura è: (T1+T2)/(N1+N2), ovvero
(1.060,18 + 1.450,58) * 1.000/(986.577 + 568.066), quindi il tempo di
risposta medio è 1,615 ms.
La Tabella 12 mostra gli IOPS e la corrispondente latenza I/O del test.
Tabella 12. Gli IOPS di lettura e il tempo di risposta corrispondente ottenuto nelle
sessioni aumentano nel test
Indicatore delle
prestazioni
Dati sulle prestazioni
32 sessioni
o
48 sessioni
o
o
1 giro
2 giro
3 giro
1o giro
2o giro
3o giro
IOPS
197.288
197.601
197.128
228.092
228.011
228.599
db file sequential read
(ms)
1,071
1,075
1,078
1,377
1,379
1,378
db file parallel read
(ms)
2,558
2,554
2,567
3,420
3,421
3,430
Latenza I/O media (ms)
1,613
1,615
1,623
2,109
2,111
2,114
Nota: il numero di IOPS riportato nella tabella è desunto dal valore physical write IO
requests contenuto nel report AWR. Il valore della latenza I/O (ms) è calcolato in base
alle statistiche di entrambi gli eventi db file sequential read e db file parallel read.
Abbiamo ottenuto in totale 197.601 IOPS di lettura e una latenza media di 1,615
ms con un RAC a quattro nodi e l'esecuzione di 32 sessioni di lettura su quattro
nodi. Con l'aumento del carico di lavoro dovuto all'aggiunta di ulteriori sessioni di
lettura, gli IOPS di lettura sono passati a 228.599 e il tempo di risposta I/O è
aumentato passando a 2,114 ms.
OLTP con test su aggiornamento al 100%: test eseguito da SLOB su operazioni
casuali di lettura/scrittura a blocchi singoli
Questo test è stato utilizzato per misurare le prestazioni nel caso di transazioni di
aggiornamento a carico del database RAC eseguite da sessioni SLOB simultanee
con "zero-think-time" (utenti simultanei simulati).
Nelle sessioni generate dal toolkit SLOB ciascun utente eseguiva transazioni di
aggiornamento simili per convalidare gli IOPS di lettura-scrittura.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
34
Metodologia del test
Abbiamo eseguito un numero diverso di sessioni simultanee nelle quali ogni
utente inviava al database RAC a quattro nodi istruzioni UPDATE di SQL simili via
SLOB, quindi abbiamo misurato le statistiche delle prestazioni.
Abbiamo utilizzato una cache di buffer (solo 64 MB, praticamente nessun blocco
di dati è stato inserito nella cache dei server) per ogni istanza di database per
inviare al back-end storage un carico di lavoro di I/O di scrittura fisica omogeneo.
Il carico di lavoro di scrittura è stato generato dalle istruzioni UPDATE di SQL che
in genere determinano le operazioni seguenti:
1.
Leggono i blocchi di dati da aggiornare nella cache di buffer.
2.
Aggiornano le righe nei blocchi di dati.
3.
Confermano le righe aggiornate e fanno in modo che LGWR scarichi le voci
di redo nei file di log online.
Durante l'esecuzione del carico di lavoro UPDATE, il processo in background di
scrittura nel database ha scaricato i blocchi "sporchi" dalla cache di buffer e li ha
inseriti nei file di dati. Se si considera che abbiamo utilizzato una cache di buffer
molto piccola, i blocchi di dati sono stati letti nella cache di buffer ed eliminati
dalla cache subito dopo l'aggiornamento delle righe. Di conseguenza,
l'esecuzione di ciascuna operazione UPDATE ha determinato sia letture fisiche
che scritture fisiche dall'array di back-end.
Procedura del test
Nel test abbiamo eseguito inizialmente un carico di lavoro medio costituito da 32
sessioni simultanee nel database RAC a quattro nodi, con otto sessioni per
ciascun nodo. Ogni sessione ha eseguito un carico di lavoro UPDATE SQL simile
rispetto al database del cluster.
Quindi abbiamo eseguito un carico di lavoro più intenso costituito da 128
sessioni simultanee nel database RAC a quattro nodi, con 32 sessioni per ciascun
nodo. Abbiamo eseguito i carichi di lavoro tre volte ciascuno per avere la
sicurezza che non ci fossero grosse differenze tra di loro e, soprattutto, per
dimostrare che le prestazioni dell'array EMC XtremIO sono sempre uguali con lo
stesso carico di lavoro.
Risultati del test
Per calcolare il carico di lavoro abbiamo utilizzato le seguenti statistiche delle
prestazioni contenute nei report AWR, come illustrato nella Figura 14.
Figura 14.
•
Misurazione del tempo di risposta medio di scrittura per la sola operazione
UPDATE, report AWR
Per gli IOPS di scrittura fisica, indicati come "IOPS di lettura" nella
Tabella 12, sono state usate Physical write IO requests.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
35
•
Per gli IOPS di lettura fisica, sostenuti dalle transazioni UPDATE e indicati
come "IOPS di scrittura" nella Tabella 12, sono state usate Physical read
IO requests. Il tempo di risposta medio di lettura è stato desunto
dall'evento di attesa db file sequential read, che era pari a 0,96 ms
nell'esempio di AWR illustrato nella Figura 14.
•
Per calcolare la larghezza di banda delle operazioni di I/O di scrittura redo
sono state utilizzate le dimensioni Redo, indicate come "Throughput redo
(MB/s)" nella Tabella 12.
•
Le statistiche dell'evento di attesa log file parallel write sono state
utilizzate come latenza media del processo LGWR in background, indicato
come "Tempo di risposta LGWR (ms)" nella Tabella 12.
•
Le statistiche dell'evento di attesa db file sequential read sono state
utilizzate come tempo di risposta medio delle letture fisiche per i processi
in primo piano del database, indicato come "Tempo di risposta lettura
processi in primo piano (ms)" nella Tabella 12.
•
Le statistiche dell'evento di attesa db file parallel write sono state
utilizzate come tempo di risposta medio delle scritture fisiche per i
processi in primo piano di scrittura nel database, indicato come "Tempo
di risposta programma di scrittura nel database (ms)" nella Tabella 12.
La Tabella 13 mostra le statistiche relative alle prestazioni del test.
Tabella 13. Gli IOPS di lettura/scrittura e i tempi di risposta corrispondenti ottenuti
nelle sessioni aumentano nel test
Dati sulle prestazioni
Indicatore delle prestazioni
32 sessioni
128 sessioni
1° giro
2° giro
3° giro
1° giro
2° giro
3° giro
IOPS di lettura
31.624
31.496
31.646
63.387
63.524
63.691
IOPS di scrittura
33.118
32.973
33.136
66.787
66.975
67.112
IOPS aggregati (scrittura +
lettura)
64.742
64.469
64.782
130.174
130.499
130.803
Throughput redo (MB/s)
26
26
26
51
51
51
Tempo di risposta LGWR (ms)
1,849
1,831
1,860
4,128
4,135
4,117
Tempo di risposta
programma di scrittura nel
database (ms)
0,535
0,531
0,535
0,643
0,642
0,637
Tempo di risposta lettura
processi in primo piano (ms)
0,956
0,961
0,955
1,954
1,951
1,948
Come indicato nella Tabella 13, eseguendo 32 sessioni simultanee in ciascun
nodo abbiamo ottenuto 64.782 IOPS aggregati tra cui 33.136 IOPS di scrittura e
31.646 IOPS di lettura, che facevano parte della transazione UPDATE. Con
l'aumento del carico di lavoro dovuto all'aggiunta di altre sessioni simultanee, gli
IOPS aggregati sono passati a 130.803, composti da 63.691 IOPS di lettura e
67.112 IOPS di scrittura. Il tempo di risposta di I/O di lettura è aumentato
passando a 1,948 ms e il tempo di risposta di I/O di scrittura è aumentato
passando a 0,637 ms.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
36
In sintesi, la quadruplicazione del numero di sessioni:
•
ha raddoppiato gli IOPS aggregati;
•
ha quasi raddoppiato il valore MB/s per Redo;
•
ha raddoppiato il tempo di risposta di LGWR;
•
ha influito limitatamente sul tempo di risposta del processo di scrittura
nel database;
•
ha raddoppiato il tempo di lettura in primo piano.
OLTP con test su QUERY/UPDATE nella proporzione 75%/25%: test eseguito da
SLOB a blocchi singoli casuali
Questo test è stato utilizzato per misurare le prestazioni durante sessioni SLOB
simultanee con "zero-think-time" (utenti simultanei simulati), di cui il 75% delle
sessioni erano relative a query e il 25% erano transazioni UPDATE a carico del
database RAC. È stato utilizzato questo scenario per simulare un carico di lavoro
reale e convalidare le prestazioni dello storage EMC XtremIO.
Metodologia del test
Abbiamo eseguito un numero diverso di sessioni simultanee di cui il 75%
eseguiva query OLTP simili e il restante 25% eseguiva transazioni UPDATE simili
simultaneamente rispetto al database RAC a quattro nodi, quindi abbiamo
misurato le statistiche delle prestazioni.
Procedura del test
Abbiamo eseguito inizialmente un carico di lavoro medio costituito da 64 sessioni
simultanee nel database RAC, delle quali il 75% impegnato nell'esecuzione di
query simili e il 25% impegnato nell'esecuzione di istruzioni UPDATE SQL simili
nel database del cluster. Quindi abbiamo eseguito un carico di lavoro più intenso,
con 128 sessioni simultanee nel database RAC a quattro nodi, 32 sessioni per
ciascun nodo. Abbiamo eseguito i carichi di lavoro tre volte ciascuno per avere la
sicurezza che non ci fossero grosse differenze tra di loro e, soprattutto, per
dimostrare che le prestazioni dell'array EMC XtremIO sono sempre uguali con lo
stesso carico di lavoro.
Risultati del test
Per calcolare il carico di lavoro, abbiamo utilizzato le statistiche delle prestazioni
dei report AWR, illustrate nella Figura 15, come già fatto per il test sulle
transazioni UPDATE al 100%.
Figura 15.
Tempo medio di risposta, test su QUERY/UPDATE nella proporzione di
75/25% - Report AWR
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
37
La Tabella 14 mostra gli IOPS dell'array EMC XtremIO e il corrispondente tempo di
risposta di I/O ottenuto nel test. I numeri riportati nella Tabella 13 sono stati
ricavati dal report AWR esattamente come per il test su UPDATE al 100%.
Tabella 14. Gli IOPS di lettura/scrittura e i tempi di risposta corrispondenti ottenuti
nelle sessioni aumentano nel test
Dati sulle prestazioni
Indicatore delle prestazioni
64 sessioni
128 sessioni
1° giro
2° giro
3° giro
1° giro
2° giro
3° giro
IOPS di lettura
111.797
111.886
112.124
144.911
144.977
145.205
IOPS di scrittura
28.773
28.738
28.830
37.130
37.164
37.194
IOPS aggregati (scrittura +
lettura)
140.570
140.624
140.954
182.041
182.141
182.399
Throughput redo (MB/s)
21
21
21
28
28
28
Tempo di risposta LGWR
(ms)
1,045
1,037
1,042
2,119
2,101
2.121
Tempo di risposta
programma di scrittura nel
database (DBWR) (ms)
0,591
0,584
0,584
0,691
0,685
0,690
db file sequential read (ms)
1,138
1,136
1,133
1,747
1,748
1,746
db file parallel read (ms)
2,585
2,583
2,579
4,298
4,302
4,300
Tempo di risposta medio
lettura processi in primo
piano (ms)
1,304
1,303
1,299
2,039
2,040
2,039
Nota: per l'origine degli indicatori di prestazioni contenuti in questa tabella, fare
riferimento alle sezioni precedenti.
Relativamente al carico di lavoro misto, con query e transazioni UPDATE, i risultati
dei nostri test dimostrano che lo storage EMC XtremIO è in grado di sostenere
IOPS elevati. Nel test di QUERY/UPDATE al 75/25% con 64 sessioni simultanee,
gli IOPS di lettura sono arrivati a 112.124 e gli IOPS di scrittura sono stati 28.830,
il che ha mantenuto la latenza di I/O di lettura intorno a circa 1 ms e la latenza di
I/O di scrittura intorno a 0,59 ms. Con l'aumento del carico di lavoro a 128
sessioni simultanee, gli IOPS aggregati sono passati a 182.399, composti da
145.205 IOPS di lettura e 37.194 IOPS di scrittura. Il tempo di risposta di lettura è
aumentato passando a 2,039 ms e il tempo di risposta del DBWR è aumentato
passando a 0,69 ms.
Il generatore di carichi di lavoro DW ha prodotto un carico di lavoro di test per
Test sul carico di
lavoro di query DW Oracle DW per provare e convalidare le prestazioni di carichi di lavoro Oracle DW
tipiche su una piattaforma di storage EMC XtremIO.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
38
Lo schema del kit era composto da 12 tabelle, tra cui due tabelle di dati: vendite e
utili. Le tabelle rimanenti sono tabelle di dimensioni. Le tabelle di dati sono state
suddivise per data e suddivise ulteriormente in base al valore hash sulla chiave di
unione. Le dimensioni del database erano pari a 3,8 TB. Più utenti simultanei
hanno eseguito query tipiche sui dati. Il throughput è stato misurato durante il test.
Metodologia del test
Questo test è stato utilizzato per misurare le prestazioni durante l'esecuzione del
numero fissato di utenti simultanei, ciascuno dei quali ha eseguito query simili.
Gli utenti simultanei sono stati generati dal generatore di carichi di lavoro DW. Per
tutte le scansioni seriali delle tabelle complete del test è stata scelta la lettura
percorso diretta in fase di esecuzione.
Procedura del test
Il test ha interessato l'esecuzione di 32 utenti simultanei in ciascun nodo per un
totale di 128 utenti simultanei nel database RAC a quattro nodi e ogni sessione
eseguiva un carico di lavoro di query DW simile utilizzando gli script del
generatore di carichi di lavoro DW.
Risultati del test
Per valutare il throughput delle query (GB/s), abbiamo utilizzato il valore physical
read bytes del report AWR illustrato nella Figura 16.
Figura 16.
Throughput delle query, test del carico di lavoro di query DW - Report AWR
Il report AWR mostra che durante il test il throughput ha raggiunto 5 GB/s quando
abbiamo eseguito il carico di lavoro DW nel database RAC a quattro nodi.
Test di
caricamento dei
dati DW
I DW aziendali moderni richiedono il frequente caricamento di grandi quantità di
dati a intervalli regolari durante il giorno. La natura 7/24 del DW non consente più
ai DBA di disporre di molto tempo per il caricamento dei dati. Pertanto è
importante simulare l'effetto dei processi ETL (estrazione, trasformazione e
caricamento dei dati) sulle prestazioni del database.
Questo scenario del test dimostra i processi ETL nel database di produzione e
registra i dati sulle prestazioni, soprattutto il throughput (MB/s totali per la
scrittura fisica), durante il caricamento ETL.
Per caricare i dati dalle tabelle esterne alle tabelle interne, abbiamo utilizzato
tabelle esterne Oracle, che si servono del driver di accesso ORACLE_LOADER. I
dati provenivano dai file di dati flat.
Questo scenario di test mostra la scalabilità di throughput in caso di dati caricati
nel database da tabelle esterne situate nel file system Oracle ACFS.
Metodologia del test
Il test mostra il throughput dell'array EMC XtremIO con la configurazione di
storage del disco utilizzata in questa soluzione. Abbiamo utilizzato una sessione
per ciascun server (quattro in totale) che ha eseguito il caricamento dei dati nel
database RAC a quattro nodi. Ogni sessione ha eseguito un carico di lavoro ETL
simile caricando file CSV flat nel database.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
39
Procedura del test
Questo test ha dimostrato le prestazioni degli X-Brick mediante il caricamento dei
dati da tabelle esterne. Il test ha incluso l'esecuzione di un utente in ciascun
nodo del database RAC a quattro nodi per caricare i dati da una tabella esterna, il
che equivale a quattro sessioni che caricano i dati contemporaneamente.
Ogni sessione ha caricato un file CSV da 120 GB. Il file CSV era ubicato nel file
system Oracle ACFS. La tabella esterna è stata creata come segue:
create table sales_ext (
id integer,
…)
organization external(
type oracle_loader
default directory EXT_DIR
access parameters (fields terminated by "|")
location ('sales.csv'))
parallel reject limit unlimited;
I dati sono stati caricati dalla tabella esterna come segue:
alter session enable parallel dml;
alter table sales parallel;
alter table sales_ext parallel;
insert into /*+ append */ sales select * from sales_ext;
Nota: la tabella sales ha la stessa struttura della tabella sales_ext. I dati vengono
caricati direttamente con il suggerimento append e per il caricamento vengono utilizzati
vari slave paralleli.
Risultati del test
Per valutare il throughput (TB/ora), abbiamo utilizzato il valore physical write
bytes del report AWR illustrato nella Figura 18.
Figura 17.
Throughput del caricamento dati, test di caricamento dati DW - Report AWR
Il report AWR mostra che durante il test di caricamento dati il throughput ha
raggiungo circa 1,023 GB/s, che equivale a circa 3,59 TB/ora quando abbiamo
eseguito il carico di lavoro di caricamento dati nel database RAC a quattro nodi.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
40
Conclusioni
Riepilogo
La soluzione Oracle Database 11g con EMC XtremIO e VMware vSphere offre una
scalabilità autentica per istanze di Oracle consolidate e virtualizzate in cui è
eseguita una varietà di carichi di lavoro. La soluzione può essere utilizzata come
elemento fondamentale per un sistema che può essere ampliato in modo
flessibile, prevedibile e in maniera pressoché lineare.
La soluzione presenta un'infrastruttura estremamente scalabile per le
applicazioni, alle quali consente di far fronte a un carico di lavoro crescente con
prestazioni costanti. Sul lato server, la soluzione è scalabile poiché ammette
l'aggiunta di risorse di elaborazione come CPU, memoria, porte HBA e porte frontend. Sul lato storage, l'architettura scale-out active/active dell'array EMC XtremIO
aumenta in modo lineare la capacità e gli throughput (sia IOPS che MBPS)
mantenendo una latenza eccellente e costante. Questi fattori indicano che la
soluzione è una proposta ideale per ambienti di database OLTP e DW.
La soluzione consente inoltre di conseguire un utilizzo delle risorse efficiente per
mezzo della virtualizzazione, fornendo al tempo stesso il consolidamento di
database e applicazioni. È possibile aumentare in modo indipendente la capacità
e le funzionalità di elaborazione senza i limiti imposti da un appliance
monofunzione. A mano a mano che subentrano modifiche a qualsiasi livello,
come applicazioni, software del database o di altro tipo, lo stack della soluzione
ha la capacità di allinearsi alle nuove richieste imposte dalle esigenze del
business. A loro volta, i nuovi approcci ai carichi di lavoro come le funzionalità di
analisi in tempo reale sono ora possibili, con il consolidamento di istanze di
produzione e generazione di report.
Risultati
La soluzione fornisce:
•
Configurazione di EMC XtremIO rapida e semplice senza necessità di
tuning dello storage
•
DW a elevata larghezza di banda con più utenti simultanei e un carico di
lavoro casuale a blocchi di grandi dimensioni
•
Prestazioni e flessibilità di livello superiore con meno latenza e un numero
maggiore di IOPS
•
Database a cluster virtualizzati con un numero elevato di I/O, ad esempio
Oracle RAC
•
Notevole risparmio sullo spazio occupato dallo storage grazie all'uso della
deduplica in linea di EMC XtremIO
•
Livelli elevati di fault tolerance/protezione per sistemi cluster con high
availability, ad esempio Oracle RAC e vSphere HA.
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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Riferimenti
White paper
Documentazione
VMware
Per ulteriori informazioni, consultare i documenti EMC riportati di seguito.
L'accesso a questi documenti dipende dalle credenziali di login di cui si dispone.
Se non si riesce ad accedere a un documento, contattare la sede locale o un
responsabile EMC.
•
EMC Infrastructure for High Performance Microsoft and Oracle Database
Systems
•
Introduzione a EMC XtremIO Storage Array
Per ulteriori informazioni, consultare i documenti VMware seguenti:
•
Windows XP Deployment Guide
•
Oracle Databases on VMware Best Practices Guide
•
Knowledgebase di VMware: Large-scale workloads with intensive I/O
patterns might require queue depths significantly greater than Paravirtual
SCSI default values (2053145)
Documentazione
Oracle
Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Oracle Database Client Installation
Guide 11g Release 2 (11.2) for Linux.
Altri documenti
I web link seguenti portano a ulteriori informazioni sulle snapshot EMC XtremIO
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Introduction to XtremIO Snapshots White Paper
http://www.xtremio.com/introduction-to-xtremio-snapshots-white-paper
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XtremIO Overview: Snapshot Technologies for Oracle Database
https://community.emc.com/docs/DOC-30738
Soluzione per il consolidamento dalle prestazioni elevate basata su EMC XtremIO per Oracle
EMC XtremIO, VMware vSphere, Oracle Database, Oracle RAC
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