Opslag optimaliseren voor een betere TCO in Oracle-omgevingen Deel 2: Prestaties en schaalbaarheid Eind jaren 1990 en begin 2000 ondervonden internetshoppers rond de feestdagen maar al te vaak problemen met de prestaties van e-commercewebsites en met de verwerking van hun online transacties. Bij veel webwinkels bleek de infrastructuur het te begeven wanneer de mensen in drommen de website bezochten. De infrastructuur van webwinkels kon in die tijd niet met de vraag mee schalen. Vergelijk die begindagen van de e-commerce eens met de zogenaamde ‘Cyber Monday’, de traditionele start van het shoppingseizoen voor de feestdagen in 2011. Deze maandag na Thanksgiving was in de Verenigde Staten de grootste online shoppingdag ooit, aldus comScore, met een verkoop ter waarde van 1,25 miljard dollar. Online shoppers zullen ongetwijfeld ook in 2011 problemen hebben ondervonden, maar het grote verhaal was het enorme bedrag dat werd uitgegeven, niet het aantal klachten dat werd ingediend. Voor een goede, soepele beleving van het online winkelen is een aantal bewegende delen nodig binnen een complexe softwareomgeving met webservers, databases en opslag, die alle middels een netwerk met elkaar verbonden zijn. Al deze onderdelen moeten goed samenwerken, wil een klant in de webwinkel zijn aankopen kunnen doen. Een aantal ontwikkelingen in de IT kwam in het afgelopen decennium samen en verbeterde de online shoppingbeleving, waaronder cloud computing, waarmee bedrijven gemakkelijker kunnen schalen en op piekmomenten capaciteit kunnen toevoegen. Producenten ontwerpen hun producten tevens zodanig dat ze binnen de gehele omgeving samenwerken en voor prestaties en schaalbaarheid zorgen, zodat bedrijven in de detailhandel en in andere branches niet meer dezelfde problemen hoeven te ondervinden zoals destijds, in de begindagen van de e-commerce, in de detailhandel het geval was. Oracle is zo'n producent die zich richt op het ontwerpen voor extreme prestaties en schaalbaarheid van zijn producten, met onder meer best-of-breed opslagoplossingen. In dit whitepaper staan we stil bij de prestatie- en schaalbaarheidsvoordelen van Oracle-opslagproducten in combinatie met Oracletoepassingen. In andere whitepapers in deze serie bespreken we de mogelijkheden voor vereenvoudigd beheer (zie Deel 1) en verhoging van de efficiency (zie Deel 3).
Vermeldenswaard is ook dat de opslagportfolio van Oracle bestaat uit een aantal best-of-breed producten en oplossingen waarmee bedrijven een IT-infrastructuur kunnen bouwen om gegevens in alle stadia van hun levenscyclus te beheren, vanaf hun ontstaan tot langetermijn archivering, met ondersteuning voor de meest veeleisende database- en online transactietoepassingen. Niet alleen is het opslagportfolio van Oracle geoptimaliseerd voor Oracle-omgevingen, maar het is tevens ontworpen om best-of-breed functionaliteit te leveren voor de heterogene server- en softwareomgevingen waarmee de meeste bedrijven werken. Ook bedrijven die niet met databases, middleware of toepassingen van Oracle werken, kunnen hun voordeel doen met de prestaties en schaalbaarheid van Oracle’s opslagportfolio en doen er goed aan verder te lezen en de producten van Oracle voor hun eigen behoeften te evalueren. Het portfolio van Oracle-opslagproducten Het Oracle-opslagportfolio bestaat uit producten waarmee bedrijven in al hun opslagbehoeften kunnen voorzien, met onder meer hoogwaardige, krachtige toepassingen, via het netwerk gekoppelde opslag (NAS), opslagnetwerken (SAN's) en tape. En op het gebied van prestaties en schaalbaarheid faciliteren Oracle Exadata Storage Servers de uitzonderlijke databaseprestaties van de Oracle Exadata Database Machine en SPARC SuperCluster. Ze zijn helemaal geoptimaliseerd voor gebruik met Oracle Database 11g en leveren ongelooflijke I/O-prestaties voor online transactieverwerking (OLTP) en datawarehousingtoepassingen. Andere Oracle-opslagproducten bevatten voorzieningen die de prestaties en schaalbaarheid van opslagbronnen en van de IT-omgeving als geheel verbeteren. De Sun ZFS Storage Appliance gebruikt Hybrid Storage Pools om gegevens en opslagmedia bij elkaar te brengen op een wijze die tot de beste prestaties leidt, en zijn ondersteuning voor virtuele omgevingen helpt bedrijven hun infrastructuur te schalen zonder negatieve effecten op de prestaties. Oracle's Pillar Axiom SAN-opslagsystemen bieden toepassingsbewuste opslag die I/O-verzoeken prioriteit toekent op basis van de bedrijfsvereisten van de toepassingen. Ze zijn tevens gebaseerd op een modulair concept, zodat ze kunnen worden uitgebreid zonder verlies van prestatievermogen.
Het StorageTek-assortiment tapeopslagproducten van Oracle biedt de hoogste stationcapaciteit ter wereld met de prestaties en schaalbaarheid die nodig zijn om back-upvensters te minimaliseren en de TCO te verlagen. Ook door de encryptie- en compliancevoorzieningen waarmee de gegevens op tape worden beveiligd, is Oracle StorageTek voor veel van de grootste archieven ter wereld het voorkeursmedium. Een uitgebreider bespreking van het opslagportfolio van Oracle vindt u in Deel 1 van deze serie, waar ook de beheervoordelen van Oracle-opslagproducten worden besproken. In dit whitepaper staan we stil bij de prestatie- en schaalbaarheidsvoordelen van Oracle-opslagproducten. Betere prestaties en schaalbaarheid met Oracle-opslag Prestaties en schaalbaarheid doen meer dan organisaties helpen met zware transactieworkloads, zoals in het geval van de in het begin genoemde online shoppers; ze beschermen tevens de investering in opslaginfrastructuur. Ook bedrijven buiten de detailhandel zien prestaties afnemen naarmate hun organisatie groeit. Wanneer steeds meer mensen systemen gebruiken en er meer gegevens worden opgeslagen, kan dit de latentie verhogen en de productiviteit verlagen. Door het vermogen tot schalen zodat systemen kunnen meegroeien met het toenemende aantal gebruikers, gegevens en toepassingen, kunnen bedrijven kostbare vervangingsupgrades met alle uitvaltijd voor toepassingen van dien vermijden. In NAS-omgevingen gebruikt de Sun ZFS Storage Appliance een architectuur die het Solarisbesturingssysteem, het schaalbare ZFS-bestandssysteem, cachelagen en opslagmedia alsmede een rijke suite van dataservices diepgaand met elkaar integreert. Door deze geïntegreerde benadering en controle over alle technologiecomponenten van het geheel kan Oracle prestatiebottlenecks bij de stroom van gegevens door de oplossing aanzienlijk verminderen en het pure prestatiepotentieel van de hardware zich dicht mogelijk benaderen. De Sun ZFS Storage Appliance gebruikt Hybrid Storage Pools om de prestaties en opslagefficiëntie te optimaliseren. Hybride opslaggroepen zorgen voor naadloos beheer van geheugen, voor lezen en schrijven geoptimaliseerde flashapparaten en krachtige schijfopslagsystemen met hoge capaciteit. Doordat hybride opslaggroepen automatisch verschillende I/O-patronen herkennen, nemen zij de beslissing gegevens te plaatsen op het opslagmedium dat de beste prestaties levert. Schrijf-flash wordt gebruikt om synchrone schrijfbewerkingen te versnellen en lees-flash zorgt voor een aanzienlijk snellere toegang tot recente en recent gebruikte gegevens. Hybrid Storage Pools beheren deze gegevensclassificering op transparante wijze. Ten opzichte van het ZFS-bestandssysteem beheert de toepassing als het ware een enkele, geïntegreerde schijvengroep.
Met uitzonderlijk sterke technologiebouwstenen die naadloos samenwerken in een apparaat en zijn geoptimaliseerd op basis van Oracle’s unieke Hybrid Storage Pool-technologie, stelt Oracle de standaard voor best-in-class prestaties. Een ander voorbeeld van de manier waarop de Sun ZFS Storage Appliance de prestaties van toepassingen optimaliseert, is de ondersteuning voor virtuele omgevingen die het biedt. Virtuele omgevingen hebben twee kenmerken die de prestaties bij traditionele opslagoplossingen verminderen: de noodzaak om snel grote aantallen virtuele machines op te starten (ook wel ‘boot storms’ genoemd) en de uiterst willekeurige I/O. De Sun ZFS Storage Appliance ondervangt deze problemen met het maken van snapshots en kloons van opstartvolumes en de beschikbaarheid van tot 1 TB aan geheugen en de aanwezigheid van grote en snelle schrijfcaches. De combinatie van snapshots en kloons en een groot geheugen maakt het mogelijk om grote aantallen gerelateerde bootimages in het geheugen te houden, zodat ze snel kunnen worden geladen op de fysieke systemen waar ze worden uitgevoerd. Gevirtualiseerde omgevingen staan erom bekend dat ze voor opslagsystemen uiterst willekeurige I/O leveren, doordat sequentiële I/O's van afzonderlijke virtuele machines worden verweven met I/O's van andere virtuele machines op hetzelfde fysieke systeem en op andere fysieke systemen. De Sun ZFS Storage Appliance ondersteunt tot 96 Flashgebaseerde schrijfcaches zodat er snel naar niet-vluchtig geheugen kan worden geschreven in de volgorde waarin de informatie op het apparaat arriveert. Hierdoor kunnen schrijfbewerkingen naar afzonderlijke fysieke schijven weer worden samengebracht en efficiënter worden geschreven dan mogelijk zou zijn als de I/O-stroom helemaal over alle schijven zou zijn verwerkt in de volgorde waarin deze is ontvangen. In een SAN-omgeving gebruiken Oracle Pillar Axiom-systemen lineaire schaling, gespreide RAID en Quality of Service (QoS) om prestaties en schalen te bevorderen. Pillar Axiom-opslagsystemen gebruiken een modulaire architectuur waardoor de Axiom niet alleen eenvoudig kan schalen, maar dit tevens op een niet-verstorende manier doet met lineaire prestatietoenames wanneer gebruikers capaciteit toevoegen; dit in tegenstelling tot systemen waarvan de prestaties dalen wanneer ze voor intensievere gegevensverwerking worden geschaald. De architectuur omvat drie intelligente hardwarecombinaties met een eigen, Pillar-specifieke benaming: Pillar Axiom Slammers (opslagcontrollers), Pillar Axiom Bricks (stationsbehuizingen) en Pillar Axiom Pilot (beheerplatform). Eén Pillar Axiom-systeem kan wel vier Pillar Axiom Slammers (acht dubbelredundante controle-eenheden) ondersteunen, waardoor er gemakkelijk opslagverwerkingscapaciteit kan worden
toegevoegd zonder een ander opslagsysteem te hoeven aanschaffen en zonder het risico van uitvaltijd en de kosten van een vervangingsupgrade. De RAID-controllers in Pillar Axiom-systemen bevinden zich niet in de opslagprocessor. In plaats daarvan zijn ze ondergebracht in de Pillar Axiom Brick om prestatiebottlenecks te voorkomen. Elke Pillar Axiom Brick bevat twee RAID-controllers. Hierdoor kunnen organisaties hun Pillar Axiom-systeem gemakkelijk schalen, omdat met capaciteitsuitbreiding door toevoeging van meer opslagbehuizingen tegelijk ook de extra RAID-controllers die voor goede prestaties nodig zijn, automatisch worden toegevoegd. De prestatiecapaciteiten van het Pillar Axiom-systeem worden aangedreven door de QoS-functionaliteit die deterministische prestaties levert op basis van de bedrijfswaarde van de toepassing. Pillar Axiomsystemen kunnen QoS dynamisch beheren om bedrijfskritische toepassingen het juiste I/O-prestatieniveau te geven, onafhankelijk van wat andere toepassingen op het opslagsysteem doen. Bij andere SANopslagsystemen is dit type controle niet mogelijk en is hiervoor wellicht handmatige tussenkomst van een beheerder vereist. Aangezien workloads en bedrijfsprioriteiten in de loop van de tijd kunnen veranderen, kunnen alle QoS-beleidsregels in Pillar Axiom-systemen op elk moment op niet-verstorende wijze worden gewijzigd. QoS kan voor toepassingen naar wens worden vergroot of verkleind, zodat periodegebonden workloads, zoals een toename van het aantal transacties rond feestdagen, goed kan worden opgevangen. Oracle Exadata Storage Servers zijn onderdeel van een compleet pakket servers, opslagsystemen, netwerkoplossingen en software dat is ontworpen op optimale prestaties. De Oracle Exadata Database Machine levert uitzonderlijke prestaties voor zowel datawarehousing- als online transactieverwerkingsworkloads (OLTP) en gebruikt voor het zwaardere werk tevens Exadata Smart Flash Cache en het InfiniBand Network. SPARC SuperCluster-systemen omvatten ook Exadata Storage Servers, die dezelfde hoogwaardige offloading- en compressiefuncties bieden en vervolgens inzetten ter ondersteuning van middleware- en toepassingsimplementaties. Door het gebruik van Exadata Smart Flash Cache kan een Oracle Exadata Database Machine bestaande uit één rack meer dan 1 miljoen database-I/O-bewerkingen per seconde (IOPS) uitvoeren en de erop opgeslagen gegevens met tot wel 50 GB/seconde scannen. Exadata Smart Flash Cache, dat wordt aangestuurd door de Oracle Exadata Storage Server-software, cachet op intelligente en transparante wijze gegevens van de Oracle Database op solid-state flashmedia, die veel hogere prestaties kunnen leveren dan schijven.
InfiniBand wordt door Exadata Storage Servers gebruikt als netwerkstructuur voor opslagnetwerkbewerkingen en laat meerdere opslagservers verbinding maken met meerdere Exadata- of SPARCdatabaseservers om zo een grotere, krachtigere configuratie te vormen. Elke InfiniBand-link in het netwerk biedt 40-Gigabit bandbreedte, wat veel sneller is en veel minder latentie kent dan bij traditionele opslag of servernetwerken. Hierdoor kunnen gebruikers van Oracle Exadata Database Machines en SPARC SuperClusters capaciteit en prestaties schalen zonder dat ze last hebben van prestatieverlies. Voor langetermijnopslag op tape ontwerpt Oracle al jarenlang tapesystemen die geschikt zijn voor de grootste en meest veeleisende workloads ter wereld. Oracle StorageTek T10000C enterprisetapestations bieden de hoogste capaciteit op de markt en superieure doorvoer. In vergelijking met middenklasse LTO5-tapestations biedt de StorageTek T10000C een meer dan 3x zo grote capaciteit en 1,6x hogere prestaties, wat de prestaties van langetermijnopslagsystemen aanzienlijk verhoogt of zorgt dat daarvoor minder hardware nodig is. Het is bekend dat tapeopslag een kosteneffectieve methode is om grote gegevensvolumes op te slaan en Oracle heeft op dat gebied het voortouw genomen door zijn StorageTek-tapeproducten als eerste op te schalen naar één Exabyte (1000 PB) en tot 2,5x snellere tapeopslag te bieden als andere producten. Focus op prestaties en schaalbaarheid: back-up en herstel van Exadata en SPARC SuperCluster Een back-up maken van een krachtige Exadata Database Machine of SPARC SuperCluster is een goed voorbeeld van hoe Oracle zijn hardware en software op samenwerking bouwt en hoe het gebruik van Oracle-opslagoplossingen de TCO voor bedrijven die met Oracle-toepassingen werken, kan verbeteren. De beslissing over hoe een back-up van gegevens wordt gemaakt, hangt af van de waarde van de gegevens en de tijd tussen back-ups. Bij het opstellen van een back-upplan spreken beheerders in termen van recovery time objective (RTO), waarmee wordt uitgedrukt hoe snel gegevens moeten worden hersteld, en recovery point objective (RPO), waarmee het tijdstip wordt bedoeld waarvoor gegevens moeten worden hersteld. Bij met maken van een back-up van een Oracle-database is Oracle Recovery Manager (RMAN) de eerste tool die iedereen gebruikt; hiermee wordt transactie-integriteit verzekerd en wordt alle informatie beheerd die voor databaseherstel naar elk willekeurig tijdstip nodig is. RMAN is in de Oracle-database opgenomen en vereist geen extra licentie of installatie. Waar de databaseback-up na RMAN blijft, hangt af van de waarde van de gegevens, de tijd tussen back-ups, RTO en RPO. Het Oracle-opslagportfolio telt meerdere producten waarop RMAN-back-ups van een Exadata Database Machine kunnen worden gehost en die aan vrijwel elk back-updoel voldoet.
De eerste optie voor back-ups van een Oracle Exadata Database Machine of SPARC SuperCluster is het toevoegen van extra Oracle Exadata Storage Servers aan een bestaande installatie of in een ander rack om een Fast Recovery Area te creëren. Deze aanpak levert de hoogste prestaties, zoals onmiddellijke RTO en verliesvrije RPO en wordt aanbevolen voor organisaties met bedrijfsvereisten die de aanschaf van extra Exadata-machines legitimeren. Veel bedrijven stellen best practices voor gegevensbescherming vast volgens welke back-ups moeten worden opgeslagen op een ander opslagmedium dan dat waarop de primaire gegevens zich bevinden, zodat softwarebugs of kwaadwillenden niet zowel de primaire gegevens als de back-up kunnen wissen. In dergelijke omgevingen biedt de Sun ZFS Storage Appliance de prestaties en flexibiliteit die hiervoor nodig zijn. Het ZFS-bestandssysteem op het apparaat zorgt er samen met RMAN voor dat gegevens tijdens het back-upproces geen defecten gaan vertonen en dit ook daarna niet doen. Het maken van een back-up van een Exadata of SPARC SuperCluster op een ZFS Storage Appliance gebeurt via dezelfde 40-GB/sec InfiniBand als wordt gebruikt om de Exadata Storage Servers en Database Servers met elkaar te verbinden. Hierdoor verloopt het back-upproces veel sneller en wordt de back-uparchitectuur veel eenvoudiger. Het is zelfs zo dat de Sun ZFS Storage Appliance de enige directe InfiniBand-verbinding met Exadata biedt. In omgevingen waar geen gebruik wordt gemaakt van Exadata of SPARC SuperClusters, kunnen back-ups worden uitgevoerd over meerdere parallelle 10GigE- of GigE-verbindingen om hoge prestaties te realiseren. Oracle beveelt aan dat elke back-uparchitectuur ook tape omvat. Dit heeft als simpele reden dat tape de beste TCO biedt en, doordat de gegevens offline staan, het medium beschermd is tegen online problemen zoals bugs in software-updates en virussen. Schijf-naar-schijf-naar-tapeoplossingen die zowel Sun ZFS Storage Appliances als StorageTek-tape-automatiseringsoplossingen omvatten, genieten als architectuur de voorkeur, aangezien ze grote back-up- en herstelsnelheden bieden, ondersteuning bieden voor incrementeel samenvoegen met RMAN en voorzien in fixatie van gegevens op de lange termijn met tape. Als het aantal parallelle tapestations hen toestaat hun RPO- en RTO-doelen te bereiken, kunnen bedrijven er ook voor kiezen om back-ups direct op tape uit te voeren met behulp van gegevensverplaatsers en Oracle Secure Backup. Omdat Oracle zijn producten op samenwerking ontwerpt, heeft een back-up van Oracle Exadata Database Machine en SPARC SuperCluster alleen maar voordelen. Organisaties kunnen Oracleopslagproducten combineren om een back-up- en herstelarchitectuur te creëren die de voor hun bedrijfsomgeving gewenste RTO- en RPO-prestaties leveren.
Conclusie Vanwege de exponentiële groei van gegevensvolumes moeten bedrijven tegenwoordig een opslaginfrastructuur ontwikkelen waarin hun toepassingen met het bedrijf kunnen meegroeien, waarin wordt voorkomen dat gegevens verloren gaan en waarmee ze de kosten in de hand houden. Oracle's portfolio van opslagproducten en -technologieën is speciaal ontworpen om bedrijven in staat te stellen te beantwoorden aan de hoge prestatie-eisen die hun bedrijfskritische toepassingen tegenwoordig stellen. De hardware- en softwareproducten van Oracle werken perfect samen en Oracle-opslagcapaciteit kan eenvoudig worden toegevoegd aan een infrastructuur die Oracle-toepassingen, -databases en -servers omvat. Omdat de producten van Oracle naadloos kunnen worden geïntegreerd zonder dat handmatig ingrijpen van beheerders of tussenkomst van externe integrators nodig is om de architectuur functioneel te maken, kunnen bedrijven hun totale eigendomskosten beter beheersen.
