Klonen von Exadata-Datenbanken mit der Oracle ZFS Appliance - Ein Erfahrungsbericht
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Der Erfahrungsbericht beschreibt den Klonprozess von Exadata-Datenbanken unter Verwendung der Oracle ZFS Appliance, die eine effiziente Speicherung und Bereitstellung von Daten durch schnelle Durchsatzraten, Snapshots und Klon-Funktionalitäten ermöglicht. Es werden Herausforderungen wie Platzverbrauch, lange Laufzeiten und Netzwerkverkehr hervorgehoben, sowie die Vorteile der ZFS Appliance, die eine besser optimierte Performance durch spezielle Konfiguration und Integration in bestehende Systeme bietet. Besonders betont wird die Wichtigkeit von konsistenten Klonprozessen und die Berücksichtigung von Archiv-Logs sowie die Konfiguration der verschiedenen Pools zur Maximierung der Gesamtleistung.
Klonen von Exadata-Datenbanken mit der Oracle ZFS Appliance - Ein Erfahrungsbericht
- 1. Klonen von Exadata Datenbanken mit der Oracle ZFS Appliance Ein Erfahrungsbericht DOAG Konferenz 2014 1
- 2. database intelligence | opera1ons excellence | lizenzberatung • Oracle-Projekte seit 2003 • Data Warehouse und Business Intelligence Projekte • Wartungsverträge DOAG Konferenz 2014 2 „we go the extra mile“ Jan Schreiber, Senior Consultant Loopback.ORG GmbH
- 3. KUNDE UND ANWENDUNG Deutschlandweiter Kommunikationsdienstleister DWH/BI Landschaft mit mehreren ExaData-Systemen Datenbeladungen von 2 TB pro Tag Tägliche Bereitstellung von Key-Performance-Indikatoren DOAG Konferenz 2014 3
- 4. Ausgangssituation (physisch) RMAN 10 Gbit/sec. DOAG Konferenz 2014 4 RMAN 1 Gbit/sec. SAN Storage Produktionsumgebung Testumgebung FC
- 5. Ausgangssituation (logisch) Post-Tasks: - Anonymisierung - Maskierung - Security-Refit - Database Links - … Produktion Produktion’ Test DOAG Konferenz 2014 5
- 6. Ausgangssituation (logisch) Produktion Produktion’ DOAG Konferenz 2014 6 Post-Tasks - Anonymisierung - Security-Refit - Database Links - … - Anonymisierung - Security-Refit - Database Links - … lots of times... - Anonymisierung - Security-Refit - Database Links - … Test Entwicklung T/E
- 7. Nachteile • Platzverbrauch (ein n-faches der Originalvolumens) • Lange Laufzeiten • Hoher Netzwerk-Traffic durch Datenbewegung • Lange Anpassungszeiten für Post-Tasks • Insgesamt lange Bereitstellungszeiten • Test / Entwicklungsumgebungen wurden zu selten aktualisiert DOAG Konferenz 2014 7
- 8. Oracle ZFS Appliance • Direkt an Exadata-Infiniband angeschlossen • Hohe Durchsatzraten bei der Datensicherung • ZFS bietet Snapshots und Klone • Schnelle Bereitstellung, geringer Platzverbrauch • HCC Kompression kann beibehalten werden • Native dNFS DOAG Konferenz 2014 8
- 9. Oracle ZFS Appliance • „Application Engineered Storage: – Speziell für Datenbank-Storage entworfen • „17,3GB/s bei $23/MB/s“ • dTrace-GUI Analytics • Oracle Database Integration: SMU • EM Cloud Control Plugin • Thin Provisioning / Deduplication / Compression DOAG Konferenz 2014 9
- 10. dTrace Analysis DOAG Konferenz 2014 10
- 11. Infiniband-Integration Exa / ZS Exadata Rack 1 Leaf Switch 1 Leaf Switch 2 IB0 IB1 IB2 IB3 IB0 IB1 IB2 IB3 Oracle ZFS Storage Cluster Head 1 Oracle ZFS Storage Cluster Head 2 DOAG Konferenz 2014 11 Exadata Rack 2 Leaf Switch 1 Leaf Switch 2 Active IPMP Link Failover Link
- 12. Configuring a Single Oracle ZFS Storage Appliance into an InfiniBand Fabric with Multiple Oracle Exadata Machines „Two Exadata racks can be cabled together to share the same IB fabric mesh. The merged Exadata racks can then be connected to a single clustered Oracle ZFS Storage Appliance. Successful setup requires adherence to some critical prerequisites and instructions, including physical cabling procedures. Be sure to reference the Oracle Exadata Database Machine Owner's Guide, Part IV: Extension Configuring a Single Oracle ZFS Storage Appliance into an InfiniBand Fabric with Multiple Oracle Exadata Machines of the Oracle Database Machine and Oracle Exadata Storage Expansion Rack“ http://www.oracle.com/technetwork/server-storage/sun-unified-storage/ documentation/multiple-exadata-zfssa-121013-2080035.pdf DOAG Konferenz 2014 12
- 13. IB-Konfiguration • Enable LACP Link Aggregation • Active/Active-Konfiguration für IPMP nicht empfohlen* • Linux ifcfg-ibx: MTU=65520 • Connected Mode DOAG Konferenz 2014 13 *siehe MOS Note: 283107.1
- 14. Durchsatz • Infiniband Bus Transferrate 2.0Gb/sec • 40Gb/s mit QDR auf Eda-Seite • Erwarteter Durchsatz 4GB/s DOAG Konferenz 2014 14
- 15. Klon-Erzeugung Filesystem-Klon: • offline • online mit recovery – Zugriff auf Archive Logs notwendig – Quell- und Klon-DB liegen in einem Filesystem oder sind per zfs send repliziert RMAN-Klon: • Sicherung der Quell-DB mit RMAN AS COPY auf ein (d)NFS-Share der ZS • RMAN Recovery auf der ZS • zfs clone • Start auf DB-Host per (d)NFS Mount DOAG Konferenz 2014 15 Data-Guard-Klon: • DataGuard statt RMAN • Point In Time Klon möglich • Verbindung mit Desaster Recovery
- 16. Ausgewählte Strategie Oracle RMAN Incremental Backup Oracle RMAN Incremental Backup MCL@t1 MCL@t2 MCL@t3 MCL@t4 MTD@t1 MTD@t2 MTD@t3 MTD@t4 S1 S2 S4 C4 S3 S5 S6 S7 S8 C1 C2 C3 C6 C5 C7 C8 C9 C10 C13 DOAG Konferenz 2014 16 C12 C11 Oracle ASM Database Source-‐DB Loopback.ORG
- 17. Ausgewählte Strategie Oracle RMAN Incremental Backup Oracle RMAN Incremental Backup MCL@t1 MCL@t2 MCL@t3 MCL@t4 MTD@t1 MTD@t2 MTD@t3 MTD@t4 S1 S2 S4 C4 S3 S5 S6 S7 S8 C1 C2 C3 C6 C5 C7 C8 C9 C10 C13 DOAG Konferenz 2014 17 C12 C11 Oracle ASM Database Source-‐DB Restored DB Loopback.ORG
- 18. Ausgewählte Strategie Oracle RMAN Incremental Backup Oracle RMAN Incremental Backup MCL@t1 MCL@t2 MCL@t3 MCL@t4 MTD@t1 MTD@t2 MTD@t3 MTD@t4 S1 S2 S4 C4 S3 S5 S6 S7 S8 C1 C2 C3 C6 C5 C7 C8 C9 C10 C13 DOAG Konferenz 2014 18 C12 C11 Oracle ASM Database Source-‐DB Restored DB Master Test DB Loopback.ORG
- 19. Ausgewählte Strategie MCL@t1 MCL@t2 MCL@t3 MCL@t4 MTD@t1 MTD@t2 MTD@t3 MTD@t4 S1 S2 S4 DOAG Konferenz 2014 19 Snapshots Oracle RMAN Incremental Backup Oracle RMAN Incremental Backup C4 S3 S5 S6 S7 S8 C1 C2 C3 C6 C5 C7 C8 C9 C10 C13 C12 C11 Oracle ASM Database Source-‐DB Restored DB Master Test DB Loopback.ORG
- 20. Ausgewählte Strategie Oracle RMAN Incremental Backup Oracle RMAN Incremental Backup MCL@t1 MCL@t2 MCL@t3 MCL@t4 MTD@t1 MTD@t2 MTD@t3 MTD@t4 S1 S2 S4 C4 S3 S5 S6 S7 S8 C1 C2 C3 C6 C5 C7 C8 C9 C10 C13 DOAG Konferenz 2014 20 C12 Oracle ASM Database Source-‐DB Restored DB Master Test DB C11 Snapshots Klone
- 21. Zusammenspiel RMAN und ZA • RMAN AS COPY – 1,75x längere Laufzeit als AS BACKUPSET • Incrementally updated backup • ENABLE BLOCK TRACKING • BACKUP AS COPY SKIP INACCESSIBLE (ARCHIVELOG ALL) DOAG Konferenz 2014 21
- 22. RMAN Konfiguration • RMAN Channel SBT_TAPE ohne Komprimierung, wenn Backup Software bereits komprimiert • RMAN Compression ist sehr CPU intensiv • Höhere Datenraten mit mehreren RMAN-Channels • Mount der Backup Shares mit Automounter oder init.d- Skript DOAG Konferenz 2014 22
- 23. Datenbank-Kloning und ZA • Alle zusammengehörigen Dateien müssen konsistent geklont werden • Schreiboperationen müssen auf Redo ausgelagert werden • Archive Logs müssen berücksichtigt werden DOAG Konferenz 2014 23
- 24. DB-Kloning mit SMU • Management der Kloning • iSCSI und dNFS • WebGUI und CLI • Oracle 10,11, RAC, Linux, Solaris DOAG Konferenz 2014 24
- 25. DB-Kloning mit SMU DOAG Konferenz 2014 25
- 26. SMU: Ablauf 1. Klon des Backup Share 2. Mount Klon auf Target Host 3. Start Temp-Instanz aus Backup, mount Controlfile, read parameters (maxSCN, FRA-Size) 4. Start Klon-DB mit neuem PFile 5. Recover Control File 6. Database Recovery 7. OPEN RESETLOGS 8. Recompile aller Schema-Objekte DOAG Konferenz 2014 26
- 27. Host-Anbindung ZS • L2: FC, IB oder (10G) Ethernet • TCP/IP über Ethernet und IB • ZA Protokolle: ftp, smb, nfs, iSCSI • iSCSI: ZFS datasets (Volumes) als raw devices für ASM – Nur eine ASM-Instanz pro Host – iSCSI Volumes werden im Stück geklont DOAG Konferenz 2014 27
- 28. Oracles dNFS • NFS-Implementation im Oracle-Prozess – Für Datenbank-Zugriffe optimiertes Verhalten – Für Datafiles, RMAN, Temp, Redo, Controlfiles… – Keine serverseitige Komponenten – Weniger CPU-Overhead • Von Oracle empfohlen für Datenbankfiles auf ZA Storage • 300% der kNFS-Performance in Linux – 100% in Solaris ;) DOAG Konferenz 2014 28
- 29. k NFS I/O Client Oracle Process kernel NFS-Client NFS-Service I/O Client Oracle Process I/O Client Oracle Process File A File B File B DOAG Konferenz 2014 29 d NFS I/O Client Oracle Process NFS-Client NFS-Client NFS-Service I/O Client Oracle Process NFS-Client I/O Client Oracle Process File A File B File B USER KERNEL MODE USER KERNEL MODE Loopback.ORG
- 30. SMU • Konfiguriert Snapshots und Klone von Oracle-Datenbanken auf ZFS-Storage • Oracle Datenbank 10,11 auf ZA • Solaris, Linux, Windows Clients, RAC • NAS & SAN • Snapshot, Clone, Rollback • Online, Offline, Standby Snapshots DOAG Konferenz 2014 30
- 31. ZFS-Snapshots • ZFS: Allocate on Write • Änderungen werden stets auf neue Blöcke geschrieben • Nach einem Snapshot werden keine obsoleten Blöcke mehr gelöscht • Ein Klon ist ein beschreibbarer Snapshot • Schreiben auf einen Klon ist nicht langsamer DOAG Konferenz 2014 31
- 32. ZFS-Konfiguration: ARC & ZIL • ARC Adaptive Read Cache in RAM oder auf SSD (Readzilla/L2ARC) – „Buffer Cache“ des Filesystems • ZIL ZFS Intent Log (Writezilla) – „Redo Log“ des Filesystems – Synchrones Schreiben – Asynchrones Schreiben geht ins RAM DOAG Konferenz 2014 32
- 33. Schreiben in ZFS Get into a transaction group Update our in-memory buffer no yes DOAG Konferenz 2014 33 Create in-memory log record Sync? Commit transaction Commit ZIL record to disk Return
- 34. ZFS logbias • Latency: mit ZIL • Throughput: ohne ZIL • Auf SSD schreibt es sich schneller • Aber viele Disks haben mehr Bandbreite als wenige SSDs DOAG Konferenz 2014 34
- 35. ZIL Konfiguration • Gestripte SSDs für ZIL – Maximale Performance – Doppelfehler führt zu Datenverlust • Gespiegelte SSDs für ZIL – Maximale Schreibrate im Latency-Mode = Bandbreite eines SSD-Anschlusses DOAG Konferenz 2014 35
- 36. ZFS Share Konfiguration für Datenbanken Share Logbias Recordsize Primarycache Compression DATAFILES latency db_blocksize all LZJB Share Logbias Recordsize Primarycache Compression DATAFILES latency db_blocksize all LZJB INDIZES latency db_blocksize all off CONTROLFILES latency 128k all LZJB DOAG Konferenz 2014 36
- 37. Pool-Konfiguration • Oracle empfiehlt verschiedene Pools für Datafiles und Redo • Mirrored Pool für Klon-Shares? • RAID-Z für RMAN, Archive Log? • HDDs können nur einem Pool zugewiesen werden • HDDs können nie mehr aus Pool entfernt werden • … Ein Pool pro Head • Oracle empfielt 4 Schreib-SSDs für Klone und inkrementelle Backups DOAG Konferenz 2014 37
- 38. ZA „Cluster“ • 2 Heads, n Storage Bays • Storage Bays sind untereinander querverbunden • HDDs des anderen Heads können importiert werden • Heads müssen einzeln konfiguriert werden • Readzilla pro Head, verliert nach Schwenk Status – Aufwärmphase nach dem Neustart DOAG Konferenz 2014 38
- 39. Projekt-Konfiguration • ZFS datasets heissen in der ZA Shares • Ein ZA Projekt ist ein Template für Shares • iSCSI Block Devices werden immer synchron geschrieben, daher kein Latency Mode • Auf keinen Fall Deduplikation verwenden, da umfangreiche Speicherstrukturen aufgebaut werden müssen (im RAM sollte der Cache sein) • Shares müssen in beiden Köpfen angelegt werden • User und Group ID in den Share Voreinstellungen anpassen (1001) • Eindeutiges Namens-Schema für Shares und Snapshots einhalten! DOAG Konferenz 2014 39
- 40. SMU-Konfiguration • Archive Logs müssen in von Datafiles getrenntes Share • Ab SMU 1.2 können Datenbank-Shares auf beiden Cluster- Köpfen liegen • Bei einem RMAN Backup AS COPY auf ein Share darf sonst nichts auf dem Share liegen DOAG Konferenz 2014 40
- 41. Manuelle Klon-Konfiguration • Löschen der obsoleten Snapshots automatisieren • Klon Refresh erfordert einen neuen Snapshot • Löschen des Snapshots löscht alle Klone mit DOAG Konferenz 2014 41
- 42. Client-Konfiguration • Linux Mount Options – rw, bg, hard, nointr, rsize=1048576, wsize=1048576, tcp, vers=3,timeo=600 – NFS Version 3 vorausgesetzt • Solaris – rw ,bg, hard, nointr, rsize=1048576, wsize=1048576, proto=tcp, vers=3, forcedirectio DOAG Konferenz 2014 42
- 43. Linux Native NFS abschalten # chkconfig portmap on # service portmap start # chkconfig nfs on # service nfs start # chkconfig nfslock on # service nfslock start DOAG Konferenz 2014 43
- 44. Linux /etc/sysctl.conf hKp://serverfault.com/quesPons/327947/set-‐up-‐simple-‐infiniband-‐block-‐ storage-‐srp-‐or-‐iser net.ipv4.tcp_timestamps=0 net.ipv4.tcp_sack=0 net.core.netdev_max_backlog=250000 net.core.rmem_max=16777216 net.core.wmem_max=16777216 net.core.rmem_default=16777216 net.core.wmem_default=16777216 net.core.optmem_max=16777216 net.ipv4.tcp_mem="16777216 16777216 16777216" net.ipv4.tcp_rmem="4096 87380 16777216" net.ipv4.tcp_wmem="4096 65536 16777216" DOAG Konferenz 2014 44
- 45. Linux RDMA • NFS over RDMA brachte die besten Ergebnisse • Offiziell von Oracle nicht unterstützt DOAG Konferenz 2014 45
- 46. Klonen des Oracle Homes 1. ORACLE_HOME Master auf der ZA erstellen 2. Klonen auf der ZA 3. Mount des geklonten Shares 4. Konfigurieren des ORACLE_HOME Shares mit dem „clone“ Perl Skript* DOAG Konferenz 2014 46 *MOS Dokument ID300062.1
- 47. ZA Performance Konfiguration / Test Durchsatz lesend Durchsatz schreibend Initiale Konfig, RMAN/OS 260 MB/s CTAS, INSERT APPEND 100 MB/s Kernel-NFS 400 MB/s dNFS 1,9 GB/s Adaptive Direct IO, NOLOG, throughput bias, rs=128k, IPoIB 1,6 GB/s NFS over RDMA 3,5 GB/s 400 MB/s pro Pool Bündel-Test, Latency Mode 5,5 GB/s mit beiden Köpfen 1 GB/s ORION Test 600 MB/s (ein Kopf) _adaptive_direct_read=TRUE 55 MB/s (DOP=10) Mit Patch BUG 19339320 115 MB/s _direct_io_wslots=32, parallel_execution_message_size=6 5536 DOAG Konferenz 2014 47 315 MB/s Schreiben mit vielen parallelen Sessions 1,2 GB/s Mit allen SSDs 1,7 GB/s NFS/IPoIB Durchsatz X4-2 / ZA 1,25GB/s pro Interface Ziel mit 2x 4G Wirespeed 7 GB/s 4 GB/s (sustained IO) Oracle-Angabe 27TB/h, 17,3GB/s on ZA
- 48. ZA Performance II • 3 Oracle SRs • 1 Oracle Bug… • Development is still working… DOAG Konferenz 2014 48
- 49. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Jan Schreiber, Hamburg DOAG Konferenz 2014 49