ORACLE方案

 

 

 

 

 

 

 

 

 

哈尔滨供排水集团有限公司 数 据 平 台 建 设 方 案

甲骨文(中国)软件系统有限公司2010-12-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目 录

1        概述....................................................................................................................................................... 3

1.1          项目背景..................................................................................................................................... 3

1.2          数据平台建设要点、原则....................................................................................................... 4

2        系统方案.............................................................................................................................................. 5

2.1.1      方案要点概述....................................................................................................................... 5

2.1.2      系统配置：............................................................................................................................ 6

2.2          方案涉及的产品........................................................................................................................ 7

2.2.1      Sun Oracle DB machine-Exadata v2................................................................................. 7

2.2.1.1         极限性能........................................................................................................................ 7

2.2.1.2         方便的部署.................................................................................................................... 9

2.2.1.3         极高的扩展性................................................................................................................. 9

2.2.1.4         为企业级应用准备的高可靠性.................................................................................... 10

2.2.2      Oracle集群RAC................................................................................................................ 10

2.2.3      分区Partition..................................................................................................................... 12

2.2.4      数据库平台管理................................................................................................................. 12

2.2.4.1         数据库管理.................................................................................................................. 13

3        成功案例............................................................................................................................................ 15

3.1          中冶集团ERP.......................................................................................................................... 15

3.2          其他用户案例.......................................................................................................................... 16

 

 

1      概述

为了满足黑龙江省供排水有限公司日益增长的数据量对数据管理平台的要求，提高信息化水平并且能够满足日后新业务、新需求的需要，为各类业务的开展提供有效的支撑，提升整个信息系统的价值起草本文档，旨在为黑龙江省供排水有限公司数据库系统的建设提供切实可行的方案。

1.1    项目背景

现有业务系统存在的主要问题

目前阶段，黑龙江省供排水集团有限公司计费系统数据库采用2台IBMP550小机做HA主备模式，运行Oracle数据库8i版本，如下图所示：

这种体系结构在很大部分得解决了企业对系统高可用性的要求，但是存在如下问题：

ü  切换间停顿时间较长，部分应用不能透明切换，需要充新启动

ü  备机空闲，不能充分利用资源，成本浪费大

ü  系统伸缩性较差，不能平滑扩展

另外，随着数据量的增加，黑龙江省供排水集团有限公司计费系统数据量已经达到1T多，系统响应速度越来越慢。

解决办法：

              而解决上述问题，最直接有效的办法就是系统升级，增加硬件配置，升级Oracle数据库版本至最新版本。对企业的数据资源进行集中存储，统一管理，为企业各个应用系统提供数据层集中服务的数据环境。

1.2    数据平台建设要点、原则

为了保障数据库平台升级建设的顺利进行，系统建设、运营应主要考虑以下要点：

ü  海量数据支持

ü  高性能

ü  高可用性

ü  高效的数据集成

ü  安全控制

ü  灾备方案

ü  管理方案

因此，普遍建设数据库平台应遵循下述原则：

高处理能力

由于系统数据量很大并且需要支持多个系统不同用户并发访问，因此要求系统具备强大的处理能力以及响应速度

灵活性、可扩展性

方便设备扩容，具备技术升级、设备更新的灵活性，可以支持业务功能的扩展与重构

安全可靠性

由于数据库需要支持所有运行其上的业务系统，一旦出现停机影响很大。所以建设数据库必须提供系统备份、数据恢复和事故监控措施，因此数据库平台建设一定要有相应的高可用保障措施

渐进性

对现有业务运营系统的影响小

标准化原则

系统建设坚持标准化原则：保障数据库平台系统的统一标准规划；保障对系统基础应用和扩展应用的集中管理和规划

2      系统方案

针对黑龙江省供排水集团有限公司客户需求，可以采用Oracle 最新战略产品Exadata做为数据集中的平台的解决方案。，其体系结构如下图所示：

2.1.1  方案要点概述

如上图所示：

Ø  搭建1台1/4配置的Oracle Exadata 一体机，所有现有系统的数据集中至Exadata上;

Ø  由于Exadata内置Oracle RAC集群功能，可以自动进行负载均分。关于Oracle集群技术详见2.2.3部分

Ø  通过Oracle分区技术，把大表大索引按照业务要求，信息生命周期管理要求进行分区，关于Oracle集群技术详见2.2.4部分

Ø  通过Oracle OEM对数据库平台进行集中管理控制，详见2.2.5部分

Ø  通过原有硬件利旧或者重新购买硬件设备组成应用服务器集群，并且把应用服务器Weblogic升级至最新版本11g

2.1.2  系统配置：

根据黑龙江省供排水集团有限公司目前的状况，建议先选用1台1/4配的Exadata作为基础，过几年后随着业务以及数据量的增加如果资源不足的话可以扩展至1/2配置，由于Exadata的灵活扩展性可以在线增加配置。1/4配置详细配置情况如下表所示：

（本表数据基于SAS盘）	四分之一 机架	说明
Database Servers	2	每服务器2CPU,96G内存，6核/C
Exadata Storage Servers	3	每服务器2CPU, 24G内存，6核/C
Total Disk Capacity	21 TB	3组磁盘阵列
User Data (uncompressed)	6 TB
I/O Throughput (disks)	4.5 GB/sec
I/O Throughput (flash)	11 GB/sec
I/O per Second (IOPS)	225,000
Racks	1

 

       设备利旧：

       原有系统淘汰下来的P550小机或者PC Server可以用来构建应用服务器集群，或者他用

       方案特点：

Ø  Exadata处理能力极强，性能极高，满足用户多系统大并发大数据量的需求

Ø  此方案同时具备高性能，高可用，负载均衡以及信息生命周期管理

Ø  安装配置简单，节省集成费用

Ø  后期管理维护方便，节省管理维护成本

Ø  系统容量可以平滑扩展

 

2.2    方案涉及的产品 2.2.1  Sun Oracle DB machine-Exadata v2

Sun Oracle Database Machine是一个方便部署开箱即用的方案，它管理所有应用的Oracle Database并提供尽可能最高水平的性能。Database Machine和Exadata storage提供了I/O线性扩展的性能突破，且易于使用和管理, 可为企业关键任务提供可用性和可靠性

2.2.1.1 极限性能

Sun Oracle Database Machine 和Exadata 的基础是智能数据库软件，用来处理复杂应用，满足最苛刻的企业业务需求。Oracle数据库提供了大量功能以执行最复杂的OLTP和数据仓库应用，整合了复杂的工作负载环境。但要高性能地访问包含上百千兆字节数据的数据库时，通过使用强大的硬件和智能软件，才使企业能够以更快的速度提供更多的数据库处理。除了智能软件，还需配备强大的硬件为当前应用程序提供所需的I/O速率和带宽，这是利用 Exadata 产品系列获得高速性能的关键。

传统的存储产品提供了较高的存储能力但速率较慢，无法承受企业对应用的I/O负载压力。一方面每个磁盘的IOPS((每秒I/O)能达到百位级别，另一方面，企业应用需要系统提供至少IOPS一个数量级的提高，以提供企业终端用户的预期服务需求。当上百个磁盘在一个单一存储控制器时，这个问题更加激，IOPS由于磁盘驱动和存储控制器驱动的速率限制而急剧降低.

传统的存储产品为 Oracle 数据库提供的是窄而有限的数据库存储接口。数据库 I/O 路径中存在许多限制数据带宽的瓶颈，从而使用传统存储产品制约了整体的数据库性能。数据库服务器需要许多存储区域网 (SAN) 主机总线适配器 (HBA) 来提供以充足的速率将数据从存储传送到数据库所必需的带宽。通常，服务器不支持或由于成本过高难以提供达到足够性能所需的 HBA 量。而且 SAN交换机提供所需带宽和冗余的成本和复杂度显著增高。此外，大型存储阵列无法针对其拥有的上百个磁盘提供足够的带宽。这导致了人为地将磁盘的潜在性能限制在实际可实现性能之下。对于磁盘和存储阵列的处理能力，Fibre Channel Loops (FCL) 会制约磁盘性能。

传统的存储设备不知道数据库驻留在存储设备上，因此无法提供任何数据库识别 I/O 或 SQL 处理。数据库请求行或列时，从存储返回的是数据块而非数据库查询的结果集。传统的存储不具备数据库智能来识别实际请求的特定行或列。因此，当数据库查询处理 I/O请求时，传统的存储将消耗带宽来返回大量与执行的数据库查询不相关的数据。Exadata 产品解决了限制数据仓库性能的三个关键的数据库 I/O 问题。

·            Exadata 基于大容量并行的体系结构，这种结构提供了更多的通道以便在数据库服务器和存储服务器之间更快速地传送更多的数据。

·            Exadata 由更宽的通道构建而成，可以在数据库服务器和存储服务器之间提供极高的带宽。

·            Exadata 可识别数据库，能够只传输满足 SQL 请求所需的数据，从而减少数据库服务器和存储服务器之间传送的数据量。

·            Exadata克服了磁盘驱动器技术的机械限制，通过自动缓存经常访问的数据，使带宽和IOPS达到了前所未有的水平。

结 论

当今的企业越来越多地利用一个统一的数据库平台去确保所有应用的部署和整合在一个通用的架构上。在一个通用的架构上部署无论是OLTP, DW 或者混合负载的系统能够交付数据中心所需要的效率和可用性 – 并且提供事实上的内部云计算能力。为不同的应用构建或者使用特别配制的系统既浪费资源也成本昂贵。随着每天需要处理的数据日益增多，公司也意识到IT预算的紧缩，验证其 IT 软件和硬件的总拥有成本(TCO) 的合理性会促使其选择高性能的通用架构去部署所有的应用。

通过将 Exadata 和Database Machine整合到 IT 基础架构，公司可以：

·       提高数据库的性能，在相同的时间内做更多的事情。

·       在一个整合部署的通用架构中，通过可扩展和可增长的方式应对变化和增长，

·       提供任务关键数据的可用性和保护。

2.2.1.2 方便的部署

Sun Oracle Database Machine为部署Oracle数据库提供了卓越的易于部署的解决方案。从开始使用那刻起就已就绪，免去了大部分的整合工作，数据库部署的成本和时间得以消除。不论是OLTP、DW或是混合应用工作负载，同一个部署方案为数据库平台的整合及规模效应带来了巨大的机会。并且在整体上带来了突破性的性能提升。

2.2.1.3 极高的扩展性

从有8个数据库服务器和14个Exadata Storage Server的Full Rack系统，到有1个数据库服务器和1个Exadata Storage Server的Basic System，它们都有一个适用于任何服务的配置。一个型号可以升级到另一个型号，以确保当处理能力需求增加时系统可以顺利升级。除了将Sun Oracle Database Machine 从小型到大型的升级外，搭积木的方法使得最大型的 Sun Oracle Database Machine Full Rack可以快速简便的扩展为任意型号。使用内置的InfiniBand光纤，可以将Sun OracleDatabase Machine Full Racks做成双机架结构。当Sun Oracle Database Machine的新机架逐步加入到系统中时，系统的存储能力和性能随之增长；一个两套机架系统的处理能力是一个单机架系统的两倍，并提供了双倍的I/O吞吐量以及双倍的存储能力。Sun Oracle Database Machine的扩展很容易：Oracle真正应用集群(RAC)能够动态的增加处理能力，而自动存储管理(ASM)可以动态的在Exdata Storage Server间平衡数据，以完全利用每个配置中的所有硬件。

2.2.1.4          为企业级应用准备的高可靠性

Sun Oracle Database Machine内建有完整的冗余技术以支持关键任务应用的需求。每台Sun Oracle Database Machine都有两个InfiniBand端口以及双冗余、热插拔电源以确保高可用性。Oracle RAC用于防范数据库服务器故障，ASM提

供磁盘镜像以防范磁盘故障。热插拔电源组件确保数据库可以经受服务器和磁盘故障。另外，数据在不同存储服务器间镜像，以保证存储服务器故障不会导致数据丢失或者数据不可访问。Oracle Enterprise Manager用于管理Sun Oracle Database Machine的软件环境。同时Exadata Storage Server也有一个系统监控插件，用于向Exadata环境提供完善的可用性、性能以及配置方面的信息。管理员可以使用Enterprise Manager对Sun Oracle Database Machine进行主动监测和详细的配置分析。

2.2.2  Oracle集群RAC

Oracle Real Application Clusters使得企业可以构建支持多个操作系统的服务器，并可提供出色的可用性和可伸缩性。在Oracle Real Application Clusters环境中，Oracle 可在一个集群中运行于两个或更多个系统之上，并可以同时访问一个共享数据库。这使得一个数据库系统可以跨越多个硬件系统，同时对应用程序而言仍是一个统一的数据库系统，从而为您的应用程序带来出色的可用性和可伸缩性优势。

l  容量规划的灵活性和经济高效性，进而使得企业可以随着业务的扩展根据需求进行扩展。

l  集群故障容错，特别是计算机故障。

Oracle Real Application Clusters支持企业网格。企业网格由大量标准化商业组件构成，包括：处理器、服务器、网络和存储设备。RAC 是唯一一种可将这些组件整合成可供企业使用的技术。Oracle Real Application Clusters和网格能够动态降低运营成本，并可带来出色的灵活性，从而赋予系统更优异的适应性、前瞻性和灵活性。节点、存储设备、CPU 和内存的动态供应使得企业可以在轻松高效地维持服务等级的同时，通过改进利用率进一步降低成本。此外，Oracle Real Application Clusters支持任意需要访问 RAC 数据库的应用，使它们无需修改便可部署于 RAC 系统之上。

Oracle Real Application Clusters使得用户可以根据容量需求的增长为集群添加节点，从而能够通过逐步扩充来节约成本，同时消除了使用大型集群来更换小型单一节点系统的需要。标准低成本组件和模块化磁盘阵列组成的网格池，与 Oracle 数据库 11g 的组合，使得这一解决方案更为强大。与使用新的更大型节点来更换现有系统与升级系统不同，该解决方案支持为集群添加一个或多个节点，从而使得容量升级流程更为方便快捷。Oracle Real Application Clusters中实施的高速缓存合并技术，与 Oracle 数据库 11g 中提供的 InfiniBand 支持，使您能够以近线性方式扩展系统，而无需对应用进行任何修改。

这一集群体系结构的另一个主要优势是多个节点内建的容错性能。由于物理节点单独运行，因此其中一个或多个节点的故障将不会影响到集群内其它节点。故障切换可在网格内任一节点上进行。即使在最恶劣的情况下，包括只有一个节点没有停止工作，Oracle Real Application Clusters仍将能够提供数据库服务。这一体系结构允许将一组节点联网或与网络断开，以进行维护，而同时其它节点能够继续提供数据库服务。RAC 借助 Oracle 应用服务器 11g，为连接池故障切换提供了内置的集成特性。借助这一特性，应用可立即了解发生的故障，而无需等待数十分钟直到发生 TCP 超时故障。鉴于此，应用将可以立即采取相应的恢复措施；同时网格负载均衡将重新分配负载。

Oracle 数据库 11g 中的Oracle Real Application Clusters还提供一套完整的集群件集来管理集群。Oracle 数据库集群件提供运行集群所需的全部特性，包括节点成员、消息发送服务和锁定等。同时由于它是一个带有通用事件和管理 API 的完全集成系列，因此可使用 Oracle 的企业管理器统一进行管理。您将无需购买其它软件来支持集群，进而减少了由于产品兼容性所导致的问题。它还提供了相同的界面，能够在采用 Oracle 数据库的所有平台上以相同的方式进行管理。Oracle 还继续支持与 RAC 一起使用的第三方集群件。

RAC 还支持一种全新的抽象，称为服务。服务代表了数据库用户或应用程序类。商业政策在制订后，将自动应用于这些服务，以执行诸如在峰值处理时间分配节点或自动处理服务器故障等任务。确保了应用程序能够及时获得所需系统资源，以实现业务目标。并行硬件系统采用了成本较低的商业组件，可为数据密集型决策支持应用程序带来比传统大型机系统更优异的性价比优势。紧密耦合对称多处理系统（SMP）是最广泛应用的并行硬件系统。这些系统采用多个处理器，它们共享通用内存和磁盘资源，因此也称作“完全共享”系统。SMP 系统的主要优势包括简单的应用开发和便捷的管理。然而，这些系统不能提供任何内建的容错性能，任何一个关键组件发生故障，如 CPU，都将导致整个系统瘫痪。此外，由于可用系统总线带宽和操作系统软件可伸缩性方面的问题，它们在可伸缩性和扩展方面也受到了一定的限制。

2.2.3  分区Partition

Oracle Partitioning通过对数据量很大的数据库表和索引增加重要的可管理性、可用性和性能的能力来加强对OLTP、数据集市和数据仓库应用的数据管理的能力。Oracle Partitioning使得把一个大表分割为独立管理的多个小分成为可能，并且对于应用层面来说还是提供单一的数据曾现。Oracle Partitioning支持范围、哈希、列表和组合（范围和哈希组合，范围和列表组合）的分区方法。

用户还可以通过分区把不同的数据存储至不同的存储设备上，比如把热数据放到最快的存储上，归档数据存储至一般的存储上。根据数据需要保留的年限进行归档至删除，进而达到信息生命周期管理的目的。

2.2.4  数据库平台管理

为了保障信息资源协同平台的数据质量管理水平，在信息资源协同平台各个关键环节有效控制数据质量，要求信息资源协同平台逐步建立数据质量管理系统，监控信息资源协同平台的数据质量问题。

Oracle 数据库 11g 的一大主要开发目标就是建立可以自动处理的解决方案，能够大大简化系统运行的管理任务，从而大幅降低数据库管理员为这些活动而花费的时间。为实现此目标，Oracle 数据库 11g 引入了一项高级的自我管理基础架构，该架构允许数据库了解自身的信息，并利用此信息调整不同的工作负载或自动纠正任何潜在的问题。这也是 Oracle 数据库 11g 在可管理性方面最让人关注的成就之一。只有 Oracle 数据库 11g 提供了一个智能化的自我管理基础架构，并集成到核心的数据库引擎之中，它允许在提供常规服务的同时，亦可作出自我管理决策。

2.2.4.1 数据库管理

对Oracle数据库，OEM除了基本的数据库管理配置功能以外，有许多包能够帮助管理数据库，包括诊断包、性能调优包、变更管理包、配置管理包和补丁管理包。对于其他数据库，OEM也能管理。

图：数据库性能监控

Oracle Diagnostic Pack

Oracle Diagnostic Pack提供了自动性能诊断和高级系统监控的功能。Oracle Diagnostic Pack包括一下功能：

l  自动工作负载资料档案库

l  自动数据库诊断监控 （Automatic Database Diagnostic Monitor， ADDM）

l  性能监控 （数据库和主机）

l  事件通知：通知方法，通知规则和时间安排

l  事件历史和度量历史 （数据库和主机）

Oracle Tuning Pack

Oracle Tuning Pack提供数据库管理员对于Oracle环境的专家级的性能管理，包括SQL调优和存储优化。为了使用Oracle Tuning Pack，你必须拥有Diagnostic Pack。Oracle Tuning Pack包含以下功能：

l  SQL调用建议

l  SQL调优建议

l  SQL调优集

l  对象重组

 

Oracle Configuration Management Pack

Oracle Configuration Management Pack使得数据库管理员可以通过在被企业管理器管理的主机和数据上跟踪硬件和软件的配置信息。这些信息可以被浏览，搜索，比较，导出和对历史跟踪。Oracle Configuration Management Pack还提供基于配置信息的规则管理和补丁管理的能力。最后，为了促进部署，对于数据库实例和Oracle home的功能可怜也是支持的。Oracle Configuration Management Pack包含一下功能：

l  对于配置数据的广泛查找，如:Oracle home的补丁状态，部署的版本，参数设定和使用的数据库功能等等。

l  比较两个数据库之间的配置情况

l  主机和主机之间，主机和多个主机之间的配置信息比较

l  在同一个或不同的企业管理器实例上输出主机的配置信息用于之后的浏览和比较

l  补丁管理，包括自动检测对于给定Oracle home所需的补丁，从Metalink上直接获取数据以及大批量的部署补丁

l  数据库和Oracle home的可怜

l  规则管理，在背离最佳实践时警告管理人员

l  自动上下文关键补丁建议

Oracle Change Management Pack

Oracle Change Management Pack使得数据库管理员对数据库方案的对象进行安全的全面的修改，全程的跟踪方案的数据库的改变，复制方案和对象，以及比较和同步数据库方案和对象。通过Oracle Change Management Pack你可以：

l  获取和存储数据库对象的定义

l  比较对象的定义并列出不同点

l  同步对象定义

l  在一个或多个站点间复制对象定义

l  克隆数据对象的子集

在数据库和应用的生命周期中对改变进行管理和计划

图：交互式事务跟踪

3      成功案例 3.1    中冶集团ERP

ERP系统

项目管理PM／财务管理FIN／采购管理PUR／库存管理INV／设备资产管理EAM／人力资源管理HCM

BI系统

业务智能： Oracle BIApps系统

 

选择Exadata的原因

Ø  Oracle提供Total Solution，因为Oracle懂得最佳的解决方案

Ø  Oracle提供Disk-to-Application Service，提供最好的服务保障

Ø  Exadata配置好的服务器、存储、网络设备，性能最佳，降低了风险，一定程度上节省了成本

Ø  作为数据库平台的平台核心，保障其长期发展

选择Oracle的产品：

Exadata：7台，5台 1/4配，2台1/2配

Oracle电子商务套件系统：EBS R12

3.2    其他用户案例

Exadata一体机自推出以来，在国内外得到了广泛的应用和用户认可。国内典型客户如：

Ø  上海移动

Ø  青岛海尔

Ø  PICC

Ø  ……

其他客户见下表：

Industry	Customers
Telcom	M-Tel,
	LGR
	SK Telecom Billing
	MTN Group(南非最大的电信运营商)
	Research in Motion(黑莓手机的制造商)
	Softbank Mobile(日本移动电话网络供应商)
	True Corporation Plc(泰国通信供应商)
	Verizon(美国最大的本地电话运营商)
	Mobitel(斯里兰卡移动运营商)
	中国移动上海分公司
Retail	Giant Eagle(世界上最大的食品零售商)
	HISCOM (北陆可口可乐公司)
	Yamazaki Baking(日本山崎面包)
	COOP(瑞士第二大零售集团)
	FamilyMart(某日本连锁便利商店)
E-commerce	Screwfix
	Allegro Group
	QXL.COM
	Play.com(UK)
Finance	Hartford Financial Services Group
	Garanti Bank(土耳其)
	Banca Transilvania(罗马尼亚第一家银行)
	Chicago Mercantile Exchange(CME)
	Philippines Savings Bank(菲律宾储蓄银行)
	Banco Azteca(墨西哥阿兹台克银行)
	Bank of America
	Barclays(英国巴克莱银行)
	UBS AG