Oracle Database 12c — новая архитектура, новые возможности

Корпорация Oracle представила в Киеве очередную версию своей СУБД — Oracle Database 12c, которая вводит новую мультиарендную (multitenant) архитектуру, упрощающую процесс консолидации БД в облачной среде. Она может привлечь внимание заказчиков, которые разворачивают частные облачные сервисы БД, а также SaaS-провайдеров, планирующих использовать возможности мультиарендной модели.

Открыл мероприятие вице-президент Oracle, глава представительства Oracle в России и СНГ Валерий Лановенко. Он отметил, что несмотря на лидерские позиции в сегменте корпоративных БД (доля рынка 46,6%), компания продолжает интенсивно инвестировать в разработки и исследования с целью вывода на рынок продуктов, отвечающих быстроменяющимся требованиям бизнеса. Выступающий напомнил аудитории, что Oracle первой выпустила реляционную БД на коммерческой платформе. В версии 5 корпорация впервые в индустрии реализовала архитектуру клиент-сервер. Начиная с восьмой версии в наименовании СУБД появляются литеры. Так, i обозначала Internet. Версии 10 присвоена литера g, что ознаменовало выход первой коммерческой СУБД с поддержкой модели grid-вычислений, которая до тех пор использовалась только в научных кругах.

Валерий Лановенко: «Несмотря на лидерские позиции, Oracle продолжает интенсивно инвестировать в разработки и исследования с целью вывода на рынок продуктов, отвечающих требованиям бизнеса»

Представляемая версия содержит в названии литеру с, что, вообще говоря, означает cloud. Однако в данном случае с — не только cloud, это также compression и consolidation.

Появление на рынке Oracle Database 12c, позволяющей оперировать в облачных средах, является, по словам докладчика, шагом вперед для всей индустрии и долгожданным событием как для клиентов и партнеров, так и для огромного корпуса разработчиков.

О положительной оценке продуктов Oracle говорит тот факт, что за последние пять лет доход корпорации увеличился в пять раз, достигнув в последнем финансовом году значения 37,3 млрд. долл. В то же время за прошедший год продукцию Oracle (программные и аппаратные средства) приобрели более 2700 заказчиков в СНГ. Эти цифры привел новый глава представительства Oracle в Украине Сергей Янчишин. Он оценил выход Oracle Database 12c как самое значительное событие за прошедшие пять лет. Это очередной шаг вперед в развитии ИТ в общем, и имеющий большое значение для Украины в частности, где СУБД Oracle получила широкое распространение.

Технологическая часть презентации началась с доклада старшего директора по технологиям (Oracle Англия) Джонатана Татчера (Jonathan Tutcher), в котором он сделал обзор основных архитектурных особенностей новой СУБД.

Сергей Янчишин: «Выход Oracle Database 12c — очередной шаг вперед в развитии ИТ, имеющий большое значение для Украины, где СУБД Oracle получила широкое распространение»

В области СУБД в последние годы Oracle работала по трем направлениям. Первое, это быстрая обработка больших объемов данных, второе — программно-аппаратные комплексы Exadata, Exalogic и Exalytics и третье — облачные вычисления, включая публичные и частные облака.

Сегодня, по классификации IDC, ИТ растет и развивается на III платформе. В ее основе лежат широкополосный мобильный доступ, «большие данные» и аналитика, социальные сети и облачные сервисы. Это, в свою очередь, порождает такие проблемы, как сложность управления гетерогенными инфраструктурами, обеспечение постоянного доступа к облачным сервисам и предоставление их по запросам пользователей. При этом компании хотят иметь высокий уровень безопасности данных, минимизировать затраты на их хранение и управление. Все это, по словам Дж. Татчера, решает или снимает Oracle Database 12c.

Новая СУБД претерпела самые крупные изменения со времени выпуска Oracle Database 6. Она разрабатывалась в течение пяти лет, на нее было затрачено 2,5 тыс. человеко-лет, СУБД получила более 500 новых функций. Для ее тестирования использовались 3 тыс. систем.

В числе ключевых функциональных особенностей, фокусирующихся на нужды заказчиков, предоставление DBaaS (DB-as-a-Service) и инструментов управления облачной БД для увеличения подвижности бизнеса, работа с «большими данными» и хранилищами, аналитика, оптимизация хранения данных, высокая доступность и безопасность.

Для снижения расходов на ИТ компании стремятся консолидировать серверы и БД. При традиционной архитектуре для каждой БД Oracle, к примеру, ERP, CRM, Data Warehouse, устанавливаемой на разделяемых серверах и ОС, требовались своя память, процессы и файлы. При новой мультиарендной архитектуре (при так называемых подключаемых БД, Pluggable DB) память и процессы требуются только на уровне контейнерной БД (CDB). Эта архитектура обеспечивает разделяемую память и фоновые процессы и, что немаловажно, позволяет выполнять общие операции по сопровождению, такие как обновления, заплатки, резервное копирование и т. п., на уровне контейнера. При этом файлы БД остаются изолированными, и используется только один экземпляр каждого приложения.

Джонатан Татчер: «В числе ключевых особенностей 12с — предоставление DBaaS, работа с «большими данными» и хранилищами, аналитика, оптимизация хранения данных, высокая доступность и безопасность»

В Oracle Database 12c введена «температурная карта» (Heat Map) данных, позволяющая размещать данные с высокой частотой обращений на приоритетных уровнях хранения. Усовершенствованы также механизмы безопасности.

Подводя итоги, докладчик еще раз отметил значительные возможности консолидации и масштабируемости новой версии БД без каких-либо изменений в самих приложениях, автоматическую оптимизацию уровня хранения данных, высокую доступность и безопасность.

Компания Intel оказала поддержку не только в организации мероприятия, но и расширила тематику докладов. Дмитрий Калита, директор по продажам из киевского офиса, рассказал об решениях Intel для корпоративных приложений.

Что предлагает Intel для обработки растущих экспоненциально объемов данных? Прежде всего, это аппаратные платформы на базе процессоров Intel Xeon. С 2007 г. компания разрабатывает и выводит на рынок новые процессоры по схеме «тик-так». Она обозначает, что на первом шаге производятся улучшения в микроархитектуре, а на втором — уменьшаются нормы технологического процесса. Последние продукты выпускаются с микроархитектурой Ivy Bridge и Haswell и по допускам 22 нм. ЦОД, построенный на базе этих процессоров будет располагать вычислительными мощностями в 14 раз большими, чем ЦОД пятилетней давности с равным количеством стоек, при этом расходы на электропитание снизятся на 20%. При желании же сохранить имеющуюся мощность девять стоек заменяются одной.

Для серверов компания предлагает две линейки процессоров. Первая — это чипы серии Xeon Е5, ориентированные на системы с горизонтальным масштабированием. Для получения высокой производительности (вертикального масштабирования) лучше подходит вторая — Xeon Е7. Чипы могут содержать до 10 двупотоковых ядер, 30 МБ кэш-памяти, восемь каналов обмена данными с ОЗУ. Процессоры могут быть объединены с помощью полносвязной топологии. Что касается сотрудничества с Oracle, то технологии Intel успешно используются в ее аппаратно-программных системах.

Рост объемов данных, о котором говорится часто и много, требует решения ряда связанных с этим явлением проблем. В частности, управления ими без дополнительных затрат, сжатия без влияния на производительность, перемещения по уровням и степени сжатия на основе их актуальности, а также автоматизации управления жизненным циклом данных (ILM). О технологиях, используемых в Oracle Database 12c для решения этих проблем, рассказал руководитель отдела технического консалтинга по серверным технологиям Марк Ривкин (Oracle СНГ). По сути, в своем докладе он рассмотрел температурную карту и оптимизацию хранения данных (Automatic Data Optimization, ADO).

Дмитрий Калита: «ЦОД на базе новых процессоров Intel будет располагать вычислительными мощностями в 14 раз большими, чем равновеликий ЦОД пятилетней давности, при этом расходы на электропитание снизятся на 20%»

Температурная карта данных делит их на «горячие», или часто изменяемые и часто запрашиваемые, «теплые» — реже изменяемые, но часто запрашиваемые, и холодные, которые относятся к архивным. В зависимости от «температуры» данных выбирается уровень и формат их хранения. Так, для горячих данных может использоваться метод сжатия Advanced Row Compression, обеспечивающий трехкратное сжатие (3х), для теплых — Columnar Query Compression (10x) и Columnar Archive Compression (от 15 до 50 раз) для архивных данных.

Кратко характеризуя метод Advanced Compression, докладчик отметил, что он прозрачен для приложений, уменьшает размер БД и ускоряет работу c OLTP-приложениями (за счет снижения количества читаемых блоков) и хранилищами данных.

Таким образом, новым в управлении данными по сравнению с версией 11g является температурная карта, ADO, автоматически выбирающая на основе политик метод сжатия и перемещающая данные на нужный уровень хранения в соответствии с температурной картой. При этом политики для метода и объектов сжатия (например, блоки или сегменты) и жизненного цикла данных задаются с помощью декларативных команд. Еще одна функция Valid Time Temporal задает отрезок времени действия транзакции.

Многие компании стремятся консолидировать ИТ-ресурсы с целью снижения расходов на их эксплуатацию и упрощения управления. Oracle Database 12c способна упростить эти процессы и решить ключевые проблемы заказчиков, при этом консолидируемые БД сохраняют свою изолированность и автономность. Это обеспечивается мультиарендной архитектурой, о которой уже упоминалось в презентации Джонатана Татчера. Более подробно на этой особенности остановился ведущий технический специалист Сергей Стеценко (Oracle СНГ).

Прежде всего докладчик определился с понятием мультиарендности как архитектурного принципа построения ПО, в соответствии с которым единственный экземпляр программы, запущенный на сервере, обслуживает множество клиентов (Википедия).

Марк Ривкин: «Температурная карта данных и ADO позволяют автоматически выбирать уровень и формат их хранения»

Компоненты мультиарендной архитектуры включают некую обрамляющую БД, называемую контейнерной (CDB). Она содержит два вида контейнеров: контейнер Root (корневая БД) и PDB-контейнеры (подключаемые БД). Все PDB используют общий экземпляр CDB (общие System Global Area и фоновые процессы). Каждая PDB имеет собственные табличные пространства, в то время как корневая БД представляет общие табличные пространства. Локальные пользователи создаются только в PDB, а в корневой БД — пользователи, общие для всех PDB. В разных контейнерах общий пользователь может иметь разные привилегии.

Докладчик особо подчеркнул возможность как подключить конкретную БД (например, ERP, CRM), так и отключить ее от контейнерной, а также перемещать ее между CDB. При этом операции выполняются посредством всего четырех команд SQL.

Мультиарендная архитектура упрощает консолидацию посредством управления «многим, как одним», за счет единой базы горячего резервирования для всех PDB и их автоматического обновления. Создание PDB из пустой базы-шаблона почти на порядок быстрее, чем традиционной БД. Кроме этого, PDB могут клонироваться внутри одной и той же CDB. Мультиарендная архитектура позволяет реализовать на сервере более 250 БД, в то время как традиционная — только 50. БД, работающие на этой архитектуре, могут использовать все опции Oracle Database, такие как RAC, Partitioning, Data Guard и т. д.

Oracle Database 12c предлагает ряд функций для обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости. О них рассказал ведущий консультант Андрей Забелин (Oracle СНГ).

Сбой во время выполнения транзакций может привести к потере данных или их двойному вводу, а то и к перезагрузке серверов приложений. С помощью Transaction Guard приложение корректно обрабатывает ситуацию возникновения ошибки, а функция Application Continuity дополняет Oracle RAC и маскирует ошибки\сбои приложений от конечных пользователей, повторно выполняя на исправном узле прервавшиеся транзакции в автоматическом режиме. Правда, Application Continuity прозрачна для приложений, если они используют J2EE или JPA со стандартным JDBC API, UPC или WebLogic Server и не имеют внешних операций, которые не могут быть выполнены повторно.

Сергей Стеценко: «Мультиарендная архитектура упрощает консолидацию посредством управления «многим, как одним», за счет единой базы резервирования для всех подключаемых БД и их автоматического обновления»

Балансировку нагрузки и восстановление сервиса после сбоя для реплицируемых глобально распределенных БД обеспечивает служба Global Data Services. В отличие от RAC это осуществляется не только внутри ЦОД, но и между ними.

С помощью технологии Data Guard Far Sync в версии 12с решена проблема обеспечения нулевой потери данных при асинхронной репликации. Для этого между основной и резервной БД устанавливается дополнительный сервер для синхронной репликации (Far Sync), с которого уже выполняется асинхронное копирование на резервную БД, расположенной на любом расстоянии от продуктивной. Метод позволяет также повысить производительность основной БД, поскольку все накладные расходы на асинхронное копирование берет на себя вспомогательный сервер.

Инновации в Oracle Database 12c коснулись также и повышения уровня безопасности данных. Этому была посвящена презентация ведущего консультанта Николая Данюкова (Oracle СНГ). Содержание доклада определилось цитатой Юри Ривнера (Uri Rivner) из подразделения безопасности ЕМС: «Совсем не обязательно взламывать средства защиты организации... иногда достаточно «найти подход» к сотрудникам...». Таким образом, речь шла о средствах защиты от инсайдеров, реализованных в 12с. Они предусматривают три типа защиты. Превентивная включает шифрование, редакцию и маскирование (изменение способа отображения конфиденциальных данных с учетом контекста или их подмена), контроль за действиями привилегированных пользователей и мандатный доступ к данным. Детективная контролирует активность пользователей, выполняет мониторинг сетевого трафика и блокирование нежелательных действий (функции брандмауэра БД), предоставляет аудит и отчетность. Наконец, административная занимается анализом привилегий, поиском конфиденциальных данных и управляет конфигурациями (к примеру, обнаруживает и исправляет несанкционированные изменения). Эти средства, по словам докладчика, позволяют предприятиям организовать всестороннюю защиту данных от внутренних атак.

Термин DBaaS уже звучал в выступлении Джонатана Татчера. О том, как такой облачный сервис предоставить на базе Oracle Exadata, было темой выступления менеджера проектов по инженерным системам Юрия Рогуцкого (Oracle Украина).

По оценке IOUG (Independent Oracle User Group), в 2021 г. основным стимулом бизнеса для использования облачных сервисов явилось ускорение вывода на рынок новых приложений. Аппаратно-программный комплекс Exadata является, по сути, готовой системой для разворачивания DBaaS. Она обладает масштабируемой параллельной архитектурой, оптимизирована для нагрузок разных типов, обеспечивает высокую доступность. Приоритезация трафика критических БД по всей сетевой фабрике выполняется с помощью Network Resource Management. В системе реализованы автоматические уровни сжатия данных для OLTP в зависимости от их актуальности. В будущем планируется провести аппаратную оптимизацию для OLTP, что позволит в три раза повысить производительность.

Построение аппаратной и программной платформ на базе продуктов одного производителя, безусловно, имеет свои преимущества. Одно такое решении в составе Oracle Database 12c и Sun ZFS Storage Appliance представил менеджер по развитию бизнеса Владимир Гречушкин (Oracle СНГ). Эффективность такой связки достигается за счет оптимизации в нескольких направлениях: хранения данных, производительности, защиты данных и управления. Для этого, в частности, применены такие технологии, как тонкое выделение ресурсов, автоматическое сжатие и перемещение данных на основе температурной карты, ADO, о которой упоминалось выше, большой объем кэш-памяти, поддержка InfiniBand и ряд других. Производительность также повысит новый протокол OISP (Oracle Intelligent Storage Protocol), который активизирует динамический обмен данными между БД и ZFS Storage Appliance. Интересной возможностью является динамический уровень сервиса для приложений, который предоставляет необходимую производительность исходя из ценности данных.

Докладчик привел еще ряд преимуществ, получаемых при использовании продуктов, спроектированных для совместной работы.