しばちょう先生が語る！オラクルデータベースの進化の歴史と最新技術動向#2
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Mission Critical Systemsを実現する可用性と性能向
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しばちょう先生が語る！オラクルデータベースの進化の歴史と最新技術動向#2
- 1. Tsukasa Shibata Consulting Member ofTechnical Staff Exadata X-Team, Maximum Availability Architecture, SystemTechnologies - Database Oracle Corporation May 1, 2020 オラクルデータベースの進化の歴史と最新技術動向 #2. Mission Critical Systemを実現する可用性と性能向上 しばちょう先生が語る！ Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.1
- 2. Safe Harbor Statement The following is intended to outline our general product direction. It is intended for information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon in making purchasing decisions. The development, release, timing, and pricing of any features or functionality described for Oracle’s products may change and remains at the sole discretion of Oracle Corporation. Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.2
- 3. “しばちょう” こと、 柴田長（しばた つかさ）です 10数年の間、日本オラクルのデータベース技術者として、 数多くのミッション・クリティカル案件で高性能・高可用性の 実現を支援 社外向けイベントや、プライベート・セミナー等での講演多数 2020年現在、Oracle Corporationのデータベース開発部門内の Exadata X-Teamに所属し、Exadata関連製品の導入から 運用まで幅広く活動中 3 OracleTechnology Networkで、気持ちは連載継続中 「しばちょう先生の試して納得！DBAへの道」 https://blogs.oracle.com/otnjp/shibacho-index Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 4. Oracle Databaseの進化の歴史 Program agenda 1 2 3 Mission Critical Systemを実現する可用性と性能向上 4 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. Exadataの誕生と最新X8Mでの進化
- 5. Program agenda 2 Mission Critical Systemを実現する可用性と性能向上 5 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 6. ロック・エスカレーションが発生しない 行レベル・ロック ロック・エスカレーションが発生する データベース 6 複数行がロックされるとロック範囲が 拡大（ロック・エスカレーション） → 別のデータ更新の処理待ち 最小単位の「行」レベルでロック 実行ユーザが増えても同時に処理でき るので待たされない → 同時実行性の確保 同時実行性の確保 更新中 更新中 更新中UPDATE UPDATE Lock ロック情報は メモリで管理 更新中 更新中 更新 更新中Lock Lock Lock UPDATE UPDATE ロック情報は ブロック内で管理 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. Oracle Database
- 7. 読み取り一貫性（Read Consistency） 同時実行性とデータの一貫性が 両立しないデータベース 7 更新中データの参照を待機、 もしくは、未確定の更新中データを 参照させることで対処 ロック待ち / ダーティー・リード 更新中でも参照処理を待機させること なく、常に確定済みデータを提供する 仕組み UNDO表領域に更新前データを一時的に退避 同時実行性とデータの一貫性の確保 更新中 1.UPDATE 2.SELECT ロック待ち 更新中 1.UPDATE 2.SELECT ダーティ・ リード 更新中 1.UPDATE 更新前 保存 2.SELECT ※UNDO表領域 SELECT処理開始時点の データを読み込む Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. Oracle Database
- 8. Oracle Partitioning データ増加時でも一定のパフォーマンスを維持 8 大規模表や索引をデータベース内部で複数に分割して管理 格納レコード内の期間、値指定など、検索条件に応じて様々な切り口で分割が可能 データ削除、バックアップやローディングもパーティション単位で管理可能 EE Option Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 9. パラレル実行 9 パラレル実行 複数CPUコアで一つのSQLを高速実行 QC…Query Coordinator PX …Parallel Execution Servers EE基本機能 通常のシリアル実行 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 10. Oracle Database In-Memory OLTPとAnalyticsを同じデータベース上で高速処理 10 一つのデータベースで同じデータを二種類のフォーマットでメモリ上に保持 ロー（行）型フォーマット 注文データの挿入や検索等に代表される、 オンライン・トランザクション処理を得意とする カラム（列）型フォーマット 売上合計レポート等の少数の列（カラム）と 多数の行（ロー）を高速演算する分析処理を得意とする 同時利用可能で、トランザクションの一貫性を担保 SQLに制限なし、アプリケーションの改修不要 （自動選択） 12.2~: In-Memory Fast-Start カラム型データのメモリ・ロードの高速化 EE Option AnalyticsTransactions Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 11. Memoptimized Rowstore : Fast Ingest Support IoTトランザクション向け、大容量インサートの高速化 11 小さなデータ挿入処理が、大量に発生す るIoTトランザクション向け機能 従来のBufferCacheではなく、 Large Poolにて大量データを蓄積し、 非同期でディスクへ書き込む仕組み ディスク同期状況を確認できるAPIを提供 利用方法 対象表にMEMOPTIMIZE FOR WRITE属性 INSERT文にMEMOPTIMIZE_WRITEヒント句 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 12. Automatic Indexing 自動索引作成| MLによるミッションクリティカルへの適合：Oracle Database 19c 12 • ゴールは処理性能の向上 – 実行計画は、経路策定と似ている – 索引作成は、まさに近道策定と同じ! • ML による継続的負荷監視 – 新たなSQL実行計画と索引の特定 – 本番環境の外で評価/検証 – 一度実行し確認 – もし遅ければ、元の実行計画に戻す Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 13. Automatic Indexing マニュアルのSQLチューニングの基本的なアプローチと同じ 13 熟練したエンジニアによる索引チューニングが、 24 x 365 継続的に実施されることと同義 候補の索引を特定し、実装前に検証 すべてのプロセスを自動化 高度な自動化と同様に可視性も重要 すべてのチューニングアクティビティはレポート可能 Capture Identify VerifyDecide Monitor Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 14. Oracle Real Application Clusters (RAC) 比類なき可用性とスケーラビリティ 14 サーバー間での超高速データ通信（キャッシュ・フュージョン）により、 1つのデータベースに複数のサーバーから同時にアクセス（参考・更新） 処理量の増加に合わせ、容易に拡張可能 最高の可用性 障害によるサーバー停止があっても、 無停止でのサービスを継続 トランザクションの自動再実行（ApplicationContinuity） 無停止でのローリング・メンテナンス EE Option 共有キャッシュ（キャッシュ・フュージョン） 共有ストレージ Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 15. Oracle Automatic Storage Management（ASM） Stripe And Mirror Everything (S. A. M. E) 15 「全てのDiskの均等利用を目的に、データをストライプして全てのDisk上に分散 配置しミラーリングも行う」がコンセプトで、容易なストレージ管理を提供 ストライピング ASMディスク・グループ内の全ディスクでストライピングし、全ディスクのI/O帯域をフル 活用 RAWデバイスと同等のパフォーマンス ミラーリング ファイルタイプに応じて、Oracleレベルでのミラーリング(2重化/3重化/ミラー無し)を実装 ディスク障害に対する可用性の担保 動的リバランシング ディスクの追加/削除時に自動的に既存データを自動再配置 容量やIOPS不足時に、ディスクを追加するだけでストレージ拡張を実現 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 16. Oracle Data Guard / Oracle Active Data Guard 完璧なリアルタイム・データ保護と可用性 16 本番データベースの変更を、シンプルな物理レプリケーションによってスタン バイ・データベースに反映 障害/データ破損/人為的エラー/災害からデータを保護 アップグレードなどのメンテナンス時の停止時間を短縮 Oracle Active Data Guardで読み取り専用面を提供 スタンバイ・データベースのリソースを活用 EE OptionEE基本機能 本番データベース REDOログを転送 適用 スタンバイ・データベース スタンバイ・データベースの活用 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 17. Active Data Guard : DML リダイレクト 一部更新を含む検索メインのワークロードもスタンバイへオフロード可能に 17 PRIMARY ACTIVE STANDBY DML1 2 DML IS REDIRECTEDTO PRIMARY 3 DML IS APPLIEDTO PRIMARY 4DATA CHANGE IS STREAMEDTO STANDBY 5 DATA ISVISIBLETO CLIENT Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 18. Oracle Recovery Manager (RMAN) Oracle Databaseを最も理解しているから実現する、確実かつ高速なリカバリ 18 誤） Backup Manager 正） Recovery Manager バックアップは目的ではなく手段の一つ、本当の目的はリカバリすること RMANは、確実かつ高速なリカバリを実現するために最適なバックアップを 取得可能 リストアの最小単位は、ブロック単位 データベース無停止でのオンライン・バックアップをサポート 変更ブロックのみのバックアップ (高速増分バックアップ) データ・リカバリ・アドバイザ 障害を診断し、適切なリストア＆ リカバリ手順を自動作成を支援 一部機能はEE イメージ・コピー （全ブロックのバックアップ） A A A A A A B A A B A A A A A A A A A A A B C A B C 時間 差分増分バックアップ 増分更新バックアップデータファイル 更新 更新 増分バックアップ 増分バックアップ BACKUP BACKUP BACKUP A B C A B B B RECOVER RECOVER A B A A B Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 19. 各種オンライン・メンテナンス機能 計画停止時間の極小化（集約によるメンテナンス時間不足を補う） 19 索引再作成、表領域の設定変更、表の列定義変更、パーティションの操作等の 様々な再定義を、オンライン状態(トランザクションが発生している状態)で 実行可能 バージョン毎に、常に進化し続けている領域 参考） しばちょう先生の連載記事 第18回 表のオンライン再定義でDML文の遅延を回避 2013.06.11公開 第41回 [Oracle Database 12c] オンラインでのパーティション移動 2015.08.27公開 第47回 [Oracle Database 12c] オンライン・データファイルの移動 2016.08.26公開 一部機能はEE Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 20. Edition-based Redefinition, Online Redefinition, Data Guard, GoldenGate – メンテナンスフェーズにおけるサービス停止の極小化実現 Active Data Guard – データ保護機構と激甚対策 – リアルタイム・クエリーによる処理オフロード GoldenGate – 双方向レプリケーション – 論理的で柔軟なレプリカサイトの運用 Active Standby Site RMAN, Oracle Secure Backup, Zero Data Loss Recovery Appliance – リカバリのためのバックアップの一元管理 Enterprise Manager Cloud Control – Site Guard, 管理されたサイト切り替え Real Application Clusters – 動的な拡張 – サーバ・サービスの高可用性 ASM ストレージボリュームマネージャ Primary Site Flashback – 人的な障害を即時復旧 – EE 標準機能 Oracle Maximum AvailabilityArchitecture(MAA) 開発部門実証済み、かつ顧客の成功事例に基づいたベスト・プラクティス 20 Application Continuity – トランザクションの再実行 – DB12cからの新機能 Global Data Services – サイトを跨いだ業務継続/負荷分散 Sharding – Horizontal Partitioning, Scalability, Shared Nothing architecture Exadata – ドライバレベルのデータ保護機構の実装 – ストレージキャッシュ相当機能を Flash 3重化で実装 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 21. Oracle Maximum Availability Architecture 21 ストレージ障害 人的エラー データ破損 サイト障害 システム障害 データ障害 計画外停止 システム変更 データ 変更 計画的停止 Real Application Clusters Automatic Storage Management Flashback Technology Recovery Manager H.A.R.D Active Data Guard GoldenGate Online Reconfiguration Rolling Upgrades Online Redefinition アプリ 変更 Data Guard Online Application Upgrade Edition-based Redefinition OracleMAABestPractices Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 22. 停止時間の原因とMAAの対処機能 計画”外”停止 - 1/2 22 タイプ 障害箇所 対処策/機能 RTO クラスタ全体の障 害 •クラスタ内の全サーバー停 止 •インターコネクト全障害 •クラスタウェア障害 •データベース破損 •Data Guard によるフェイルオーバー （同一サイト、リモートサイト） 数分 単一ノード障害 •OS障害 •ハードウェア障害 •NIC障害 •インスタンス障害 •Data Guardによるフェイルオーバー 数分 •RAC/RAC One Node によるフェイルオーバー 数秒 •GoldenGate/Streams で複製済みDBへ切替 数分 ストレージ障害 •ディスク・ドライブ障害 •ディスク・コントローラ障 害 •ストレージ・アレイ障害 •ASM Mirroring 自動リバランス ゼロ •Data Guard によるフェイルオーバー 数分 •GoldenGate/Streams で複製済みDBへ切替 数分~ •RMAN Backup Restore + Recovery 数十分~ Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 23. 停止時間の原因とMAAの対処機能 計画”外”停止 - 2/2 23 タイプ 障害箇所 対処策/機能 RTO データ破損 •HBA障害 •ソフトウェア不具合 •ディスク・コントローラ障害 •ボリュームマネージャーのエ ラー •OS、デバイスドライバ不具合 •ASM Mirroring ゼロ •DB_BLOCK_CHECKSUM/CHECKINGの設定 ADGによるAuto Block Media Recovery RMAN BackupからBlock単位で手動修復 数秒 •Data Guard によるフェイルオーバー 数分 •GoldenGate/Streams で複製済みDBへ切替 数分 書込み欠落 •同上 •DB_LOST_WRITE_PROTECT の設定 Data Guard によるフェイルオーバー 数分 人的エラー •データベース・オブジェクト 削除 •誤った/悪意なデータ変更 •FlashbackTechnology 数秒～ •データファイルの削除 •RMAN Backup Switch Datafile + Recovery 数分 •RMAN Backup Restore + Recovery 数十分～ Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 24. 停止時間の原因とMAAの対処機能 計画停止 24 タイプ 説明 対処策/機能 RTO システム変 更 •ストレージ移行、ディスク 追加 •ASM Rebalancing ゼロ •クラスタ・ノード追加 •各種パラメータ変更 •データベース再配置 •H/Wメンテナンス •RAC/Cellノード単位でのローリング作業 ゼロ •Data Guardでスイッチ・オーバー 数分 •GoldenGate/Streams で複製済みDBへ切替 数分 •アップグレード、パッチ適 用 •RAC/Cellノード単位でのローリング・アップグ レード ゼロ •Data Guardでローリング・アップグレード 数分 •GoldenGate/Streams で複製済みDBへ切替 数分 RAC/Cellノード単位でのローリング適用可否は、パッチの種類に依存 Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 25. Thank you Tsukasa Shibata Copyright © 2020 Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.25
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- This is a Quote with Picture slide ideal for including a picture with a brief quotation and attribution. To Replace the Picture on this sample slide (this applies to all slides in this template that contain replaceable pictures) Select the sample picture and press Delete. Click the icon inside the shape to open the Insert Picture dialog box. Navigate to the location where the picture is stored, select desired picture and click on the Insert button to fit the image proportionally within the shape. Note: Do not right-click the image to change the picture inside the picture placeholder. This will change the frame size of the picture placeholder. Instead, follow the steps outlined above.
- Active Data Guard DML Redirection You can run DML operations on Active Data Guard standby databases. This enables you to run read-mostly applications, which occasionally execute DMLs, on the standby database. DML operations on a standby can be transparently redirected to and run on the primary database. This includes DML statements that are part of PL/SQL blocks. The Active Data Guard session waits until the corresponding changes are shipped to and applied to the Active Data Guard standby. Read consistency is maintained during the DML operation and the standby database on which the DML is run can view its uncommitted changes. However, all the other standby database instances can view these changes only after the transaction is committed. Note: Avoid running too may DML operations on Active Data Guard standby databases. Because the operations are actually performed on the primary, too many DMLs may impact the performance of the primary. Automatic redirection of DML operations to the primary can be configured at the system level or the session level. The session level setting overrides the system level setting. To configure automatic redirection of DML operations for all standby sessions in an Active Data Guard environment: Set the ADG_REDIRECT_DML initialization parameter to TRUE. To configure automatic redirection of DML operations for the current session, use the following command: ALTER SESSION ENABLE ADG_REDIRECT_DML;