Diese dreiteilige Serie zu Oracle Storage-Architekturen begann mit einem Artikel über die Optimierung von Oracle auf NFS. In der nächsten Ausgabe werden wir Ihnen einen technischen Anwenderbericht präsentieren, bei dem es um Oracle auf NetApp unter Verwendung von NAS, iSCSI und FC SAN geht.

Viele IT-Abteilungen vertrauen auf Fibre-Channel SAN-Architekturen als bewährte Lösung für Oracle-Implementierungen. Komplexe Implementierungs- und Managementprozesse wurden bislang als unvermeidbare Begleitumgstände hoch performanter SAN-Umgebungen betrachtet.

Aber das muss nicht sein.

NetApp Lösunen für Fibre-Channel SAN sorgen nicht nur für eine hohe Performance, sondern bieten auch umfangreiche Management-Funktionen, welche die Komplexität reduzieren, die bei der Implementierung und dem Management von Oracle Umgebungen einhergehen. Dieser Artikel erläutert die Arbeit von NetApp Engineering im Bereich FC SAN, einschließlich:

• Entwicklung einzigartiger Management Tools, die genau auf Oracle Umgebungen zugeschnitten sind
• Verbesserung von FC SAN-Management und -Effizienz
• Bereitstellung flexibler und kostengünstiger DR-Lösungen
• Sicherstellung der vollständigen Kompatibilität mit SAN-Switches, HBAs und Filesystemen
• Integration in eine breite Palette von SRM-Tools.

NetApp und Oracle entwickeln seit 1995 gemeinsam Lösungen und setzen diese ein. 2004 begann NetApp mit einem Programm zur Entwicklung einzigartiger Softwaret Tools speziell für Oracle Umgebungen, darunter SnapManager für Oracle und SnapValidator.

SnapManager für Oracle

Backup, Restore (also das Wiederherstellen von Dateien aus einem Backup) und Recovery (die Wiederherstellung einer Datenbank in einen konsistenten Zustand) sind häufig komplexe Aufgaben für Oracle Datenbanken, besonders in FC SAN-Umgebungen, wo man es mit einem ganzen Storage Fabric zu tun hat.

Das Ziel des Entwicklungsteams von SnapManager für Oracle (SMO) war es, die Stärken eines NetApp Storage-Systems (einschließlich Backup, Restore und Klonen) mit Oracles RMAN-, RAC- und ASM-Produkten (automatisches Storage Management) zu verbinden. Diese Integration vereinfacht das alltägliche Klon-Management zu Test- und Entwicklungszwecken, Snapshot-Kopien und Backups erheblich. SMO bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die ausführlich in einem älteren Artikel (Englisch), beschrieben sind, darunter drei einzigartige Vorteile, die kein anderer SAN-Storage-Anbieter bereitstellen kann:

• Fähigkeit zum Wiederherstellen einzelner Dateien innerhalb einer ASM-Festplattengruppe. SMO versteht das ASM File-Layout, was es ermöglicht, einzelne Dateien aus einem Snapshot einer ASM-Festplattengruppe wiederherzustellen, statt die gesamte Festplattengruppe (welche die Dateien von unterschiedlichen Datenbanken enthalten kann).
• Fähigkeit zum Klonen von ASM-Festplattengruppen und Verfügbarmachen für denselben Host. SMO versteht die ASM-Bezeichnung und integriert sich in ASM zum Erstellen einer unverwechselbaren neuen Bezeichnung für Festplattengruppen, die mit FlexClone geklont wurden.
• Fähigkeit zum Erstellen einer konsistenten Point-in-Time Snapshot-Kopie über mehrere Storage-Systeme hinweg. SMO kann konsistente Snapshot-Kopien einer ASM- oder Oracle-Instanz erstellen, sogar wenn sich die Instanz über mehrere Storage-Systeme erstreckt und sogar wenn das Storage-System die zugrundeliegenden Festplatten mit anderen Applikationen teilt.

SnapValidator für Oracle

In seltenen Fällen kann fehlerhafte Hardware Daten korrumpieren, die gerade zwischen Server und Storage übertragen werden. Weil Oracle für jeden Block eine Prüfsumme speichert, wird eine solche Korrumpierung zwar erkannt, aber beim Schreiben korrumpierte Daten werden womöglich monatelang nicht wieder gelesen und überprüft. Zu diesem Zeitpunkt können die operativen Schwierigkeiten zur Wiederherstellung der Daten bereits erheblich sein.

NetApp SnapValidator für Oracle entspricht der HARD-Initiative (Hardware Assisted Resilient Data) von Oracle um die Prüfsumme und den Blockoffset jedes Mal zu verifizieren, wenn ein Block geschrieben wird. Wenn ein Problem erkannt wird, schlägt der Schreibvorgang fehl, was sicherstellt, dass korrumpierte Datenblöcke niemals auf Festplatte geschrieben werden.

NetApp bietet alle Standardfeatures für unternehmenskritischen SAN Storage, einschließlich hochverfügbarer Storage-Systeme, unterbrechungsfreier Upgrades und einer kompletten Kompatibilitätstabelle. (Mehr zum Thema Kompatibilität später.) Falls Ihnen bei einem Controller z.B. die I/O-Kapazität ausgeht, können Sie über mehrere Controller hinweg skalieren und immer noch konsistente Backups Ihrer Daten erstellen. NetApp bietet auch eine Vielzahl einzigartiger Features, einschließlich Dual-Parity RAID (Englisch) (RAID-DP), welches für Datenzuverlässigkeit beim Mirroring sorgt (RAID1) zum Preis-/Leistungsverhältnis von RAID5 und dynamisches Queue Management (Englisch), welches das Queue Depth Management vom Host auf den Port des Zielarrays verlagert.

NetApp verfügt auch über integrierten Schutz vor sogenannten "verloren gegangenen Schreibvorgängen“. Die meisten Anbieter müssen die geschriebenen Daten verifizieren, weil sie nicht in der Lage sind, Situationen aufzuspüren, wo das Laufwerk die Daten nicht schreibt, dieses aber behauptet. In solchen Situationen sehen die meisten Storage-Systeme einen alten Block mit korrektem ECC und anderen Prüfsummen, aber die RAID-Parität ist inkonsistent. Es gibt keine Möglichkeit, in diesen Umgebungen "verloren gegangene Schreibvorgänge“ wiederherzustellen, weil es unmöglich ist, festzustellen, welcher Block alt ist. Weil das NetApp Filesystem WAFL neue Daten an neue Speicherplätze schreibt und eine logische ID verwendet, die in die Prüfsumme eingebettet ist, bietet NetApp die einzigartige Fähigkeit, verloren gegangene Schreibvorgänge zu identifizieren.

Allerdings rühren die wichtigsten operativen Verbesserungen aus der Integration der Datenmanagementfeatures von NetApp in die SAN-Technologien her, was für eine überlegene Betriebsumgebung für Oracle-Datenbanken sorgt.

NetApp Snapshot-Technologie

NetApp Snapshot-Kopien sind speicherplatzeffiziente Point-in-Time-Kopien, die innerhalb weniger Sekunden mit nur minimalen Auswirkungen auf die Performance erstellt werden können. Für ein Oracle-Backup muss nur die Datenbank für einige Sekunden in den Hot-Backup-Modus versetzt werden, während eine Snapshot-Kopie erstellt wird. Mit SnapManager für Oracle wird der gesamte Prozess eine Sache von nur einem einzigen Mausklick.

Wegen der sehr kurzen und nur minimalen Auswirkungen auf die Performance planen die meisten DBAs mehrere Snapshot-Kopien pro Tag als Sicherheitsmaß-
nahme ein. NetApp Systeme können bis zu 255 Snapshot-Kopien von jeder LUN speichern und zu jeder vorherigen Kopie zurückkehren, sollte es ein Problem geben. Häufigere Backups zu erstellen, kann die durchschnittliche Zeit für Wiederherstellungen erheblich senken. Dank täglicher Backups besteht das Worst-Case-Szenario darin, dass ein Storage Manager eventuell 23 Stunden und 59 Minuten an Logdateien zum Wiederherstellen der Datenbank verwenden muss. Mithilfe von Snapshot-Kopien können Backups stündlich erstellt werden, wodurch im schlimmsten Fall nur 59 Minuten an Logdateien berücksichtigt werden müssen.

Eine Datensicherungslösung für eine Produktionsdatenbank beginnt mit Snapshot-Kopien auf dem Primärspeicher; allerdings wird eine typische Implementierung die Snapshot-Kopien auch auf langfristigen Sekundärspeicher kopieren (unter Verwendung von NetApp SnapVault), Daten an einen entfernten Disaster-Recovery-Standort spiegeln (mit Hilfe von SnapMirror), auf Band sichern oder eine Kombination dieser Optionen verwenden. Weil all diese Datensicherungsbetriebs-
abläufe auf dem Storage-System erfolgen, kann der Server Oracle-Applikationen mit voller Geschwindigkeit ausführen.

NetApp FlexVol Technologie

Zusätzlich zu den Vorteilen, welche die NetApp Snapshot-Technologie liefert, bietet NetApp eine Vielzahl weiterer Features zur Verbesserung der Storage-Auslastung, darunter die NetApp FlexVol Technologie.

FlexVol ermöglicht Volumes unterschiedlicher Größe und Nutzungsmuster für die gemeinsame Nutzung eines gemeinsamen Pools an physischem Speicherplatz. Durch das Mischen von Volumes mit unterschiedlichen Performance- und Kapazitätsanforderungen braucht man häufig wesentlich weniger Festplatten, als wenn jedes Volume seine eigenen festen Festplattenressourcen zugewiesen hätte. Darüber hinaus können bei wechselnden Anforderungen flexible Volumes wachsen oder schrumpfen, und die zugrundeliegenden Storage Pools können je nach Bedarf wachsen.

NetApp FlexClone Technologie

NetApp FlexClone ermöglicht das Erstellen logischer Kopien von Produktionsdaten zu Test- und Entwicklungszwecken, für Data Mining oder andere Zwecke. FlexClone verbraucht nur zusätzlichen Festplattenplatz, wenn Änderungen an der Original-LUN oder dem Klon vorgenommen wurden, was es möglich macht, Produktionsdaten zu klonen, ohne den Speicherbedarf erheblich zu erhöhen. Falls die operativen Anforderungen verlangen, dass Entwicklungs- und Testdatenbanken auf vom Produktionssystem getrennten Storage-Systemen untergebracht sind, kann eine physische Kopie mithilfe von SnapMirror gesichert werden und speicherplatzeffi-
ziente FlexClones des SnapMirror Zielmediums können für Entwicklung oder Tests verwendet werden.

Blackboard, ein Kunde von NetApp, hat die Speicherplatzeffizienz von FlexVol mit der NetApp FlexClone Technologie verbunden, um seinen Storage-Bedarf um ein Drittel zu verringern und das Klonen von Datenbanken für Test- und Entwicklungszwecke zu optimieren. Bislang brauchte man bis zu 36 Stunden zum Erstellen einer funktions-
fähigen Kopie einer 2,5 TB großen Datenbank. Offensichtlich reißen sich nicht besonders viele Leute um eine Aufgabe, die 36 Stunden dauert und 2,5 TB an Speicherplatz erfordert. Nach der Implementierung eines NetApp FC SAN mit NetApp FlexClone Technologie kann das IT-Team dieselbe Aufgabe in weniger als einer Stunde erledigen, und ohne das Doppelte an Festplattenplatz zu benötigen. (Lesen Sie den vollständigen Artikel (PDF - Englisch).)

Die Implementierung von Disaster Recovery in traditionellen SAN-Umgebungen ist schwierig, teuer und geht mit vielen Beschränkungen einher. Die meisten Lösungen sind so komplex, dass der Anbieter sie einrichten muss. Disaster-Recovery-Lösungen von Oracle, welche die Replizierungssoftware SnapMirror von NetApp verwenden, umgehen diese Hindernisse.

Das Einrichten einer Mirroring-Beziehung in SnapMirror ist eine einfache Angelegenheit: Das Erstellen einer Spiegelkopie ist so einfach wie das Anlegen eines Volumes. SnapMirror eliminiert außerdem viele der Beschränkungen, die andere Lösungen häufig mit sich bringen:

• SnapMirror kann zwischen unterschiedlichen Storage-Systemen spiegeln, man braucht also nicht unbedingt eine einheitliche Plattform (und identische Festplattenlaufwerke) auf Quell- und Zielsystem.
• SnapMirror kann zwischen unterschiedlichen Hardware-Schichten spiegeln (z.B. Primärspeicher für die Quelle und weniger teurer Sekundärspeicher für das Zielsystem).
• Man kann unterschiedliche Storage-Protokolle auf Quell- und Zielsystem verwenden. So kann Oracle z.B. FC SAN auf dem Quellsystem verwenden und iSCSI für den Zugriff auf die Klone auf dem Zielsystem.

Die meisten Kunden finden, dass das einfache Erstellen einer asymmetrischen Disaster-Recovery-Lösung die Kosten für Disaster Recovery erheblich reduziert.

Eine robuste FC SAN-Lösung muss die Kompatibilität mit einer Vielzahl unterschiedlicher SAN-Hardware und Softwareprodukte sicherstellen. Zu einer einzelnen Betriebsumgebung können z.B. gehören: Releases und Updates des Host-Betriebssystems, native I/O-Stack-Komponenten (Volume Manager, Multipath I/O, File-System, Host Cluster), VERITAS Storage Foundation I/O Stack-Komponenten (VxVM, DMP oder vDSM, VxFS, VCS, CFS), Server Hardware, HBAs, HBA-Firmware und Treiber, Host-Virtualisierung, andere identifizierte Features eines I/O Stack Release, Switches der Fabric- und Director-Klasse nebst Firmware. Offensichtlich ist die Anzahl der möglichen Kombinationen kaum beschränkt.

Die NetApp Kompatibilitätstabelle hat derzeit einen Umfang von über 200 Seiten und mehr als 1.600 Einträgen und deckt Zehntausende von möglichen Konfigurationen ab. NetApp Kunden haben über die NOW Website Zugriff auf die vollständige Kompatibilitätstabelle (Englisch).

Unsere Bemühungen um eine breitmöglichste Kompatibilität werden unterstützt durch enge Partnerschaften mit wichtigen Switch- und HBA-Herstellern sowie mit Symantec zur Unterstützung von VERITAS Volume Manager, VERITAS File System (VxFS) und verwandter Produkte.

Kompatibilität mit den für das Management aller Elemente Ihrer SAN-Umgebung verwendeten Tools ist ebenso wichtig wie die Kompatibilität auf Switch- und HBA-Ebene. Für viele Kunden bietet die Software NetApp Operations Manager eine exzellente Lösung für das Management von NetApp Storage.

Kunden mit einer vorhandenen SRM-Infrastruktur (Storage Ressource Management) werden feststellen, dass die SAN-Lösungen von NetApp einfach in vorhandene SRM-Lösungen zu integrieren sind, darunter:

• Symantec CommandCentral Storage (Vertrieb durch NetApp)
• HP Storage Essentials
• EMC ControlCenter (ECC)
• IBM TotalStorage Productivity Center (TPC)

NetApp Storage-Lösungen werden auch von einer Vielzahl neuer Storage-Management-Lösungen von Anbietern wie Onaro, Brocade, Akorri, MonoSphere und anderen unterstützt.

Falls Ihr Ziel die Implementierung einer hoch performanten Storage-Umgebung ist, welche die erforderlichen Features hinsichtlich Flexibilität und Managebarkeit mitbringt, könnte eine NetApp FC SAN-Lösung womöglich die optimale Lösung sein. NetApp kann eine Erfolgsgeschichte bei Oracle-Implementierungen auf FC SAN vorweisen, und die Kombination aus NetApp Storage-Features wie Snapshot und FlexClone und Oracle-spezifischer Software wie SnapManager für Oracle und SnapValidator kann DBAs und Storage-Administratoren das Leben erheblich erleichtern.

Letztlich hängt natürlich Ihre Wahl einer Storage-Architektur von einer Vielzahl von Faktoren ab, zu denen vorhandene Infrastruktur, Prozesse und Know-how zählen. NetApp bietet exzellente Implementierungsoptionen und Tools für die Bereitstellung und Verwaltung von Oracle-Umgebungen für Fibre Channel, NFS und iSCSI, alleine oder in Kombination, so dass Kunden, die Oracle-Datenbanken auf NetApp Storage einsetzen, einen optimalen Funktionsumfang auf denjenigen Protokollen erhalten, die ihren Anforderungen entsprechen.

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