Oracle 12c - Das umfassende Handbuch

Kapitel 15

Automatic Storage Management (ASM)

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쐽 Even Read für Diskgruppen: Es erfolgt ein Load Balancing unter dem Blickwin-

kel von Leseoperationen. Die Daten werden so verteilt, dass von den am we-

nigsten belasteten Disks gelesen wird.

쐽 ASM Rebalance: Weitere Verbesserungen bei Skalierbarkeit, Performance und

Zuverlässigkeit.

쐽 Verbesserung der Zugriffskontrolle unter Windows.

쐽 Rolling Migration für ASM One-off Patches.

쐽 Diverse Neuerungen:

쐽 Replikation von physikalisch addressierten Metadaten

쐽 REPLACE-Option im ALTER DISKGROUP-Befehl

쐽 Erhöhte Obergrenzen: 511 Diskgruppen, Max. Diskgröße 32 PetaByte

15.1 Storage-Systeme

Das Thema Storage war vor dem Erscheinen von ASM für viele Datenbankadmi-

nistratoren eine Black Box und beschränkte sich auf die Verwaltung von Dateien

oder Raw Devices. Inzwischen wird auch vom DBA gefordert, dass er sich in die-

sem Bereich zumindest grundlegend auskennt und die Terminologie beherrscht.

Der vorliegende Abschnitt gibt eine Einführung in das Thema und beschreibt die

am häufigsten eingesetzten Storage-Systeme.

Aus dem PC- und Laptop-Bereich sowie im Umfeld der kleinen Server sind die fol-

genden Systeme bekannt, die ständig weiter entwickelt werden:

쐽 Integrated Disk Electronics (IDE)

쐽 Enhanced Integrated Disk Electronics (EIDE)

쐽 Advanced Technology Attachment (ATA)

쐽 Parallel Advanced Technology Attachment (PATA)

PATA-Systeme erreichen inzwischen einen Durchsatz von 130 MB/sec und sind

wesentlich kostengünstiger als SCSI-Systeme.

Mit SCSI-Systemen können I/O-Operationen auf verschiedenartige Geräte wie

Disks, Tapes oder optische Geräte erfolgen. Die SCSI-Architektur basiert auf

einem Client/Server-Modell. Der Client, also typischerweise der Datenbankserver,

stellt eine Anfrage zum Lesen oder Schreiben. Der Disk-Server bedient diese

Anfragen. Mit der Einführung der SCSI-3-Spezifikation konnten entscheidende

Änderungen in der Infrastruktur vorgenommen werden. Damit war es möglich,

diese Technologie auch für Fibre Channel, USB und FireWire einzusetzen.

Serial ATA basiert auf Standard ATA. Immerhin werden mit diesem System Spit-

zenraten von bis zu 150 MB/sec erreicht. Die Weiterentwicklung dieses Systems

wird gerade stark vorangetrieben, und es ist zu erwarten, dass mit SATA-2 und

SATA-3 Übertragungsraten von 300 MB/sec und mehr erreicht werden.

15.1

Storage-Systeme

321

SAS ist aus dem SCSI-Standard hervorgegangen und läuft im Full-Duplex-Betrieb.

Die Übertragungsraten von SAS liegen im Bereich von 300 bis 600 MB/sec. SAS

ist rückwärtskompatibel zu SCSI und kann sich mit SATA einen Controller teilen.

Über die Storage-Architektur wird festgelegt, wie die Datenbankserver zu den Sto-

rage-Subsystemen verbunden werden. Neben der Direktanbindung von Disks an

Controller werden die folgenden Architekturen am häufigsten eingesetzt:

쐽 Network Attached Storage (NAS)

쐽 Internet SCSI (iSCSI)

쐽 Storage Area Network (SAN)

15.1.1 Network Attached Storage (NAS)

Network Attached Storage ist eine Architektur, für die TCP/IP als Übertragungspro-

tokoll verwendet wird. Die Fileserver sind für Storage-Aufgaben optimiert und

stellen einen Zugriff auf Dateibasis zur Verfügung. Die Fileserver sind über NICs

an ein Netzwerk angeschlossen und stellen sich nach außen als normale Netz-

werkknoten dar. Verbreitet sind Interfaces mit 1 GB Übertragungsrate, wobei 10

GB-Interfaces für die Zukunft geplant sind.

Das bekannteste NAS-Protokoll ist das Network File System (NFS). Weiterhin sind

im Einsatz CIFS von Microsoft sowie AFP von Macintosh, das auch als Apple Talk

bekannt ist.

Die Stärke der NAS-Architektur liegt darin, dass die Clients Lese- und Schreiban-

fragen auf Dateiebene stellen und über das Netzwerk übertragen. Die Umwand-

lung in Blockoperationen findet dann nicht wie üblich auf dem Client, sondern

auf dem Server statt. Damit können in einer NAS-Architektur die unterschied-

lichsten Betriebssysteme auf der Client- und der Server-Seite bedient werden.

Die Nachteile der Architektur liegen in der begrenzten Performance, die durch das

Device selbst, den Zugriff auf Dateiebene und das Netzwerk hervorgerufen

werden. Weiterhin haben NAS-Protokolle die Eigenschaft, dass sie eine hohe

Netzwerklast erzeugen. NAS-Architekturen sollten deshalb ein eigenes dediziertes

Netzwerk verwenden, um die sonstigen Netzwerkaktivitäten nicht zu behindern.

15.1.2 Internet SCSI (iSCSI)

Die Internet SCSI-Architektur (iSCSI) basiert ebenfalls auf TCP/IP. Dabei werden

SCSI-3-Befehle in die IP-Pakete eingeschlossen und über das Netzwerk über-

tragen. Der Vorteil gegenüber der NAS-Architektur liegt darin, dass die Anfragen

auf dem Storage-Client, also dem Datenbankserver, auf I/O-Blockebene gestellt

werden. Diese Methode hat Vorteile, insbesondere für die I/O-Übertragung von

Datenbanken.

Kapitel 15

Automatic Storage Management (ASM)

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Ein weiterer Vorteil ist, dass Standard-Ethernet-Switche und -Router eingesetzt

werden können. iSCSI kann darüber hinaus eingesetzt werden, um eine SAN-

Architektur auf große Entfernungen zu erweitern.

Das iSCSI-Protokoll wird auf beiden Seiten, dem Storage-Client, also dem Daten-

bankserver, und dem Storage-Server verwendet. Auf dem Storage-Client wird

Anforderung an das Storage-Subsystem ausgelöst. Er wird deshalb Initiator

genannt, während der Storage-Server als Target bezeichnet wird. Der Initiator

kann entweder eine Software- oder eine Hardware-Komponente sein.

Abb. 15.1: iSCSI-Stack für Software- und HBA-Initiator

Wie Sie in Abbildung 15.1 sehen können, liegt beim Software-Initiator der Großteil

der Last auf dem iSCSI-Treiber. Dagegen nimmt der HBA die Umwandlung der

SCSI-Befehle nach iSCSI und zurück, bis hinunter zum TCP/IP-Paket auf Hard-

ware-Basis vor. Damit offenbart sich eine Schwäche des Software-Initiators. Er ist

einerseits langsamer und verbraucht andererseits beachtliche CPU-Ressourcen.

Planen Sie ein, dass bei einem 1 GB-Interface 60 bis 90 Prozent einer CPU mit

1 GHz ausgelastet werden.

Tipp

Setzen Sie für produktive Systeme stets iSCSI HBA-Adapter ein, um den Over-

head an CPU-Ressourcen zu minimieren. Für Testsysteme können Software-Initi-

atoren problemlos eingesetzt werden. Mit ihrer Hilfe können iSCSI-Architekturen

kostengünstig aufgesetzt werden.