ORACLE RAC 11G OVERVIEW

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1 ORACLE RAC 11G OVERVIEW Oracle Database e l alta affidabilità: una panoramica tecnica su Oracle Real Application Clusters 11g Pagina 1 di 11

2 Indice Indice... 2 Introduzione... 3 Overview... 3 Oracle Cluster... 4 Oracle Clusterware... 5 Componenti Oracle Clusterware... 5 L architettura RAC... 6 File system e Volume Manager... 6 Virtual Internet Protocol (VIP)... 7 Cache Fusion Technology... 7 Processi background RAC... 7 Coordinamento delle risorse condivise... 7 Sincronizzazione... 7 Global Cache Service: Modi e Ruoli associati alle risorse... 8 Utility Cluster Verification (CVU)... 8 Applicazioni RAC su sistemi a grande distanza... 8 Amministrazione Oracle RAC... 8 Enterprise Manager(OEM) e RAC... 9 Rolling Patch application... 9 Rolling Release Upgrade Support... 9 Gestione del carico di lavoro RAC... 9 Services Connection Load Balancing Fast Application Notification(FAN) Load Balancing Advisory Nuove feature ed utility introdotte in 11gR OCR CRS ASM Cluster File System(ACFS) Cluster Health Monitor Perché scegliere Oracle RAC 11g Conclusioni Pagina 2 di 11

3 Introduzione Overview Oracle RAC 11g è la soluzione tecnologica studiata da Oracle per l alta affidabilità, evoluzione naturale di Oracle Parallel Server 8i. Real Appication Cluster è una configurazione che consente a due o più istanze Oracle, costruite ciascuna su un server fisico differente, di accedere contemporaneamente ad un unico database, attestato su uno storage condiviso SAN(Storage Area Network). In questo modo tutte le procedure, le strutture, le utenze e le policy costruite sul DB sono condivise a livello applicativo su tutte le istanze, ovunque l applicativo si connetta. A fronte della caduta di uno dei server in configurazione cluster, Oracle continua ad essere vivo sui rimanenti server, i quali si assumeranno il carico di lavoro precedentemente presente sul server in fault. Tale configurazione garantisce fault tolerance, load balancing, ottime performance per un sistema scalabile, in alta affidabilità e senza necessità di riattivare le connessioni a fronte di un fault, come normalmente accade su i sistemi cluster attivo/passivo. L architettura Oracle Grid Computing si basa fondamentalmente su Oracle RAC in quanto sposa in maniera del tutto ottimale la logica delle risorse condivise, redistribuilibili e riallocabili in caso di fault a tutti i livelli, database ed applicativi. Questo documento tecnico è una panoramica relativa all architettura RAC in generale, con alcuni punti più specifici inerenti la configurazione raccomandata da Oracle stessa. Oracle RAC 11g è una opzione di Oracle Database che fornisce una soluzione di scalabilità applicativa, indipendentemente dalle caratteristiche e dalle risorse offerte dai singoli server. Per questo motivo, da quando è nato, Oracle RAC è stato utilizzato per ogni ambito applicativo ed ogni piattaforma. Il cuore di Oracle RAC è costituito da tre componenti fondamentali: 1. Shared Disk Subsystem(SAN Storage Area Network): tutti i nodi del cluster devono accedere alla stessa base dati costruita sugli stessi datafile fisici. Tutte le strutture fisiche del DB devono essere globalmente accessibili da ciascun nodo del cluster: anche se ogni singola istanza possiede propri redo log ed undo tablespace, in caso di failure ogni altro nodo deve essere in grado di ricoverare le transazioni in essere sul nodo in stato di fault. Il sottosistema dischi opportunamente configurato in modalità cluster, consente di gestire la condivisione dati e la recover. Inoltre i dischi condivisi sono condizione indispensabile per l attivazione dell architettura cluster sia Oracle che di terze parti. Il sottosistema dischi condiviso prevede l utilizzo di raw-device o di filesystem su NAS, SAN o ASM. 2. Cluster Interconnect: è il network layer(private network) utilizzato sia dal software di cluster per garantire la comunicabilità tra i nodi e quindi definire la topologia della configurazione cluster, sia per lo scambio dei blocchi dati a livello di istanze Oracle, le quali operano come se ci fosse un unica area di memoria condivisa ed intercomunicante. 3. Cache Fusion Tecnology: a partire dalla versione 9i con cui nacque Oracle RAC, è stata introdotta questa nuova struttura di memoria che ha fatto la grossa differenza rispetto alla precedente architettura Oracle Parallel Server, fino alla 8i. In OPS qualsiasi blocco richiesto da un nodo presupponeva la scrittura dati su disco da parte dell istanza che lo manipolava e, successivamente la lettura da parte dell istanza richiedente. Nella tecnologia Cache Fusion lo scambio dei blocchi dati avviene attraverso le varie aree di memoria locali ai singoli nodi, utilizzando la rete privata ad alta velocità tra i server, tipicamente fibra ottica, facendo uso di un algoritmo di gestione degli stati dei blocchi e delle reservetion molto complesso. Sun, HP, Dell ed IBM propongono soluzioni in alta affidabilità basate su tecnologia proprietaria e su tecnologia RAC. Di seguito un esempio di configurazione RAC a tre livelli basata su server Dell, storage SAN EMC2 su cui sono state attivate due istanze ASM per la gestione dei volumi Oracle RAC. Pagina 3 di 11

4 USERS Internet Application server : APPSERVER01, APPSERVER02, APPSERVER03, APPSERVER04 LAN CONNECTION with TAF and LOAD BALANCING on service RACALL Host name: DBSERVER01 Instance name: RACALL1 VIP: dbserver01-vip Port: 1521 Cluster interconnect Private network on switch dbserver01-priv---dbserver02-priv Host name: DBSERVER02 Instance name: RACALL2 VIP: dbserver02-vip Port: xHBA on Fiber Channel with Power Path 2xHBA on Fiber Channel with Power Path Switch Brocade 4100 Database RACALL on ASM instance +ASM1 +ASM2 on ASM disk group: SYSTEM DATA INDEX UNDOTBS1 UNDOTBS2 REDO11 REDO12 REDO13 REDO21 REDO22 REDO23 Voting Disk, Oracle Cluster Registry Oracle Cluster Per garantire una corretta distribuzione del carico ed una politica di connettività verso le istanze sempre attiva anche in caso di failure, a livello di connessione client sono state implementate le logiche Load balancing e TAF, come meglio spiegate inseguito. Un database RAC è un database in alta affidabilità in configurazione cluster attiva/attiva, residente su un sottosistema dischi condiviso, acceduto tramite istanze multiple attive su server in cluster. In caso di failure la configurazione cluster con ridondanza assicurata su ogni componente hardware, garantisce alta affidabilità alle utenze applicative collegate al database. In questa modalità senza dover operare alcuna modifica a livello di configurazione e connettività, le applicazioni continuano a lavorare e le utenze attive rimangono connesse. La configurazione Cluster prevede che ci sia uno strato software per la gestione in alta affidabilità del sottosistema dischi, degli ip virtuali, della rete di interconnect e delle istanze Oracle. Questo layer può derivare da terze parti come pure dal software che Oracle, dalla versione 10g in avanti, ha messo a disposizione prima sulle piattaforme Linux e poi su tutte le altre. La soluzione Oracle Clusterware è ovviamente orientata ad Oracle RAC database ed è integrata nel software di installazione di Oracle RDBMS 11g richiamabile da Oracle Universal Installer. Utilizzando Oracle Clusterware, l avvio del nodo RAC gestisce in automatico anche l avvio dell istanza, del listener e dei servizi associati. Se un istanza cade, in automatico Oracle Clusterware cerca di riavviarla e, nel caso fallisse, notifica la situazione di failure agli altri nodi del cluster che si prendono in carico tutti i servizi caduti e le sessioni/transazioni rimaste appese sul nodo in failure. Dalla versione Oracle 10gR2 sono state introdotte le Oracle High Availability API per cui processi non strettamente Oracle possono essere registrati e gestiti da Oracle Cluterware in alta affidabilità. Sarà necessario in questo caso impostare tutti i dati necessari a fronte Pagina 4 di 11

5 di fallimento, affinché Oracle Clusterware sia in grado di riavviare, rilocare e monitorare tutti i processi registrati sotto di esso. Essendo Oracle RAC una architettura shared-everything è necessario definire un sottosistema dischi condiviso che può essere un NAS(Network Attached Storage), una SAN(Storage Area Network) o un disco SCSI, l importante è che sia scalabile a livello applicativo ed in termini di nodi fisici aggiungibili alla configurazione RAC. RAC richiede che il database oltre ad essere collegato alla canonica LAN, sia collegato anche ad una rete ausiliaria privata, chiamata anche interconnect network. Questo layer aggiuntivo è utilizzato sia da Oracle Clusterware per lo scambio di messaggi tra nodi del cluster, sia dalle istanze Oracle in RAC per consentire alla Cache Fusion Tecnology di poter comunicare, possibilmente tramite protocollo UDP, in modo veloce ed efficiente per lo scambio dei blocchi Oracle. La rete privata deve essere realizzata tramite uno switch di rete e non tramite cavi cross. Oracle Clusterware in configurazione RAC supporta fino a 100 nodi registrati nel cluster, non è detto che ciascun nodo del cluster debba essere identico, è sufficiente che abbiano tutti la stessa versione di sistema operativo e la stessa versione di Oracle. Infine tutti i server devono supportare la stessa tipologia di architettura: o tutti a 32bit o tutti a 64 bit. I processi gestiti da Oracle Clusterware sono diversi ed hanno ciascuno un compito ben preciso. Oracle Clusterware Oracle Clusterware è il software di cluster utilizzato da Oracle per gestire un insieme di server aventi lo stesso sistema operativo, sinergicamente come un unica entità. Per funzionare necessita fondamentalmente di tre componenti: Voting Disk(CRS) normalmente mirrorato due o tre volte su volumi distinti, su cui registrare tutte le informazioni legate ai nodi del cluster ed ai loro ruoli Oracle Cluster Registry(OCR) anche questo mirrorato più volte su volumi distinti, contenente tutte le informazioni relative alla configurazione del cluster. Private Interconnect ovvero di una rete privata che colleghi ciascun nodo con tutti gli altri presenti nella configurazione cluster La rete privata su cui si basa interconnect deve essere costruita su una rete separata a cui hanno accesso solo ed esclusivamente i nodi appartenente al cluster ed è la stessa rete utilizzata da Oracle RAC, per consentire alle Cache di comunicare agevolmente e rapidamente tra di loro. Affinché private interconnect non risulti un single point of failure, è necessario utilizzare apparati di rete ridondati, per cui il cavo di crossover è assolutamente non supportato. Inoltre Oracle raccomanda di utilizzare nella rete di interconnect il protocollo di rete User Datagram Protocol (UDP) su una configurazione Gigabit Ethernet, garantendo maggiore velocità di scambio pacchetti. Oracle Clusterware si occupa di gestire la topologia dei nodi partecipanti al cluster e di prevenire la sindrome dello split brain in cui due o più istanze registrate nel cluster cercano di prendere il controllo del database, caso che può capitare nelle configurazioni cluster attivo/passivo oppure quando sulla rete di interconnect si verifica una interruzione a livello di comunicazione. L alta affidabilità è garantita dall architettura Oracle Clusterware tramite il riavvio automatico dei servizi bloccati o del nodo caduto. In ambito Oracle RAC tutti i processi propri di Oracle RDBMS sono sotto il controllo di Oracle Clusterware. Inoltre, grazie alle API messe a disposizione da Oracle Clusterware, è possibile registrare come servizi del cluster anche altri componenti applicativi che non siano Oracle quali LDAP, http server, applicativi custom. Componenti Oracle Clusterware Le componenti che governano Oracle Clusterware servono, oltre che a mantenere viva l architettura, a garantire un canale di comunicazione attraverso tutti gli strati del cluster di tutte le istanze appartenenti a tale architettura, mantenendo la stessa configurazione e lo stesso ambiente a livello di database. Inoltre tali processi costituiscono il link reale tra le componenti in alta affidabilità di Oracle Clusterware ed il database stesso, monitorando ogni operazione di gestione del database. Di seguito una serie di funzioni svolte dai principali componenti di Oracle Clusterware su piattaforme Unix e Linux. Cluster Synchronization Services (CSS): gestisce la configurazione del cluster verificando quali sono i nodi del cluster e notificando loro eventuali aggiunte o dismissioni di server dalla configurazione cluster. Se si utilizzano strati software cluster di terse parti, CSS si occupa di gestire l interfaccia tra questo per gestire le adesioni di nuovi nodi al cluster. Cluster Ready Services (CRS): è il processo primario incaricato di gestire tutte le operazioni in alta affidabilità all interno del cluster. Tutto ciò che viene gestito da CRS viene identificato come risorsa cluster. Come risorse registrabili ritroviamo: i database, le istanza, i servizi, i listerner, i virtual IP, i processi applicativi e tutto ciò che possa essere attivato sotto cluster tramite le API Oracle Pagina 5 di 11

6 Clusterware. Per la gestione delle risorse, CRS si basa sulle informazioni di configurazione registrate nel file OCR. Le operazioni svolte da CRS sono: avvio, stop e monitoraggio delle situazioni di failover. Ad ogni cambio di stato del cluster, CRS genera degli eventi; ove Oracle RAC è installato e configurato, CRS gestisce e controlla le istanze ed in caso di failure automaticamente riavvia il nodo in fault con cinque tentativi, dopo i quali di default mantiene chiusa la risorsa. Event Management (EVM): è il processo che pubblica gli eventi emessi da CRS. Oracle Notification Service (ONS): gestisce la pubblicazione e la notifica degli eventi in configurazione Fast Application Notification (FAN). RACG: è una estensione del software di Clusterware creato a supporto delle risorse specifiche Oracle ed esegue procedure personalizzate per la gestione degli eventi FAN. Process Monitor Daemon (OPROCD): E un processo residente in memoria nato per controllare l andamento del carico di I/O. A seconda del carico presente sulla macchina OPROCD può fermare e riavviare processi ed in caso di tempi di risposta elevati, può decidere addirittura di resettare la CPU e riavviare il nodo. Questo accade solitamente quando si hanno discrepanze a livello di interconnect di rete tra i nodi del cluster o su piattaforme linux, quando il demone di Hangcheck Timer rivela situazioni di hang su ino dei nodi del cluster. La seguente tabella mostra una mappa dei processi reali presenti sui sistemi operativi Linux/Unix associati alle componenti Cluterware appena elencate, in cui viene indicato se tale processo deve girare come utente root o come utente oracle di sistema operativo. Componenti Oracle Clusterware Process Monitor Daemon RACG Oracle Notification Service (ONS) Event Manager Cluster Ready Cluster Synchronization Services Processi Linux/Unix oprocd (r) racgmain, racgimon(o) Ons(o) evmd (r), evmd.bin(o), evmlogger(o) crsd.bin (r) init.cssd (r), ocssd (r), ocssd.bin(o) L architettura RAC Questi processi sono presenti solo ed esclusivamente sui sistemi che non usano software di cluster di terze parti. Oracle RAC database è un database logico o fisico in ottica shared-everything in quanto tutti i datafiles, controlfiles, pfiles e redolog files devono risiedere su uno storage condiviso accessibile da tutte le istanze appartenenti alla configurazione RAC. Oltre ad essere attestati su una rete locale LAN(Local Area Network), tutte le istanze devono condividere ed utilizzare la stessa rete di interconnect privata, utilizzata da Oracle Clusterware. L architettura RAC differisce da una architettura Single-instance in quanto ogni istanza definita all interno del cluster deve avere: almeno un gruppo di redolog privato per ogni istanza una tablespace di UNDO specifica per ogni istanza File system e Volume Manager Essendo Oracle RAC una architettura Shared-Everything anche lo storage dovrà sottostare a tale logica. Le architetture cluster-aware supportate da Oracle RAC per la gestione dello storage sono: Automatic Storage Management(ASM), una feature disponibile a partire dalla versione Oracle 10g, per la gestione automatica dello storage destinato ai database Oracle. Dalla versione 11g è inclusa nel software Oracle Database. Può essere utilizzata sia per installazioni single-instance che RAC-instance con ottime performance in quanto gestisce la comunicazione tra database e storage tramite async I/O direttamente, senza nessuno strato software aggiuntivo, distribuendo il carico di I/O attraverso le risorse disponibili ed in maniera del tutto trasparente. Cluster Volume Manager, software di gestione clustered file-system che soddisfano i requisiti di certificazione Oracle. Oracle Cluster File System (OCFS-OCFS2), è il software di gestione dei clustered file system disponibile sulle piattaforme Linux e Windows, certificato per la piattaforma Oracle RAC. Network File system(nas), anche in questo caso viene supportato il file system condiviso a livello di rete purché appartenente alla matrice di certificazione Oracle Pagina 6 di 11

7 Raw devices, in questo caso i device definiti a basso livello dovranno essere definiti in modalità statica a livello di sistema operativo e poi condivisi da tutte le istanze Oracle con particolari accorgimenti, senza possibilità di modificarne le dimensioni. Virtual Internet Protocol (VIP) Tutti i nodi registrati in una architettura Oracle RAC devono essere connessi ad una Local Area Network(LAN) affiché applicazioni ed utenti possano connettersi al database. L accesso al DB può avvenire tramite indirizzi IP di default o tramite indirizzi definiti in Virtual Internet Protocol ovvero attraverso indirizzi virtuali con i quali è possibile gestire l alta affidabilità il load balancing ed il transparent application failover. E assolutamente proibito utilizzare la rete di interconnect privata in quanto si andrebbe a ledere il meccanismo di Cache Fusion. Gli indirizzi IP virtuali, assegnati uno ad ogni nodo del cluster, sono indirizzi liberi, appartenenti alla stessa subnet della LAN sotto cui è attestato il cluster. Se un nodo cade, il virtual IP viene riattivato su uno degli altri nodi up, per prendere in carico tutte le richieste in attesa di connettersi al database, senza dover attendere i tempi di attesa relativi al network timeouts. Cache Fusion Technology L architettura RAC prevede l esistenza di un unico database condiviso tra due o più istanze, ciscuna delle quali è costituita da strutture di memoria e processi di background identiche a quelle presenti nelle configurazioni in single instance, a cui si aggiungono processi di interconnessione e gestione del meccanismo di Cache Fusion. Ogni singola istanza appartenente ad una configurazione Oracle RAC è identica e vede il sistema nel suo complesso come una istanza unica. Ogni istanza è dotata di una propria area di memoria System Global Area(SGA), fisicamente residente sul singolo nodo, la quale viene condivisa tramite la tecnologia Cache Fusion, andando a costituire un unica area di memoria. La dimensione della SGA richiesta ad ogni istanza appartenente ad una architettura RAC deve essere necessariamente maggiore rispetto a quella che avrebbe se fosse in configurazione single-instance in quanto deve essere gestito tutto il meccanismo di condivisione dei blocchi Oracle. L architettura Cache Fusion utilizza i due processi Global Cache Service(GCS) e Global Enqueue Service(GES) per la gestione dello stato di ciascun datafile e ciascun blocco Oracle, andandoli a registrare nella Global Resource Directory(GRD), struttura distribuita tra tutte le istanze attive che effettivamente viene mantenuta nella SGA locale, andando ad occuparne una parte. Una volta che un blocco Oracle viene acceduto da una istanza, questo è mantenuto nella cache locale ma ogni altra istanza del cluster può richiederne l accesso in lettura o modifica, richiedendo una immagine consistente del blocco stesso dall area di memoria e non da disco, Cache fusion si occuperà infatti di spostare il blocco richiesto tra le istanze utilizzando la rete di interconnect privata e rendendo lo scambio di informazioni molto più veloce e flessibile. Oracle Cache Fusion viene supportata da processi di background e da particolari meccanismi di coordinamento e condivisione delle risorse, come descritto di seguito: Processi background RAC La coordinazione tra le istanze multiple configurate nel RAC è garantita dalla presenza dei seguenti processi di background, caratteristici delle istanze Oracle in configurazione RAC: LMON: Global Enqueue Service Monitor ha il compito di controllare e gestire l intero cluster in termini di code di richieste e di risorse. Si occupa inoltre di gestire le istanze, la caduta dei processi e relativa recovery per il Global Cache Service. LMD: Globak Enqueue Service Daemon ha il compito di coordinare le richieste aperte sul database, organizzando delle code di attesa e di lock. LMD si occupa inoltre di captare e gestire le situazioni di deadlock e di richieste remote accodate. LMSn: Lock Manager Server process: sono diversi processi(fino a 10) che concorrono alla realizzazione della Global Cache Service(GCS). Il numero di processi attivati dipende dalla quantità di messaggi scambiati tra i nodi del cluster.questi processi gestiscono le comunicazioni bloccate dai siti remoti, operando sulle richieste di risorse e sulle operazioni cross-instance sulle risorse condivise oppure creando e mantenendo una lista di oggetti invalidi bloccati di cui dovrà essere fatta una recovery. Infine a fronte di una situazione di deadlock detection, si prenderà carico di risolvere la contesa. LCK: E il processo incaricato di gestire le trasmissioni delle informazioni connesse alle global enqueue requests tra istanze DIAG(Diagnosability Daemon): Verifica lo stato di salute delle istanze catturando i dati necessari al processo di failure da attivare a livello di istanza. Coordinamento delle risorse condivise L architettura RAC è nata per consentire l accesso concorrente in lettura e modifica di risorse condivise da diverse istanze, su un unico database. Questo implica che le richieste di accesso alle risorse cluster come i blocchi dati e le code debbano essere sincronizzate e coordinate. Sincronizzazione Il coordinamento delle risorse condivise all interno della fused cache è chiamata Syncronization. Tale compito costa molte risorse e per garantire una elevata performance, i processi di gestione richiesti vengono divisi sulle singole istanze, in questo modo la reale sincronizzazione è molto blanda. Minore è l attività di sincronizzazione richiesta e maggiori Pagina 7 di 11

8 sono le performance garantite dall architettura RAC in quanto tutte le attività di coordinamento avvengono a livello di scambio informazione via interconnect e risultano molto pesanti. Per questo motivo, è importante ridurre sia gli accessi al disco che la richiesta di blocchi presenti in cache remote, prediligendo l accesso alla local cache, solo in questo modo si riduce notevolmente l overhead legato alla sincronizzazione. Global Cache Service: Modi e Ruoli associati alle risorse Essendo la base dati condivisa tra le diverse istanze, il traffico dei blocchi dati tra queste è elevato e lo stesso blocco potrebbe anche essere presente contemporaneamente in più di una SGA locale con immagini diverse. Il resource Mode è una modalità di accesso concorrente definita sulle risorse del cluster in cui vengono stabiliti esattamente i diritti che ciascuna istanza definita nel cluster possiede sulle risorse stesse. Per GCS viene definita risorsa il semplice blocco dati e può essere trattato in modalità differente a seconda di come l istanza debba agire sul blocco, modificando o interrogandolo. I modi definiti in GCS sono i seguenti: Null (N) mode: indica che non ci sono diritti di accesso sulla risorsa instanziata ed è normalmente utilizzato per marcare la risorsa anche se non attivamente utilizzata. Shared (S) mode: la risorsa interessata non è modificabile da altre sessioni ma è accessibile in modalità shared Exclusive (X) mode: questa modalità garantisce l accesso alla risorsa in modalità esclusiva, per cui nessuna altra istanza può accedervi in modifica. Se altre istanze richiedono l accesso in lettura del blocco soggetto alla modalità exclusive, GCS ne fornirà una immagine consistente a prima della modifica. Questo meccanismo è stato adottato per garantire l integrità dei dati ed evitare situazione di corruzione dei blocchi Oracle. Inoltre le risorse istanziate dal GCS sono soggette alla politica dei ruoli mutuamente esclusiva di global role e local role Local Role: finché un blocco viene letto localmente dall istanza che lo sta gestendo e nessuna altra istanza lo legge, allora il blocco viene gestito localmente e gli viene assegnato il ruolo locale. Global Role: una volta anche il blocco viene modificato localmente da una istanza e trasmesso alla SGA locale di altre istanze del RAC, allora viene gestito globalmente e gli viene assegnato il ruolo globale. Normalmente i ruoli ed i modi sono contemporaneamente assegnati ai blocchi Oracle per governare in maniera consistente la concorrenza di accesso ai dati. Utility Cluster Verification (CVU) Nelle nuove versioni Oracle RAC 10g, viene rilasciata assieme al software Oracle Clusterware, una utility per verificare l ambiente su cui dovrà essere installato Oracle Clusterware ed Oracle RAC prima e per verificarne l effettiva installazione e configurazione, dopo. Viene quindi generato un report di validazione dell ambiente atto ad eliminare le possibili situazioni di errore durante la fase di installazione. L utility può anche essere impiegata per la validazione dell intero sistema RAC in produzione. CVU può essere invocata sia da riga comando che tramite Oracle Universal Installer. Il software è disponibile per i seguenti sistemi operativi: Linux, Solaris, HP, IBM, Windows. Applicazioni RAC su sistemi a grande distanza Si tratta di configurazioni in alta affidabilità in cui i nodi del cluster risiedono in location distanti tra loro. La soluzione RAC, oltre a coprire la tematica dell alta affidabilità, in questo caso offre un sistema velocemente disponibile in caso di failure del sito. Ovviamente un sistema RAC su distanze elevate soffre dei tempi di latenza legati alla rete per cui è importantissimo capire dove è utile realizzare un servizio di questo tipo. A causa dei tempi di latenza legati alla distanza, un sistema RAC su grandi distanze richiede che le location ove sono ubicati i nodi del cluster distino meno di 100 KM tra di loro. Inoltre presuppone che la cablatura di una rete privata tra i siti remoti sia già stata completata, non dovendo farsi carico di ulteriori costi hardware. Questo tipo di configurazione però non sempre soddisfa tutti i prerequisiti necessari per un sito di Disaster Recovery completo, infatti la separazione dei siti ove collocare i server previene i disastri localizzati ma non quelli che interssano grandi aree, superiori quindi ai 100 km di distanza. Inoltre questa configurazione non può far fronte ai casi di corruzione di dati o perdita del sottosistema dischi condiviso. Extended Distance Cluster richiede una attenzione ed una complessità superiore alla tenologia RAC locale per cui il layout della struttura nel suo complesso e del sottosistema dischi condiviso è estermamente delicato. Oracle raccomanda l utilizzo di Automatic Storage Management per questa soluzione. La soluzione ottimale è fornita dall integrazione Oracle RAC con Oracle Data Guard, chiamata anche Oracle Active Data Guard con cui si ottiene la configurazione in alta affidabilità e full Disaster Recovery, senza vincoli di distanze fisiche tra i siti di DR. Amministrazione Oracle RAC L installazione, configurazione e gestione di Oracle RAC può essere gestita da un singolo nodo, dal quale è possibile raggiungere tutti gli altri nodi registrati nel cluster ed utilizzare le utility Oracle come Oracle Universal Installer(OUI), Data Base Configuration Assistant(DBCA), Data Base Upgrade Assistant(DBUA), Network Configuration Assistant(NETCA) e l interfaccia a riga di comando SRVCTL. Pagina 8 di 11

9 Un ulteriore strumento utile per la manutenzione e l amministrazione dei sistemi RAC è Oracle Enterprise Manager. Enterprise Manager(OEM) e RAC L interfaccia grafica messa a disposizione da Oracle per la gestione dei database single instance e RAC-instance è Enterprise Manager Database Control. La GUI è configurabile ed installabile automaticamente durante la creazione del database in RAC con la DBCA. Nel caso in cui invece fosse già installato un Grid Control per la gestione centralizzata con Enterprise Manager di tutti i database, basta installare l agente sui nodi fisici del RAC, attivarli e registrarli nel repository centralizzato da cui poter gestire l intera infrastruttura RAC. Le attività che si possono fare dalla pagina di manutenzione del Cluster sono: Visione della topologia in generale del cluster e dello stato di ciascun membro Analisi dettagliata dei messaggi di allarmistica generati sulle istanze Impostare le soglie d allarme per la generazione degli allarmi sulle istanze e sulla base dati Comparazione delle metriche sulle performance raccolte sulle singole istanze per identificare eventuali punti critici o situazioni d allarme Visionare le statistiche raccolte sulle memory cache estrapolando i dati necessari per analizzare il comportamento complessivo della Cache Fusion Amministrazione delle istanze ed attività di gestione ordinaria: start/stop, backup & recovery Performance tuning Dalla versione Oracle 10gR2 in OEM Grid control è inclusa una utility che converte in automatico una single instance in una configurazione RAC. Inoltre è possibile conservare all interno di OEM una Gold Image di una installazione completa di Oracle Clusterware ed Oracle RAC e successivamente clonarla in una nuova. Questa operazione può essere utile in caso si estensione del cluster con aggiunta di nuovi nodi, per cui basta clonare una installazione già operativa e personalizzarla ad-hoc sul nuovo nodo. Per sistemi Linux è possibile infine avere una immagine completa di sistema operativo, OEM agent, Oracle Cluster ed Oracle Database con RAC Clusters da esportare ed installare su sistemi hardware completamente da configurare. Rolling Patch application Oracle supporta l applicazione delle patch software sui nodi del cluster RAC, in modo progressivo senza tempi di downtime del servizio, in quanto l aggiornamento avviene un nodo alla volta mentre gli altri nodi del cluster rimangono attivi ed operanti. Affinché questo avvenga è necessario che ciascuna ORACLE_HOME di ciascun nodo sia separata e non condivisa. A seconda del tipo di aggiornamento, la patch verrà identificata come da installare per l upgrade in single-instance o RAC. Le patch che richiedono modifiche alle strutture condivise o modifiche ai contenuti del database non vengono applicate con questa logica. Inoltre solo patch singole possono essere applicate nodo per nodo, i patch-set non possono essere applicate se non fermando l intero sistema. Tutti gli aggiornamenti al software Oracle Clusterware possono essere applicati in maniera progressiva, nodo per nodo. Rolling Release Upgrade Support Oracle Clusterware supporta i processi di aggiornamento software, nodo per nodo, senza mettere fuori uso il cluster e, di conseguenza l intera architettura RAC, garantendo quindi una continuità di servizio 24x7 al ciclo applicativo. Una volta terminata l aggiornamento di Oracle Automatic Storage Management (ASM) alla versione 11g, allora puoi anche procedere all upgrade dell intero sistema. Oracle RAC 11g supporta il database software upgrade(dalla versione Oracle Database 10gR1 in avanti), in modalità progressiva, fino ad avere un downtime legato al database quasi prossimo allo 0, utilizzando Data Guard SQL Apply, una modalità di allineamento base dati tra due siti remoti che si basa sulla tecnologia Oracle Data Guard, in configurazione logical standby database. La fase di upgrade prevede l aggiornamento del logical standby database alla nuova release che funzionerà con una configurazione ibrida, per poter testare e validare il database migrato e, una volta validato questo ambiente, sarà possibile aggiornare anche l istanza primaria. Nel caso in cui i test sull istanza secondaria fallissero, l upgrade verrebbe annullata con il downgrade del sistema, senza perdita dei dati. Per avere un ulteriore livello di protezione dati durante lo svolgimento di questi steps, sarebbe utile attivare un secondo standby database. L utilizzo della tecnologia Data Guard riduce la finestra di manutenzione necessaria per tutte le attività di manutenzione amministrative, mantenendo il livello di servizio 24x7. Gestione del carico di lavoro RAC La tecnologia RAC prevede venga gestito in maniera molto oculata la distribuzione del carico di lavoro sui diversi nodi del cluster. Pagina 9 di 11

10 Per garantire l uniformità vengono impiegate tecnologie avanzate che consentono di mantenere carichi di lavoro adeguati ed omogenei, garantendo l alta affidabilità Services La distribuzione del carico di lavoro nella tecnologia RAC si basa sui SERVICES, feature messa a disposizione da Oracle Database. L entità SERVIZIO serve a nascondere all utente finale o all applicativo, la complessità dell architettura RAC, fornendo una immagine complessiva del sistema unica, astratta dallo strato architetturale. Normalmente nelle configurazioni single-instance al servizio viene associata la connection string da fornire a SQL*NET per collegarsi in maniera univoca al database. In Oracle 11g è possibile definire fino a 100 servizi differenti per connettersi ad un unico database. In questo modo è possibile associare a ciascuna applicazione un servizio differente anche se puntano tutte alla stessa base dati, però è possibile attivare i servizi in base alle esigenze, ai livelli di servizio ed alle priorità applicative. Integrando i Servizi con Oracle Resource Manager è possibile associare a ciascun consumer group definito all interno del DB e quindi a ciascun servizio, delle classi di utilizzo di risorse, solitamente utilizzo di CPU. In questo modo ad esempio si può assegnare ad un servizio il consumer group dei batch e limitarne l utilizzo di CPU durante il giorno, per poi invece riaprirne l utilizzo la notte. Con Oracle RAC 11g una query parallela lanciata all interno di un nodo può essere limitata all istanza stessa se il servizio su cui è lanciata la query è attivo. Un servizio può essere aperto su una o più istanze e ciascuna istanza può supportare uno o più servizi. Nel momento in cui si verificasse un failure su un nodo del cluster, tutti i servizi che vi erano attestati verrebbero automaticamente ripristinati sui nodi restanti. Quando poi l istanza venisse ripristinata, tutti i servizi non attivi verrebbero riattivati in automatico. Connection Load Balancing La logica di load balancing prevede che le connessioni aperte a livello client vengano distribuite in maniera uniforme, tramite i servizi definiti a livello di Oracle Net Services, su tutti i nodi attivi di Oracle RAC. Questa modalità di connessione bilanciata è realizzata definendo a livello client una lista di server all interno della connection string Oracle. Dal lato server, la gestione del bilanciamento delle connessioni è gestita dal processo di LISTENER il quale, su ogni nodo del Cluster, è configurato in modo tale che veda e conosca tutte le altre istanze presenti ed i servizi associati. A seconda del carico di lavoro presente sui nodi e dello scopo associato a ciascun servizio definito, il processo di LISTENER sceglie su quale istanza dirottare la richiesta di apertura connessione derivante dal client. Fast Application Notification(FAN) Con questa tecnologia si facilita l integrazione tra lo strato applicativo e lo strato RAC database. In questo modo, istante per istante le applicazioni attestate sul RAC sono a conoscenza della configurazione reale del cluster per cui le connessioni applicative verranno aperte solo verso nodi attivi. Il frame work di high availability sottostante il RAC si preoccuperà di avvisare lo strato FAN non appena si verifichi un cambiamento nella configurazione del cluster. In presenza di cadute di sistema, i fermi applicativi sono minimizzati in quanto le nuove connessioni verrano aperte verso le sole istanze attive mentre le transazioni in corso vengono interrotte restituendo un messaggio di errore all applicazione. L aggiunta o l avvio di un nuovo nodo del cluster notifica l evento alle application, le quali si avvarranno delle nuove risorse disponibili sul sistema. Oracle JDBC, ODP.NET e gli OCI client sono driver certificati in configurazione FAN. Load Balancing Advisory E un processo di raccolta statistiche relative al carico di lavoro presente sul RAC, alla distribuzione delle connessioni ed alla configurazione nel suo complesso. Tutte le informazioni raccolte sono pubblicate da Automatic Workload Repository e distribuite alle applicazioni tramite FAN favorendo quindi una equa distribuzione dei carichi di lavoro a fronte di nuove connessioni applicative. La maggior parte delle connessioni utilizza un algoritmo random di round robin per decidere verso quale pool di nodi aprire la nuova connessione. Grazie all impiego del load Balancing Advisor, la tecnologia FAN individuerà la migliore configurazione di connessione disponibile in quel momento. Nuove feature ed utility introdotte in 11gR2 Dalla release 2 di Oracle RDBMS 11g sono state introdotte le seguenti novità: OCR Il file Oracle Cluster Registry di Oracle Clusterware, che fino ad ora poteva risiedere solo su file system, ora può essere registrato anche nei dischi definiti all interno dell ASM. Oracle raccomanda di spostarli al termine della procedura di upgrade alla nuova release in quanto lo spostamento non viene gestito in modalità automatica. I raw device sono ancora supportati solo ed esclusivamente per i file già esistenti. Si possono riservare fino a 5 location distinte e su dischi fisici diversi per posizionare i file di OCR mirrorati. I comandi da eseguire per l aggiunta ad ASM e la rimozione ad esempio da raw device sono: ocrconfig add +DATA1 ocrconfig delete /dev/raw/raw1 Pagina 10 di 11

11 CRS Il voting file di Oracle Clusterware, che fino ad ora poteva risiedere solo su file system, ora può essere registrato anche nei dischi definiti all interno dell ASM. Oracle raccomanda di spostarli al termine della procedura di upgrade alla nuova release in quanto lo spostamento non viene gestito in modalità automatica. I raw device sono ancora supportati solo ed esclusivamente per i file già esistenti. La ridondanza del file è determinata dalla policy di ridondanza propria del disk group di ASM sotto cui è registrato il voting disk, per cui se viene definito External esiste 1 solo voting disk il quale si presuppone venga ridondato esternamente ad ASM, per cui a livello di Storage; se viene definito Normal, questo viene ridondato su 3 file e 3 failure groups e se viene definito High, sarà ridondato su 5 file ed almeno 3 failure groups. Il comando necessario per lo spostamento può essere dato da uno qualsiasi dei nodi del cluster: crsctl replace votingdisk +DATA ASM Cluster File System(ACFS) ACFS può essere usato per ORACLE_HOME condivise e non su infrastrutture GRID oppure per tutte le applicazioni cluster. ASM file system viene creato su volumi definiti direttamente in ASM. I volumi di ASM sono a loro volta definiti su Disk Group ASM, purché abbiano compatibilità 11.2 o maggiore. La gestione delle istanze ASM prevede nuovi comandi per l utility asmcmd, la nuova utility asmca grafica per la creazione del file system ASM e la connessione diretta tramite sqlplus connect as /sysasm. Cluster Health Monitor E stato introdotto un nuovo demone che raccoglie le informazioni relative al carico di sistema, tracciando per ciascun nodo tutte le informazioni relative al consumo di risorse a livello di S.O e le memorizza in un database Berkeley. L installazione avviene facilmente tramite una interfaccia GUI su ogni nodo del cluster ed è attualmente disponibile per Linux e Windows, scaricandolo da OTN. Il demone diventa di primaria importanza per la diagnosi da fare a fronte di problemi come le evictions, in precedenza era conosciuto con il nome di IPD/OS: Instantaneous Problem Detector for Clusters Perché scegliere Oracle RAC 11g Conclusioni I principali benefici offerti da questa architettura sono: 1. High Availability: è una soluzione nata per l alta affidabilità in quanto si appoggia alla logica cluster estesa però non solo allo strato hardware ma anche alla sfera applicativa 2. Reliability: l affidabilità dei database Oracle in generale è estesa alle soluzioni RAC in quanto viene eliminato il problema legato al single point of failure. 3. Recoverability: grazie alle configurazioni Fast Application Configuration, Fast Connection Failover e Transparent Application Failover la perdita di una istanza cluster attiva un processo di recover automatica del tutto trasparente alle utenze connesse, per le quali non è necessario riconnettersi all applicativo. 4. Scalability: a fronte di nuove esigenze in termini di capacità di calcolo, RAC offre una tecnologia scalabile in cui viene riutilizzato tutto il parco macchine precedentemente installato, andando ad estenderlo con ulteriori server, adeguandosi rapidamente e con un basso tempo di disservizio. Oracle RAC è stato introdotto per realizzare progetti in alta affidabilità e scalabilità, fornendo configurazioni tecnologiche atte a far fronte a situazioni di failure hardware e software. Tramite la tecnologia RAC viene garantita la continuità d accesso ai dati, la possibilità di far crescere o decrescere la piattaforma in base alle variazioni delle esigenze applicative e di business, in maniera del tutto trasparente alle applicazioni esistenti. La gestione del servizio in alta affidabilità risulta essere più semplice, molto meno onerosa e costosa per cui contribuisce a ridurre il costo totale del progetto. Oracle RAC è una tecnologia utilizzata ovunque, portabile su qualsiasi piattaforma e su qualsiasi applicativo. Pagina 11 di 11

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