Oracle10g与网格计算.doc

Oracle 10g与网格计算【摘要】：网格计算已经成为如今IT业内出现频率最高的词汇之一。它的建立就是为实现IT系统内资源的共享与调配，提高资源利用率和计算机的使用效能。现在它已经不像人们所想象的那样仅仅停留在科学研究阶段，它已经被广泛应用在商业用途上。Oracle 10g就是支持网格计算的一类商业服务软件。本文将详细介绍网格计算以及Oracle 10g中网格计算的特性，并以高校为背景阐述了网格计算在高校应用中的前景。【关键字】：网格计算，Oracle 10g，高校信息化建设1、引言在信息飞速发展的时代，业务需求也在不断的扩大，服务器的硬件资源变得相对的短缺。在企业内部通常会有这样一种情况，每个月会有那么几天服务器的客户端请求量加大，业务量比较繁重，服务器负载出现峰值。此时服务器就显得不能满足需要了。为此，企业的IT部门为其添置一台服务器作数据库集群，虽然能满足负载高峰期的需求了，可是在平时这台服务器发挥的效能却常常达不到50。这就造成了资源的浪费。据调查，现在企业的所有设备中，资料存储量只使用了50，CPU计算能力平均只发挥了1520。因此，如何提高企业资源的利用率，如何最大的发挥服务器的计算能力，成为研究的关键。网格计算的出现使这个问题得到了解决，他通过网络集群的方式，最大程度的利用各节点的空闲资源，发挥集群服务器的整体效能，节省了系统资源浪费，提高了投资回报率，是对投资者的有效保护。2、高校IT系统现状就一个成熟的高校IT信息环境而言，根据业务需要，它应该包含各种各样的业务系统，例如：教务系统、人事系统、财务系统等。这些系统可能使用Windows、Unix或Linux等操作系统，后端数据库服务器可能搭配Oracle、DB2、SQL Server等。针对每套系统我们可能会使用独立的软硬件设备或服务器，这些系统也拥有相应的管理和开发团队。这种规划方式往往造成资源的重复投资，造成了资源的浪费。同时，每个系统都拥有自己的业务系统和应用服务，彼此相互独立，这就造就了所谓的信息孤岛，各系统之间不能相互通信，产生数据的不一致性。作为IT管理部门所面临的不再是开发或维护一个系统，而是要有效的降低IT系统得支出，并有效地利用每一份资源。于是我们提出了按需计算（Computing On Demand）的理念。按需计算就是按照使用者的需求，合理分配系统资源，以达到使用者目的的工作方式。简言之即是“针对使用者的真正需求，提供所需要的服务”。这就像在家里用电一样，如果想看电视只需要插上电源打开电视即可，你不用关心是哪台发电站给你供的电，只需要有一个插座就可以了。如果用电的需求量增多的话，可以申请换个更大的电表，而电力公司只需要提高电厂产量或者新建一个电厂即可。这种理念正符合了学校发展的需要，学校需要建立一个“中央发电站”，而不是每个部门自己分别建立自己的“发电站”。我们可以采用两种方法：1. 建立一个核电站，即企业建立一个拥有强大处理能力的超级计算机。学校将其所有应用以及数据库都放在这台超级计算机内，实现数据中心，业务处理中心。2. 利用“网格计算”将一系列的小型服务器与应用系统结合起来，构成一个大型的计算网络而一系列的发电站就是指建立一个数据库服务器集群。（即相当于建设一系列的发电站，形成电力网）很明显，最理想的实现方式是第一种方法，因为其管理简单，维护成本较低，但是，实际中第一种方法会遇到很多困难。首先，服务器成本很高，能满足所有应用及数据存储的大型计算机的软硬件建设成本会高的惊人。其次，实际中各种应用的平台并不统一，有基于Windows平台开发的，也有基于Linux平台开发的应用，要将它们集成与一台计算机中，难度较大。因此，网格计算越来越受到大型企业的重视。因此，对于高校来讲，利用网格计算搭建大型计算网络，从而实现数据中心。3、网格计算网格计算的概念：所谓网格计算，是指在逻辑上将接入网络的多台计算机作为一台计算机使用，通过提高各台计算机的使用效率，使其整体的处理能力大大提高，甚至可以与超级计算机相媲美。在网格计算模式下，系统可以自动向每台计算机分配处理任务。如果其中一台计算机出现故障，其它的计算机可以自动替代它并继续进行处理。网格计算的实质就是集中利用分散的IT资源。网格计算可以很大程度上的降低计算机成本，扩展计算机资源的可用性，提高产量，提高产品质量。网格计算最根本的思想就是将计算效能比作电力网，作为网格计算的客户端，你不需要知道你的数据是从何而来，你的计算是在哪台计算机上实现的。你只需要在你需要计算的时候从计算机网络中获取即可。而作为服务器端，网格计算将所有的计算机可利用资源统一管理，动态调配，从而在一定的时间内获得更好的效能，提高系统资源利用率。4、Oracle 10g 中的网格计算Oracle 10g中的g就是指Grid，这一版本的Oracle全面支持网格计算。他的产品有Oracle数据库服务器（Oracle DB Server 10g），Oracle应用服务器（Oracle Application Server 10g）。具体到对网格的支持可以分为存储网格、数据网格、应用网格、网格控制。下面我们来介绍一下Oracle 10g的一些管理特性：4.1 最佳的资源分配利用“企业网格计算”可以构建一个大型服务器群组，它可以将服务器资源动态的分配给各种应用系统。严格来讲，动态资源分配并不能给企业整体计算效能带来显著提升（因为整体服务器硬件架构和数量并没有改变），但是对于个别应用来说却是有极大的帮助。因为负载较高的应用程序可以根据需要获取较高的系统资源。在Oracle 10g的网格计算环境中，动态资源分配是通过Real Application Clusters（RAC）来实现的。RAC是一个丛集技术，它可以动态延伸丛集服务器的应用程序负载量。Oracle 10g的“自动服务提供”（Automatic Service Provisioning）和整合式丛集软件将使服务器丛集管理更加简单。“自动服务提供”会根据负载情况自动分配或释放服务器系统资源。一个客户端请求也会自动分配至一个负载较低的服务器；如果某台服务器出现故障当机，其它服务器也会自动重新分配资源，而对于使用者来说，他面对的是一个整体的服务群组，他不需要知道具体是哪台服务器提供的服务，因此对于他而言他的请求是不会受某台服务器的故障而受到影响的。另外企业可以在不需要停机的情况下将新的服务器添加进RAC，或是从RAC中移出部分服务器。RAC绝佳的丛集管理机制正是“企业网格计算”中不可或缺的一部分。4.2 提供安全的资料防护Oracle l0g提供非常强大的资料防护机制，可以缩短数据库服务器的停机时间。Oracle l0g特别重视“非计划性停机”(unplanned downtime)问题，例如资料毁损或是计算机硬件故障。针对这一点，RAC会自动侦测出企业网格内因故停摆的节点，进行错误移转程序，然后重新分配计算资源。在Oracle l0g数据库中，ASM (Automatic Storage Management)允许你利用大量成本低廉的硬盘来进行备份，在发生任何形式的资料毁损时迅速予以复原。除了资料本身可能遭受硬件故障而毁损以外，“人为错误”也是资料毁损的主要原因之一(例如不小心删除一个重要表格或其资料)。此时Oracle l0g的“资料回溯”(flashback)机制将允许DBA执行资料列层级、表格层级、交易层级，甚至数据库层级的“时间点复原”(point-in-time recovery)程序。对于数据库与储存装置之间的IO动作，HARD(Hardware Assisted Resilient Data)可以确保资料传送过程的正确性(HARD是由Oracle9i R2所提出)。此外，DBA可以利用成本较低的磁盘来执行“渐进式备份”，缩短备份与还原动作所需时间(与传统磁带式备份互相比较) 如果考虑整个Oracle数据库的可用性，DBA可利用Data Guard(Oracle8i)来维护另一个备份数据库。Oracle 10g的Data Guard则提供更严谨的数据压缩与加密机制。这些资料防护措施确实能够减少“非计划性停机”的可能性。某些数据库管理工作则与“计划性停机”有关，例如大型表格的重整，或是建立大量的索引。Oracle 10g的“线上表格重新定义”(Online Table Redefinition，由Oracle9i所提出)允许DBA在不影响使用者的情况下重新定义表格结构或是重建索引，既有的预存程序也不会受到影响。4.3 易于管理在维护一个Oracle数据库系统时，数据库管理的成本往往居高不下。平心而论，Oracle数据库的管理门槛还是太高，这些管理成本除了软硬件升级与维护支出，也包含DBA定期接受教育训练的费用。针对这一点，Oracle 10g大幅简化部署与管理数据库的复杂性。Oracle 10g的安装程序会自动检查服务器的磁盘空间、内存容量、CPU等级、操作系统与修正程序版本是否符合安装需求，以减少安装过程可能发生的问题。在Oracle 10g的数据库中，起始参数(initialization)的数量也减少许多。举例来说，DBA只要透过两个起始参数就可以控制整个数据库的内存大小：PGA与SGA。在之前的版本中，Oracle数据库向来赋予DBA极高的控制能力，DBA可以根据不同的环境来设定各种起始参数。因此DBA除了要牢记每个起始参数的用途，还要知道其合理设定值为何。这也是Oracle学习曲线如此陡峭的原因之一。在大多数情况下，Oracle 10g DBA需要设定的起始参数不会超过30个。对于Oracle DBA来说，这的确是一个好消息。此外，Oracle10g也提供更先进的“自动空间管理”与“线上区段调整”机制，可以有效减少磁盘碎裂的问题。在数据库运作过程中，Oracle 10g会自动执行效能诊断，并产生适当的调校建议报告。Oracle 1 0g的AWR(Automatic Workload Repository)会定期纪录服务器的活动情况；这些纪录将交给ADDM (Automatic Database Diagnostic Monitor)分析。举例来说，ADDM会找出执行频率最高(或是占用最多系统资源)的SQL叙述句，然后将这些SQL叙述句传送给SQL Tuning Advisor。SQL Tuning Advisor会根据SQL叙述句的实际执行情况提出最适当的调校建议，并且告诉您调校之后的效能提升百分比。由此可知，ADDM与SQL Tuning Advisor已经将艰深的SQL调校技巧融入数据库核心引擎，不但可以降低DBA调校应用程序的复杂度，也能够提升应用程序的执行效能。值得注意的是，Oracle 10g的PLSQL编译器与最佳化算法也经过大幅改良，执行效能大约提升两倍之多，也因为如此，Oracle 10g重登TPC-C非丛集计算的交易处理冠军。4.4 资料仓储Oracle 10g拥有更强大的“资料仓储”(Data Warehouse)与“商业智能”(Business Intelligence)处理能力。Real Application Cluster的“自动服务提供”机制可以动态配置“企业网格”的计算资源，让强化后的Oracle 10g引擎可以在OLTP(Online Transaction Processing)数据库内提供资料仓储的OLAP (Online Analysis Processing)功能，降低OLAP系统的整体拥有成本(TCO)。这意味着资料分析师可以直接从OLTP环境取得OLAP资料(在过去，OLTP与OLAP系统通常会建置在两个不同的数据库)。Oracle 10g数据库的容量限制也提升至数百万TG以上(1TG=1000 Gigabytes)，对于各种严苛的资料分析环境都能够轻易应付。在Oracle 10g数据库中，Oracle Streams的新型资料