1. Exadata

1.1 Oracle 云计算简介

　　随着云计算基础架构的不断成熟，越来越多的企业开始关注云计算的实施，加速部署云计算解决方案，将其IT应用及数据资源迁移到云环境之中。而对于“云”的潜在用户而言，他们最关心的莫过于“云”将如何落地，一个集软件和硬件资源于一体的方案则成为云计算落地的关键因素。

　　Oracle现在可以为用户提供全套的从Saas到Iaas的解决方案。Oracle的产品线已扩展至从应用一直到存储、磁盘、芯片的一个完整的链条。Oracle一直强调开放，他们善于用一个开放的产品组合，把最好的理念和最好的硬件结合在一起，提供一种易用的高性能、平台化的产品。Exadata数据库云服务器的产品，它就是一个把硬件和软件根据合理的配置整合在一起、软硬件结合一体化的一个代表性的产品，硬件和软件能以一种优化的方式协调一致地运行，并以一种预集成的工作状态提供给客户，减少总的硬件量并降低环境复杂性,可以有效的帮助企业实现高效率、低成本、快速灵活的云应用。

　　Exadata数据库云服务器既可以单独工作，也可以与 Oracle 中间件云服务器(Oracle Exalogic)协同工作。中间件云服务器为运行 Oracle 融合中间件和 Oracle 融合管理软件提供了一个最佳运行平。数据库云服务器和中间件云服务器的组合是硬件和软件全面集成设计的解决方案，可为包括 Oracle E-Business Suite、Siebel 和 PeopleSoft 管理软件在内的所有企业应用程序提供高性能。

1.2 Oracle Exadata

　　Oracle Exadata 数据库云服务器（简称为 Exadata）采用了集成设计，旨在成为提供最高性能和可用性的 Oracle 数据库运行平台。借助 Sun 的行业标准硬件以及 Oracle 的智能数据库和存储软件，Exadata 一体机为包括联机事务处理 (OLTP)、数据仓储 (DW) 以及混合负载整合在内的所有数据库负载类型提供了卓越的性能。Exadata 一体机的实施简单快捷，能够处理最大和最重要的数据库应用程序，并且通常能让这些应用程序的运行速度提高 10 倍甚至更高。

　　Oracle Exadata 数据库云服务器是一种易于部署的解决方案，用于托管提供迄今为止最高数据库性能的 Oracle 数据库。数据库云服务器是一个“一体化封装云服务（Cloud in a Box）”系统，它包括数据库服务器、Oracle Exadata 存储服务器、一个用于存储联网的 InfiniBand 结构，以及托管 Oracle 数据库所需的所有其他组件。该系统利用 Real Application Clusters 和 Exadata 存储的大规模并行网格架构，为所有类型的数据库应用程序提供极限性能。数据库云服务器和 Exadata 存储实现了性能突破，易于使用和管理，并且可提供任务关键的可用性和可靠性。

　　由于所有 Exadata 数据库机均采用一致的配置，用户可以受益于成千上万个已经为其关键任务应用部署Exadata数据库机的用户的经验 。客户的机器与 Oracle 支持部门用于发现和解决问题的机器以及 Oracle 工程部门用于开发的 Oracle 数据库所用的机器也是相同的。  Oracle Exadata 运行标准的 Oracle 数据库。因此，目前在Oracle 数据库上运行的任何应用程序无需做任何更改就可以无缝迁移到 Exadata 数据库机上。

1.3 Oracle Exadate特点

1. Exadata数据库机是一种易于部署的系统，它包含运行 Oracle 数据库所需的所有硬件。数据库服务器、存储服务器和网络均由 Oracle 专家预先配置、调优和测试，无需再像往常一样花费数周时间来部署一个高性能的系统。采用广泛的端到端测试，确保所有组件无缝协同工作，确保系统中无影响整个系统的性能瓶颈或单点故障。 
   
2.  数据库云服务器是预先配置的系统，当天即可完成部署，从而在数据库部署过程中节省大量集成工作、成本和时间。由于它是熟知的配置，Oracle 支持非常熟悉如何为该系统提供服务，因而该系统的支持体验极佳。
   
3. 这是一个通用的基础架构，可用于部署一个数据库以便为所有应用（无论 OLTP、DW 还是二者的混合）提供服务，还可作为多个数据库的整合平台，这种通用基础架构的优势为提高数据中心的效率创造了极大的机会。它是真正的“一体化封装云服务”系统。
   
4. 极致性能及软硬件一体化的设计，具有很强的伸展性，从1/4配置到8配的群体组合都有一个32倍的伸展性；
   
5. 由于这样软硬件一体化的功能，Oracle Exadata和Exalogic这两个产品集成一个云的盒子，这个盒子里面因为有极强的处理能力和软件云化的设计，就可以把很多的应用同时承载在一台机器，可以承载接近20个应用。由于机器本身的性能，远远大于以前的那种分散的服务器、存储、交换机一些设备，所以能够很大的节省空间。
   
6. 可以大幅降低成本。一体化后，客户安装维护人员会很少，物理设施的能耗也很少，同时，这是绿色IT，非常环保。

1.４ Oracle Exadata优势

　　Oracle Exadata它是业界惟一可高效运行联机事务处理(OLTP)、OLAP（如数据仓库等）及混合工作负载的数据库服务器系统。在过去十几年来，行业中都把OLTP和OLAP分的很清楚，因为以前的机器没有这种能力能够同时处理OLTP和OLAP，一种是交易型的，另一种是大规模的数据仓库挖掘等等。这两样一个是偏动态，一个是快速大规模的存取。现在Oracle可以把所有的内容都放在一个系统里，对于企业来说几乎所有的系统都可以放入这个设备，从而使客户可以在生产系统开始做实时的数据分析和业务检测。

　　人们固有的观念将OLTP和OLAP分化成独立的两部分，现在通过Oracle云盒子的设计,这两者可以整合在一台机器上，改变了以前的观念。从而实现了减少管理人员，大幅提升客户的使用率。用户可以白天做OLTP，晚上做大规模的数据分析，同时，在白天有紧急的情况时也希望可以进行即时数据分析和查询。

•   OLTP即联机事务处理，就是我们经常说的关系数据库，意即记录即时的增、删、改、查，就是我们经常应用的东西，这是数据库的基础；
  
• OLAP即联机分析处理，是数据仓库的核心部心，所谓数据仓库是对于大量已经由OLTP形成的数据的一种分析型的数据库，用于处理商业智能、决策支持等重要的决策信息；数据仓库是在数据库应用到一定程度之后而对历史数据的加工与分析；是处理两种不同用途的工具而已。

2. Exadata技术架构

2.1 Oracle Exadata组件

　　我们首先简要介绍一下数据库云服务器组件。数据库云服务器出厂时为一个机架，该机架容纳了组成数据库基础架构的各种组件：磁盘、服务器、联网设备等等。有三种配置类型可供选择：全机架（见下图）、半机架或四分之一机架。所有这三种类型在架构方面是相同的，但组件数量不同。

　　下面详细介绍其中每个组件及其作用（适用于Exadata_x2-2）。下面列出的内容适用于全机架；您还可以通过非常精彩的 3D 演示在实际环境中查看这些组件。

　　数据库节点 — 数据库云服务器运行 Oracle Database 11g Real Application Cluster。该集群和数据库运行在被称作数据库节点或计算节点（或简称“节点”）的服务器上。全机架有 8 个运行Oracle Linux 或 Oracle Solaris 的节点。

　　存储单元 — 磁盘不是像直连存储通常那样连接到数据库计算节点，而是连接到被称为存储单元（或简称为“单元”）的另一种服务器。Oracle Exadata Server 软件在这些单元中的操作系统上运行。

　　磁盘 — 每个单元有 10 个磁盘。根据配置的不同，这些磁盘可以是 600GB 的高性能磁盘，或者是 2TB 的高容量磁盘。您可以在采购时选择所需的磁盘类型。

　　闪存磁盘 — 每个单元还有大约 384GB 的闪存磁盘。这些磁盘可作为存储器提供给计算节点（用于数据库），也可用作数据库集群的二级高速缓存（称为智能缓存）。

　　Infiniband 线路 — 单元和节点通过高速、低延迟的 infiniband 进行连接。为了提供冗余和高吞吐量，提供了 3 台 infiniband 交换机。注意：由于没有光纤组件，所以未使用光纤交换机。

　　以太网交换机 — 外界可通过 infiniband 进行通信，也可通过以太网进行通信。该系统提供了一组以太网交换机，这些交换机具有对外开放的端口。客户端可以通过以太网连接到节点。DMA 和其他用户也可以通过以太网连接到节点和单元。备份最好通过 infiniband 进行，但也可以通过网络进行。

　　KVM 交换机 — 通过一个键盘、视频和鼠标交换机直接物理连接到各个节点和单元。此设备在最初进行设置时使用，以及系统网络不可用时使用。在正常环境中，您无需走近机架访问此 KVM，即便是在打开和关闭单元和节点电源时。

2.2 Oracle Exadata架构

　　下图中是典型的数据库云服务器半机架部署的简化示意图。图中显示了两个 Oracle 数据库，其中一个是跨三个数据库服务器部署的 Real Application Clusters (RAC) 数据库，另一个是在半机架配置中剩余的那个数据库服务器上部署的单实例数据库。（当然，可将所有四个数据库服务器用于单个四节点 RAC 集群。）RAC 数据库可以用作生产数据库，单实例数据库可以用于测试和部署。这两个数据库共享半机架配置中的七个 Exadata 单元，但是它们可以有各自独立的 Oracle 主目录以保持软件独立性。此配置的所有组件 — 数据库服务器、Exadata 单元、InfiniBand 交换机和其他支持硬件都安置在数据库云服务器机架中。

　　数据库云服务器在服务器和存储之间使用最新的 InfiniBand 互连。每个数据库服务器和 Exadata 单元具有双端口四倍数据速率 (QDR) InfiniBand 连接，以实现高可用性。每个 InfiniBand 链路提供 40 Gb 带宽 — 比传统存储或服务器网络高出许多倍。此外，Oracle 的互连协议使用直接数据放置方法（DMA — 直接内存访问），将数据直接从线路移动到数据库缓冲区而无需进行额外的数据复制，从而确保 CPU 开销很低。InfiniBand 网络兼具 LAN 网络的灵活性和 SAN 的效率。通过使用 InfiniBand 网络，Oracle 可确保网络不会成为性能瓶颈。该 InfiniBand 网络同时还为 Oracle 数据库Real Application Cluster (RAC) 节点提供高性能集群互连。

　　Oracle 数据库云服务器的架构设计旨在可横向扩展到任何级别的性能。为了实现更高的性能和更大的存储容量，可以在配置中添加额外的数据库服务器和 Exadata 单元 — 例如，半机架升级到全机架。 随着在配置中添加更多的 Exadata 单元，存储容量和 I/O 性能几乎呈线性提高。在数据库云服务器配置中，从不进行也不需要单元到单元通信。

　　数据库云服务器解决方案的架构包括数据库服务器中的组件和 Exadata 单元中的组件。下图所示为四分之一机架配置的软件架构。

　　当使用数据库云服务器时，大量 SQL 处理从数据库服务器分流到 Exadata 单元。除了为数据库提供传统的块服务之外，数据库云服务器还实现从数据库实例到底层存储的功能传送。与传统存储相比，Exadata 存储的一个独到之处就是仅返回满足数据库查询的行和列，而不是整个被查询的表。数据库云服务器尽可能让 SQL 处理在数据（或磁盘）端执行，并使所有磁盘并行操作。这可减少数据库服务器上的 CPU 使用，在数据库服务器和存储服务器之间移动数据时使用更少的带宽，并返回查询结果集而不是全部表。消除数据传输和数据库服务器负载可大大有益于传统上受限于带宽和 CPU 的数据仓储查询。消除数据传输对常常包括大量批处理和报表处理操作的联机事务处理 (OLTP) 系统也非常有益。

　　该解决方案无需对应用程序进行任何修改即可提供分流处理和带宽优势。数据库云服务器完全支持 Oracle 数据库的所有特性。数据库云服务器即适用于 Oracle 数据库的单实例部署又适用于 Real Application Cluster 部署。无论采用还是不采用数据库云服务器，对 Oracle Data Guard、Oracle Recovery Manager (RMAN)、Oracle GoldenGate 等功能和其他数据库工具的管理都是相同的。用户和数据库管理员仍然利用他们目前熟悉的同样的工具和知识，因为一切就像运行传统的非 Exadata 存储一样。

2.3 Exadata存储服务器

　　Exadata 存储服务器是数据库云服务器的一个不可或缺的组件。通过产品的多个特性提供极限性能。Exadata 存储提供数据库感知的存储服务，例如，能够将数据库处理从数据库服务器分流到存储上，同时保持对 SQL 处理和数据库应用程序透明。藉此，仅返回应用程序请求的数据，而不是被查询表中的所有数据。Exadata 智能闪存缓存通过加快 I/O 操作速度，极大提高了 Oracle 数据库处理速度。闪存提供对数据库对象的智能缓存，以避免物理 I/O 操作。数据库云服务器上的 Oracle 数据库是首个支持闪存的数据库。Exadata 存储提供一种高级压缩技术，即 Exadata 混合列压缩，此技术通常提供 10 倍甚至更高倍的数据压缩率。Exadata 压缩使有效数据传输速率提高一个数量级。Oracle 数据库云服务器是世界上最安全的数据库机。Exadata 存储基于卓越的 Oracle 数据库安全性功能而构建，能够以每秒数百 GB 的速度查询完全加密的数据库，且性能开销接近于零。产品的这些特性和许多其他特性共同形成了数据库云服务器杰出性能的基础。