Oracle 数据库虚拟化：基于vSphere平台

译者序

序言

前言

致谢

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第1章　虚拟基础设施上的Oracle1

1.1　使用ESXi、vSphere和软件定义的数据中心实现虚拟化2

1.2　在vSphere平台上虚拟化Oracle数据库：效益与范例5

1.3　Oracle数据库和DBA基础6

1.4　认识Oracle数据库的体系结构8

总结9

第2章　虚拟化和高性能Oracle工作负载11

2.1　在vSphere平台上虚拟化Oracle环境的关键效益11

2.1.1　整合平台以降低数据中心的成本12

2.1.2　增强数据库的可用性和灾难恢复的成本效益14

2.1.3　配置快速和新的数据库服务器环境15

2.1.4　减少在线Oracle数据库服务器迁移的计划内停机时间17

2.1.5　在共享环境中保证资源17

2.1.6　实现IT的一致性17

2.2　聚焦关键的触发事件18

2.3　使用Vmware解决Oracle数据库的部署和管理问题18

2.3.1　实施动态的Oracle数据中心资源管理19

2.3.2　最小化服务器扩展20

2.3.3　让数据库性能、可用性和灾难恢复满足SLA20

2.3.4　支持动态的业务环境20

2.3.5　最小化许可证成本21

2.3.6　最大限度地提高Oracle的工作负载和设定大小21

2.4　测试范围：性能研究和压力测试27

总结27

第3章　虚拟化基础设施中的Oracle数据库及应用程序：架构理念28

3.1　VMware ESXi管理程序28

3.2　在VMware上设计数据库31

3.2.1　根据需要进行可扩展性设计31

3.2.2　高可用性设计33

3.2.3　保持一致性36

3.2.4　整合数据库服务器37

3.2.5　虚拟化Oracle集群38

3.3　识别关键的利益相关者39

总结40

第4章　Oracle在vSphere上的最佳实践42

4.1　实施ESX主机的最佳实践43

4.1.1　使用BIOS设置实现性能最大化44

4.1.2　操作系统进程45

4.1.3　升级ESX/ESXi和vSphere的版本45

4.1.4　最大限度地支持硬件辅助内存管理单元46

4.2　执行内存相关的最佳实践46

4.2.1　支持大页面48

4.2.2　执行计算（vCPU）相关的最佳实践49

4.3　配置存储相关的最佳实践51

4.3.1　存储虚拟化技术的分类53

4.3.2　理解存储协议功能53

4.3.3　了解数据库布局的考虑54

4.3.4　比较VMFS与RDM：性能和功能57

4.4　网络化指南58

4.5　vSphere上的性能监测59

4.6　虚拟机中的计时60

总结61

第5章　数据库高可用性：计划内和计划外停机时间62

5.1　使用vSphere高可用性保护虚拟化环境62

5.2　使用vSphere和赛门铁克AppHA保护应用程序64

5.3　了解虚拟机中的Oracle RAC65

5.3.1　实现单一节点的Oracle RAC66

5.3.2　实现多节点RAC67

5.4　在vSphere上部署 Oracle RAC68

5.5　防止Oracle数据库停机时间71

5.6　使用VMware vMotion在主机之间迁移RAC节点73

5.7　RAC或不是RAC75

总结76

第6章　性能工作负载和功能性压力测试研究77

6.1　Oracle单实例工作负载研究77

6.1.1　测试技术78

6.1.2　测试结果详情80

6.2　Oracle RAC工作负载特性的研究89

6.2.1　vMotion和VMware高可用性90

6.2.2　大规模订单输入基准测试套件（Swingbench）91

6.2.3　架构91

6.2.4　网络配置92

6.2.5　Oracle RAC安装概述96

6.2.6　24小时工作负载测试97

6.2.7　Oracle RAC节点vMotion测试98

6.2.8　大型vMotion-RAC功能性压力测试100

总结103

第7章　支持和许可105

7.1　关注Oracle软件的支持和许可105

7.2　了解VMware环境的Oracle证书和支持106

7.3　为Oracle获取许可110

总结115

第8章　性能管理与监控116

8.1　性能管理术语117

8.2　性能管理中DBA的作用118

8.3　处理能力：CPU或vCPU119

8.4　内存123

8.4.1　系统巨型页面125

8.4.2　透明页面共享129

8.4.3　非统一内存访问130

8.5　网络化132

8.5.1　网络负载测试132

8.5.2　丢失的数据包133

8.6　存储配置和使用136

8.6.1　SCSI队列136

8.6.2　NFS存储138

8.6.3　存储访问延迟140

8.6.4　主轴繁忙时间均值143

8.7　理解在ESX/ESXi主机和虚拟机上的SCSI队列深度143

8.7.1　存储路径吞吐量144

8.7.2　存储基准分析VMDK145

8.7.3　基准和持续的维护149

8.7.4　Iometer149

8.7.5　Oracle ORION154

8.8　比较存储类型167

8.8.1　块对齐167

8.8.2　使用pvSCSI和LSI控制器169

8.8.3　ASM比得上LVM171

8.9　认识Oracle企业管理器vCOPS适配器174

8.9.1　使用Oracle数据库服务器指标175

8.9.2　安装Oracle企业管理器适配器176

8.9.3　验证OEM适配器177

8.9.4　创建数据库自定义控制面板177小部件178

8.9.6　配置一个通用的记分板小工具178

8.9.7　完成Oracle数据库的控制面板179

总结181

第9章　业务连续性和灾难恢复183

9.1　VMware vCenter站点恢复管理器184

9.1.1　vSphere复制186

9.1.2　基于阵列的存储复制187

9.1.3　存储复制适配器187

9.1.4　基于应用程序的复制188

9.1.5　Oracle数据卫士188

9.1.6　使用Oracle数据卫士修复逻辑数据块损坏189

9.2　整合vSphere复制和数据卫士189

9.3　使用基于阵列的存储复制和vSphere192

9.4　针对Oracle ASM磁盘组的虚拟配置194

9.5　解决方案研究结果194

9.6　创建一个灾难恢复方案195

9.6.1　配置连接195

9.6.2　中断连接195

9.6.3　导出系统日志195

9.6.4　使用基于阵列的复制196

总结200

第10章　备份和恢复201

10.1　备份和恢复原理203

10.2　Oracle数据库备份方法203

10.2.1　经典的Oracle数据库备份203

10.2.2　存储供应商的备份工具列表205

10.2.3　其他备份工具205

10.2.4　存储供应商的备份解决方案205

10.2.5　使用NetApp的备份解决方案206

10.3　NetApp的备份和恢复解决方案概述206

10.3.1　整合NetApp和vSphere 206

10.3.2　使用NetApp快照207

10.3.3　使用NetApp快照备份一个虚拟化的Oracle数据库207

10.3.4　使用NetApp可用于Oracle备份的工具208

10.3.5　使用NetApp存储和NFS数据存储备份虚拟化Oracle数据库的按部就班解决方案208

10.3.6　使用NetApp快照还原一个数据库209

10.3.7　使用Snap Creator备份和还原的案例209

10.4　EMC Avamar备份和还原解决方案概述210

10.4.1　备份Oracle数据库211

10.4.2　还原Oracle数据库211

10.4.3　VMware的高级数据保护212

10.5　比较VMFS和RDM213

10.5.1　备份213

10.5.2　理解VMFS和RMD的功能比较213

10.5.3　Oracle数据卫士备份214

10.5.4　Oracle数据库备份的策略模型215

总结218

第11章　配置和自动化219

11.1　从物理环境向虚拟化环境中迁移Oracle数据库221

11.2　查看一个Oracle数据库从物理环境迁移到虚拟化环境的解决方案222

11.2.1　便于部署222

11.2.2　了解业务场景223

11.2.3　实验室体系结构224

11.2.4　从物理环境向虚拟化环境迁移Oracle数据库224

11.2.5　使用vCAC配置应用程序蓝图229

11.3　建立一个数据库即服务的平台235

11.3.1　DBaaS的优势236一部分237

11.3.3　选择DBaaS架构的组件237

总结238

第12章　案例研究239

12.1　印第安纳大学240

12.2　美国轮胎经销商241

12.3　EMC信息技术242

12.4　青山电力243

12.5　爱达荷州最高法院244

12.6　英属哥伦比亚大学246

12.7　VMware信息技术247

12.8　其他案例250

12.9　事件250

总结251

结束语253

在信息技术产业中，对所有层级工作负载的基础设施进行虚拟化，是一个长期不变的观念。鉴于本书的主题是VMware，我们将从VMware的视角来探讨推动行业朝着这个必然的方向发展的各种因素。但是，相对于VMware公司（过去十年它给世界带来了巨大改变）来说，虚拟化的概念要更为古老和广泛。20世纪60年代，随着源自管理者技术领域一个称为hypervisor（管理程序）概念的出现，IBM最早开始使用“虚拟”这一术语并提出“虚拟化”的基本概念。 　　几十年来，“虚拟”一词被广泛、过度地使用，与这个行业中其他术语一样，这一术语也常常被滥用。但最重要的是，关于服务器从物理资源到逻辑资源的问题，“虚拟”一词给我们描述了一个真实的、综合性的抽象化概念。在本书中，我们将讨论1型和2型管理程序的思想，以及半虚拟化和非半虚拟化的异同。无论具体的架构规范如何，正确的虚拟化理念会考虑到对所有资源的抽象化，以及随之而来的诸多益处。 　　在科技行业中有这样一个趋势，许多公司在英文字母方面，独占或者至少宣称拥有某种文化意义上的所有权。专业技术人员能够非常容易地猜出哪些公司事实上已经宣称独占了某些字母。例如，Facebook公司宣称占有F，Google公司宣称占有G，Oracle公司宣称占有O，Apple公司宣称占有i，以及Twitter宣称占有t。VMware公司也可因此宣称占有v，特别是其小写字母。赋予一定的主题，并将其与字母v联系起来，这一点对围绕虚拟化讨论的4个方面进行分类时非常有用。可用性、价值、通用性以及前景，成为所有关于VMware讨论最重要的主题，尤其是围绕企业关键应用（Business-Critical Application，BCA）的讨论。在那些BCA或是1层级（甚至0层级）的应用程序中最著名的有SAP、微软公司的SQL Server和Exchange，当然，还有Oracle。 　　随着时间的推移，这已成为行业内不可忽视的普遍趋势。你也许会反对，但你最终不得不适应并承认这种趋势，否则你只有被淘汰。几年前，数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）只负责管理数据库。随着许多复杂的关系数据库管理系统（Relational DataBase Management System，RDBMS）的推出，DBA的角色地位也在相应增加。Oracle并行服务器和随后的Oracle实时应用集群（Real Application Cluster，RAC）更是促使数据库专业人士转变为善于管理某些网络功能的专家，否则，RAC的互联就不能明确地定义，随之而来的不稳定性也会产生不利后果。自动存储管理（Automatic Storage Management，ASM）也迫使数据库专家要成为一个存储管理员。因为大多数的专业存储管理员不能接受管理ASM实例的理念。在近十年中，我们研究发现虚拟化的概念已经在深刻影响着数据库从业人员。在博客圈、会议论坛以及聊天室，人们乐于使用诸如vDBA和vRAC-DBA等术语来描述这一套新技术，即使是有几十年工作经验的数据库专家也必须掌握这些技术，否则就很可能面临淘汰。 　　阅读前提　　无论是何种层次的Oracle专业人士，本书都将全面地提升你实践和理论方面的经验。本书中深入的技术讲解非常适合数据库管理员以及开发人员阅读，而高级架构思想将帮助经验丰富的信息架构师建立优秀的、有效的系统体系结构。管理人员也将发现本书非常有价值，因为它同时讨论了一些非技术性领域的问题，特别是关于许可和支持的章节。他们也会从高级技术的解析中获得一些启示和指导。 　　无论你在基于Oracle软件的应用体系中负责哪一部分，从最初级的管理员到经验丰富的老将，作为一个IT专业人士，你都将从本书中获益，并整体提升工作效率。 　　谁最需要阅读本书　　本书涉及多个相关的主题，而不仅是一个应用程序栈的某个层级，还包括每一个专业性规则。许多技术书籍都被编写成技术手册或者教材，而本书在某种程度上是一个故事汇编，这些都源于多年来的会谈记录，因此，本书在写作方式上突出实用性、易用性。就好像是在一天工作结束之后，一组来自不同领域的IT专家围绕某个焦点问题展开闲聊，所以，本书是以一种谈话的风格编写的。 　　本书概况　　本书的主题既涵盖了深入的技术细节也包括优秀的体系结构，内容深入浅出。本书既不是一本教科书，也不是一本技术手册。它更像一部文学作品，为了文学的趣味性，也为了吸引并保持读者的注意力，以便产生深刻、持久的印象，我们使用了寓言、隐喻、比拟等。我们也竭力创建一个对话的语气，类似于多年来我们在与客户交谈、会议发言以及总经理报告等中采用的方式。我们希望通过这部文学作品与读者分享我们许多年来谈论的一些实质性问题。为此，本书中提供了很多我们所引用文档的网络链接，以便读者能快速获取相关的细节信息。其中，图片、表格、链接和列项等也是本书必不可少的元素。 　　第1～3章介绍Oracle和vSphere的基本理念，Oracle在vSphere平台中的应用，以及各种不同的角色和作用。还会讨论较小的、中等的、较高的负载问题，以及各种用于优化虚拟化基础设置性能的体系结构和架构思想。 　　第4章介绍长期以来关于高负载的最佳开发实践，并主要讲解Oracle在vSphere平台中的应用。第5章转为介绍高可用性领域以及所有可用的、满足每一个服务等级协议（SLA）的选择。第6章将深入讲解vSphere平台上Oracle的性能优化所必须掌握的技术细节。该部分将涉及Oracle实施（包括Oracle RAC）中的各种方法。 　　第7章略微跳出技术性问题，转而讨论另一个长期以来的热点话题——Oracle的许可和支持，专门论述专业的Oracle技术支持团队，这也是VMware全球支持服务的一部分。 　　从第8章开始，从vCenter运维管理（vCenter Operations Management，vCOPS）和Oracle企业管理器（Oracle Enterprise Manager，OEM）插件开始关注性能监测和管理，以及基础设施与应用管理。其中还介绍许多其他的工具和管理方法。第9章着重讨论灾难恢复，内容包括VMware的站点恢复管理器（Site Recovery Manager，SRM）和Oracle的数据卫士（Data Guard）。第10章接着讲解备份和还原，并从vSphere平台与存储的角度来阐述快照的概念。这一部分将详细讲解主要的存储范式，例如光纤通道（Fibre Channel，FC）和网络附属存储（Network-Attached Storage，NAS）。 　　第11章超越应用层，囊括了Oracle和企业业务关键应用等内容，并关注基础设施管理。配置和自动化正逐渐成为系统管理更重要的方面，VMware提供了所有工具来完成这些任务并满足服务等级协议（SLA）的需要。vCenter自动化中心（vCenter Automation Center，VCAC）、vFabric应用管理器（vFabric Application Director，vFAD），以及vFabric数据管理器将很快被合并为一个单一的自动化预备系统，但在这里还是对它们各自的功能分别阐述。 　　最后，第12章将分享一些成功的故事和案例研究。从庞大的政府机构到小型初创企业，从综合性大学到最小的本地学校系统，客户们正在为他们的关键业务应用以及1层级/ 0层级应用选择vSphere平台。ESXi是一个管理程序，但vSphere是一个虚拟化的硬件平台。各种规模和风格的企业、有各种配置可能和需求的机构，都逐渐意识到vSphere平台上运行Oracle的可用性和价值。阅读本书后，你将认识到vSphere是实际应用中运行Oracle的首选平台。 Oracle数据库虚拟化：基于vSphere平台在线试读： Oracle数据库虚拟化：基于vSphere平台 第一章Oracle数据库虚拟化：基于vSphere平台 第二章Oracle数据库虚拟化：基于vSphere平台 第三章