统一计算

在思科统一计算系统上部署Oracle Real Application Clusters

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本文描述了如何使用思科统一计算系统与EMC® CLARiiON®存储系统,来部署一个符合Oracle认证配置的Oracle Real Application Clusters(RAC)。思科统一计算系统为集群提供了计算、网络和存储接入组件,该集群作为单一联合系统进行部署。这一部署将能够解决当今数据库管理员及其IT部门面临的许多挑战,包括简化部署和运营模式、为Oracle RAC软件提供卓越性能、以及降低总体拥有成本(TCO)等。本文介绍了思科统一计算系统,并说明了如何部署该系统,同时分析了该集群的性能和可靠性表现。


简介


在当今企业中,从保持供应链高效运作到管理客户关系,几乎全部运营工作都与数据息息相关。Oracle RAC为解决快速增长的数据量所带来的挑战以及对高性能的需求,提供了一种创新方法。Oracle RAC采用了横向扩展模式,能够使企业充分利用1-4路x86架构服务器不断降低的价格和持续提高的处理能力的优势。这种集群方法可将每台服务器的处理能力集中到整个集群,从而为管理集群的性能和容量提供了一种新方法。


思科领导地位


在为企业数据中心提供网络连接方面,思科是无可争议的领导者。通过推出思科统一计算系统,思科现在为Oracle RAC部署提供了完整的集群基础设施。思科统一计算系统可提供计算、网络、虚拟化和存储接入资源,并将其作为单一联合系统集中进行控制和管理。通过扩展至最多320台机架安装式服务器,并在单一系统中同时部署刀片和机架安装式服务器,思科统一计算系统为Oracle RAC部署提供了坚实的基础。


过去,企业数据库管理系统通常运行在昂贵的对称多路服务器之上,并使用纵向扩充模式。然而,随着1-4路x86架构服务器成本的不断下降,以及其处理能力的持续提高,逐渐出现一种新的模式。Oracle RAC采用横向扩展模式。在这种模式下,主动-主动集群使用多台服务器,每台服务器的处理能力均被集中到整个集群,从而能够显著提升性能、可扩展性和可用性。集群可在所有服务器中平衡分配工作负载,并能够在发生故障的情况下实现不间断的可用性。


Oracle认证配置


在Oracle RAC部署中,所有组件都必须无缝协作。为了实现这一目标,思科与EMC和Oracle密切合作,创建出一种基于思科统一计算系统的Oracle RAC配置,并进行测试和认证。思科的Oracle认证配置遵循行业最佳实践部署了采用Real Application Clusters技术的Oracle Database 10g Release 2和Oracle Database 11g Release 1。对于后端光纤通道存储,它使用了EMC CLARiiON存储系统,并在其中混合使用了光纤通道驱动器和一流的企业级闪存驱动器(EFD)来进一步提升性能。


配置优势


基于思科统一计算系统的Oracle RAC之Oracle认证配置可带来众多重要优势。


简化的部署与运营


由于整个集群运行在单一联合系统之上,数据库管理员无需再繁琐地单独配置所有硬件中的每个部件。该系统的计算、网络和存储接入资源均为无状态部件,通过Cisco® UCS Manager动态进行配置。这一基于角色和策略的嵌入式管理系统能够处理系统配置的各个方面,包括服务器的固件与身份设置、以及将存储流量连接到目的存储系统的网络连接等。这一能力可显著简化扩展Oracle RAC规模、或在升级的服务器上重新运行现有节点的流程。Cisco UCS Manager采用服务配置文件和服务配置模板的理念来一致、准确地配置资源。该系统能够在几分钟内完成服务器的自动配置与部署,相比之下,由单独管理的独立组件构成的传统系统要用数小时或几天的时间才能完成相同的工作。事实上,Cisco UCS Manager可极大简化服务器的部署工作,它能在一个新刀片服务器插入到机箱时,自动完成发现、配置和部署工作。


该系统构建于10 Gbps统一网络阵列之上,通过将IP和光纤通道流量整合到同一机架级10 Gbps融合网络上,能够极大地简化机架级的布线工作。这种“一次布线”模式使得机架内网络布线工作只需进行一次,同时网络特性与配置均通过软件方面的变更完成,而非使用容易出错的物理布线变更来提供。该Oracle认证配置不仅支持物理上隔离的公共与私有网络;同时还通过自动故障切换提供了冗余支持。


面向Oracle RAC的高性能平台


在这一认证配置中使用的Cisco UCS B系列刀片服务器采用了Intel Xeon 5500系列处理器,具备智能性能、自动化能效和灵活的虚拟化能力。Intel Turbo Boost技术能够可在工作负载需求和散热条件允许的情况下,通过增加频率和使用超线程技术自动增强处理能力,带来卓越性能。


获得专利的思科内存扩展技术使用8 GB DIMM提供了任何其它服务器两倍的内存空间(384 GB),同时也支持使用价格经济的4 GB DIMM提供192 GB的内存空间。这两种大内存空间通过在内存中缓存更多数据,能够显著加快数据库性能。


思科统一计算系统的10 Gbps统一阵列提供了基于标准的以太网和以太网光纤通道(FCoE)能力,同传统千兆以太网相比,可简化机架级布线工作,确保正确无误,同时加快网络流量传输速度。思科统一计算系统的均衡资源使该系统能够轻松处理大量在线事务处理(OLTP)和决策支持系统(DSS)工作负载,且不会出现资源过载现象。


采用认证配置来实现安全部署


思科与Oracle紧密合作来推动实现Oracle的下一代数据库和应用解决方案同思科统一计算系统之间的互操作性,以便使思科统一计算系统成为运行Oracle软件的一个简单、安全的平台。除了在本文中描述的认证Oracle RAC配置外,思科、Oracle和EMC还:

  • 为直接在硬件上、或使用Oracle虚拟机的虚拟环境中运行Oracle Enterprise Linux的思科统一计算系统提供了一个Oracle验证配置。
  • 为在Oracle Enterprise Linux和Red Hat Enterprise Linux 5.3上部署Oracle Database 10g和11g,提供了一个经认证的单进程数据库部署模式。


部署指南


本文介绍了思科统一计算系统,并探讨了它如何能够解决数据库管理员及其IT部门当今面临的诸多挑战。文章概要描述了经认证的Oracle RAC配置,同时说明了如何设置思科统一计算系统和EMC CLARiiON存储系统,包括数据库表设置与EFD的使用。此外,文章还提供了思科针对集群进行的性能测量结果,以及一份可靠性分析报告,其中说明了系统如何能够在发生硬件故障时继续保持运行。


思科统一计算系统介绍


思科统一计算系统解决了数据库管理员及其IT部门当今面临的许多挑战,使其成为了Oracle RAC部署的理想平台。


完善管理


系统使用了一个基于高可用性主动-被动配置的嵌入式端到端管理系统。Cisco UCS Manager提供了基于角色和策略的管理功能,支持IT部门继续使用相关领域的专家来定义服务器、网络和存储接入策略。在完成对于服务器及其身份、固件、配置和连接的定义后,该服务器或采用相似配置的其它大量服务器,可在短短几分钟内完成部署。而在过去,将服务器从开箱到上线运行通常需要数小时、甚至几天的时间。这一能力让数据库管理员可以从繁琐的手动组装各个组件的工作中解放出来,并让扩展Oracle RAC配置的工作成为一个非常简单的过程。


大幅简化


同当前服务器与网络的部署模式相比,思科统一计算系统实现了大幅简化。它通过消除刀片服务器机箱内部的交换需求,减少了网络接入层分段现象。同时,它将计算资源集成在一个统一I/O阵列之上,而后者能够支持标准IP协议,并可通过FCoE封装支持光纤通道。此外,该系统还消除了固定I/O配置的限制。该系统的I/O架构可使用软件针对每台服务器进行变更,并基于实时部署模式提供所需的连接。这一大幅简化的优势最终减少了交换机、线缆、适配器和管理点的数量,从而降低了成本、复杂性、电源需求和冷却开销。


卓越性能


该系统的刀片服务器采用速度最快的Intel Xeon 5500系列处理器。这些处理器能够针对应用需求调节性能,并在工作负载和散热条件允许的情况下提高特定处理器内核的时钟速率。与获得专利的Cisco内存扩展技术一起使用,这些处理器可带来卓越的数据库性能,以及庞大内存空间,以在服务器中提供大量缓存空间。整个系统集成在一个基于万兆以太网的统一阵列中。该阵列能够全面满足集群的公共网络、存储流量和大容量集群通信流量在吞吐量和低延时方面的需求。


可扩展性显著提升,但复杂性并未增加


这一用于创建认证配置的系统旨在实现高可扩展性,可通过一对低延时无丢包互联阵列连接多达40个刀片机箱和320台刀片服务器。新的计算资源可快速投入使用,使得Oracle RAC配置能够及时获得所需计算资源,按需进行扩展。


面向未来


该系统在为Oracle RAC提供充足扩展空间的同时,还能够支持未来技术投资。刀片服务器机箱、电源和中板均能够支持未来有着更大处理能力的服务器。同时,该机箱还能够支持未来的4万兆以太网标准。


认证配置概述


用于认证配置的思科统一计算系统构建于Cisco B系列刀片服务器之上。但得益于思科广泛的服务器与网络产品系列,采用其它类似的产品组合也能满足同样的要求。思科统一计算系统采用了一种不限制外形的架构,允许在系统中集成Cisco C系列机架安装服务器,在首批交付的设备上将计划具备此功能。同样,该系统的核心组件,即使用统一阵列集成的高性能计算资源,目前也可将Cisco C系列服务器和Cisco Nexus5000系列交换机手动集成进来。


用于创建Oracle认证配置的系统采用了如图1所示的组件层次结构:

  • Cisco UCS 6120XP 20端口互联阵列为该集群提供了低延时无丢包10 Gbps统一阵列连接。这一互联阵列为刀片服务器机箱和企业IP网络提供连接。同时,通过8端口4 Gbps光纤通道扩展卡,该互联阵列还为EMC CLARiiON存储系统提供了本机光纤通道接入支持。通过在集群中配置两个互联阵列,公共和私有网络被物理分割开来,并能够支持在发生故障时安全地托管这两种网络。
  • Cisco UCS 2104XP阵列扩展模块将统一阵列延伸到每一个刀片服务器机箱中。阵列扩展模块使用互联阵列进行配置和管理,消除了在刀片服务器中提供交换机的复杂性。集群中的每个刀片服务器机箱中都配有两个阵列扩展模块。每个扩展模块使用四个可用10 Gbps上行链路中的两个,与两个互联阵列中的一个相连接。
  • Cisco UCS 5108刀片服务器机箱用于放置阵列扩展模块、多达4个电源和多达8台刀片服务器。作为系统大幅简化优势的一部分,刀片服务器机箱也可通过互联阵列进行管理,从而消除了另一个管理点。针对本文中描述的Oracle RAC,共配置了两个机箱。
  • 刀片机箱能够支持最多8个半宽刀片服务器或最多4个全宽刀片服务器。该认证配置使用8台(每个机箱中4台)Cisco UCS B200 M1刀片服务器,每台配有两枚2.93 GHz四核 Intel Xeon 5500系列处理器。每台刀片服务器均配置24 GB内存。通过使用Cisco UCS B250 M1内存扩展刀片服务器,最多可以提供384 GB的内存。
  • 刀片服务器支持多种规格的Cisco UCS网络适配器,包括用于提升效率和性能的万兆以太网适配器,用于为系统提供全面虚拟化支持的Cisco UCS M81KR虚拟接口卡,以及用于全面兼容现有以太网和光纤通道环境的Cisco UCS M71KR融合网络适配器。这些适配器在主机操作系统中将显示为以太网接口卡(NIC)和光纤通道主机总线适配器(HBA)。它们使统一阵列对于操作系统完全透明,将来自NIC和HBA的流量传输到统一阵列之上。有Emulex或QLogic HBA芯片两种版本。认证配置使用Cisco UCS M71KR-Q QLogic融合网络适配器,通过连接至每个机箱阵列扩展模块,提供了20 Gbps的连接能力。


图1. 思科统一计算系统组件



解决方案概述


本文所示配置构建于采用Real Application Clusters技术的Oracle Database 10g Release 2认证环境之上。该环境专为Oracle RAC和EMC CLARiiON CX4-960系统而设计(参见图2)。


图2. 在思科统一计算系统和EMC CLARiiON存储之上部署采用Real Application Clusters技术的Oracle Database 10g



图2显示了一个8节点配置,采用了EMC CLARiiON CX4-960存储和运行Oracle Enterprise Linux (OEL) Version 5.3的思科统一计算系统。这是一个可扩展的配置,使用户能够横向扩展处理器、内存和存储。


在图中,蓝色线条表示连接到互联阵列A的公共网络;绿色线条表示连接到互联阵列B的私有互联。覆盖互联阵列的公共和私有VLAN可在链路出现故障时确保连接不会中断。需要注意的是,FCoE通信发生于思科统一计算系统机箱和互联阵列之间(红色和绿色线条)。这是一种典型配置,可在客户的环境中部署。本文后面章节介绍了最佳实践和设置建议。


详细拓扑结构


如图3所示,此8节点Oracle RAC解决方案中使用了两个机箱,每个机箱中放置四台刀片服务器。表1-5列出了所有用于测试的服务器、LAN和SAN组件的详细配置。


图3. 公共网络和Oracle RAC私有互联的详细拓扑结构



表1. 物理思科统一计算系统服务器配置
数量 说明
2 Cisco UCS 5108刀片服务器机箱,带有4个电源、8个风扇和2个阵列扩展模块
8 Cisco UCS B200 M1刀片服务器
16 2.93 GHz四核Intel Xeon 5500系列处理器(每台刀片服务器2枚)
48 4 GB DDR3 DIMM,1066 MHz(每台刀片服务器6个,总共24 GB)
8 Cisco UCS M71KR-Q QLogic融合网络适配器、PCIe、2个端口和万兆以太网(每台刀片服务器1个)
16 73 GB SAS、15,000 RPM小外形(SFF)可热插拔硬盘(HDD)(每台刀片服务器2个)
2 Cisco UCS 6120XP 20端口互联阵列,带有2个电源和2个风扇
2 8端口、4 Gbps光线通道扩展端口模块
4 4 Gbps光纤通道接口模块(SFP+)
8 10GBASE-CU SFP+线缆(5米)
8 用于连接光纤通道和万兆以太网的光缆

表2. 局域网组件
数量 说明
1 Cisco Nexus 7000系列交换机
VLAN配置
1 公共VLAN
100 私有VLAN

表3. 存储域网络(SAN)组件
数量 说明
1 Cisco MDS 9124多层阵列交换机

* 本测试仅使用了一台SAN和LAN交换机。我们强烈建议您使用冗余SAN和LAN交换机,以避免单点故障。


表4. 存储配置
数量 说明
1 EMC CLARiiON CX4-960存储系统
105 450 GB、15,000 RPM、光纤通道驱动器
15 73 GB EFD

表5. 软件组件
说明
Oracle Enterprise Linux 5.3
采用Real Application Clusters技术和10.2.0.4版补丁集的Oracle Database 10g Release 2(10.2.0.1)

为8节点Oracle RAC配置思科统一计算系统


配置Cisco UCS 6120XP互联阵列


Cisco UCS 6120XP互联阵列配置成集群模式,以提供冗余。它具有出色弹性,即便是出现罕见的硬件故障,它也能支持访问系统配置数据。


对于互联阵列,配置数据库从主交换机复制到备用交换机。所有操作均基于事物处理模式,确保了两个交换机上的数据能够保持同步。


注:有关互联阵列配置的详细信息不在本文讨论范围之内。如需了解更多信息,请参阅思科统一计算系统文档,网址为:http://www.cisco.com/en/US/docs/unified_computing/ucs/sw/gui/config/guide/b_GUI_Config_Guide.html。


配置服务器端口


第一步要在刀片服务器和互联阵列之间建立连接。如图4所示,四个公共链路(每机箱两个)连接到互联阵列A(端口5-8)。同样,四个私有链路连接到互联阵列B。这些端口应按照图4所示的方式配置为服务器端口。


图4. 物理连接与端口配置



配置到SAN和LAN的上行链路


此时,您还应配置上行链路光纤通道端口(扩展模块2)。SAN连接在本文后面部分讨论。


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