存储专栏：数据库定义存储之ORACLE篇-DOIT-数据产业媒体与服务平台

存储在线专栏文章：昨天我们谈了IBM如何把数据库和存储相互配合，协同工作的。（存储专栏：数据库定义存储之IBM篇）今天我们来看看ORACLE的情况。

大家都知道ORCLE的数据库是市场第一。ORACLE收购了SUN和Pillar Data Systems后，在NAS领域重点推出了ZFS存储，在SAN领域则主推Pillar Axiom存储，但感觉了解的人并不多，包括ORACLE内部的人。西瓜哥一直不太理解，如果说收购SUN主要看中JAVA，很多人都认为ORCLE会把SUN的硬件卖掉，但是又收购了Pillar Data Systems这个纯存储公司干啥？

但深入了解后，我发现事情不是那么简单，ORACLE的野心不仅仅是软件，虽然ORACLE的软件做得很好（最新的结果，ORACLE打败IBM成为全球第二大软件公司）。ORACLE的野心是通过软件的优势来带动硬件的销售，Larry根本不Care通用的硬件，因为只能拼价格战，那个不是他感兴趣的。因此，我们看到ORACLE的一体机大行其道，在市场上掀起一股热潮。现在，这个趋势也渗透到存储领域。

大家也许关注到今年9月份的时候，ORACLE发布了一个新闻，最新的Oracle ZFS Storage ZS3-4实现了存储性能委员会（Storage Performance Council）SPC-2针对处理吞吐量的最佳结果，其性价比比IBM System Storage DS8870 和HP P9500 XP Disk Array高三倍多，也击败了曾经的记录保存者富士通DX8700 S2，打破了世界记录。

ZS3-4其实就是一个中端存储，为什么打败了所有的高端存储？我们来看一下配置，ZS3-4就是一个两个节点的集群，但每个节点配置了1TB的CACHE。每个节点也就是一台SUN的服务器，配置INTEL的CPU，我猜上面跑的是Solaris的操作系统，当然，应该还有SUN开发了近10年的集群文件系统ZFS，然后在ZFS上再提供数据块服务，感觉思路和NETAPP差不多，都是以文件系统为基础。

ZS3-4集群的连接还是传统集群服务器的连接方式，采用两个串口做心跳，一个GE以太口做通讯。因此，西瓜哥认为ZFS文件系统还是很厉害的，一般的高性能集群都用高速连接，如Infiband，但ZFS集群只需要GE口的连接就足够了，说明ZFS的设计比较好，元数据交互不多。

一个中端存储的SPC-2可以达到17244 MBPS，世界第一，性价比肯定也是世界第一了。

ORACLE把ZFS存储叫做Application Engineered Storage（AES)，也就是应用定制存储，确实是名不虚传的，今天就拿ORACLE和ZFS存储的配合为例，来讲讲ORACLE做存储的思路。

西瓜哥曾经在10多年前拿过一个ORACLE 8 OCP(Oracle Certified Professional)认证，当时也是费老劲了，考了5门课，据说当时的含金量和CCIE差不多。但后来转行做硬件了，这些知识基本还回给ORACLE了。因此，今天分析得不对，大家不要扔砖头哦。

不懂存储的DBA不是好DBA。现在的存储越来越复杂，原来只有FC盘，而且存储很直观，对DBA可见。现在下面的存储介质很多，特别是SSD加了进来，还有现在虚拟化技术大行其道，DBA根本不知道自己的数据实际存放的位置，是否是thin卷，是否压缩，是否重删，是否分层，DBA真是一个头，八个大。

为啥这么说，我们通过DBA的工作来说明一下。

1、性能调优。调优是目前DBA最大的工作量之一，但存储现在都虚拟化了，如果你不懂存储，是无法调优的。

2、SSD介质管理。SSD介质现在在数据库领域发挥了巨大的加速作用。但SSD不是万能的，他写的单位是page，即一次写一个块，不像传统硬盘一次写一个位（bit），而且page写前还得擦除，还有写次数寿命问题。DBA如果不懂这些知识，是做不好DBA的。

3、效率提升。目前的存储支持高效的空间管理，包含瘦分配、压缩和重删。但他们是有区别的，瘦分配减少浪费，但并没有真正节省空间；压缩一般是局部的，在一个文件或者一个卷内部，数据压缩后是无损的，安全的；而重删一般是全局的，是采用hash（指纹）判断数据块是否有重复，如果重复只保留一份COPY，不同的数据块可能会产生相同的指纹（虽然概率很小），hash冲突处理不好是有数据丢失隐患的。如果你作为DBA，不懂这些行吗？

4、排错。数据库出了问题，你需要端到端排错，你需要懂OS、网络、存储，仔细分析，看拥堵点在哪里，存储的问题还是网络的问题等等。

5、数据保护。备份是DBA的主要工作之一，现在数据量愈来愈多，但留给DBA的备份窗口越来越小，因此，不能简单采用数据库的备份工具进行备份，需要结合存储的快照和复制技术，来实现快速的备份、归档、容灾和恢复。而快照的时候，需要数据库静默，数据库Cache刷新，数据按顺序落盘后再做快照，否则可能造成数据库启动不起来。

6、大量的人工劳动。大家从上面的分析可以看到，DBA其实需要做很多和存储相关的工作，内容还是比较繁琐的。

7、编写脚本。由于存储和数据库不能很好配合，DBA需要写很多的脚本来完成日常的工作，如备份。但这些脚本由于是个人写的，因此没有经过严格测试，质量得不到保证。

8、TCO控制。现在数据在增长，但IT投资并没有同步增长。因此，DBA必须善于利用各种存储技术，比如各种压缩技术，减少容量损耗，减低TCO。公司希望你就像会巫毒教的还魂术一样，通过新技术的引用，让数据库起死回生。

ORACLE看到了这些问题，因此，它让ORACLE数据库和自己家的存储紧密配合，在最新发布的12c数据库版本融入了很多私有协议和ORACLE存储进行通讯，来解决这些问题。

我们先来看看ZS3存储的情况，前面我们说过，就是一个双控的中端存储（支持单控配置）。但和传统的中端存储不同，是采用服务器的集群方式实现的，类似NETAPP控制器分散部署的情况。这种方式我感觉应该就不支持cache镜像了吧。ZFS存储的的核心还是Zettabyte file systems(ZFS)，虽然ZFS存储也支持SAN功能。我记得我做DBA的时候，ORACLE都是建议数据库采用裸设备，这样性能最好。但现在ORACLE采用ZFS存储的NAS功能，而不是SAN功能。

ZFS存储采用多种介质和数据库协调工作，这些介质组成Hybrid Storage Pools(HSP)，ORACLE数据库通过私有协议告知存储数据如何存放，这个有点类似DB2和DS8000的CACHE协调，但ORACLE不仅仅是Cache协调，而是整个数据的生命周期管理协调。由于ZFS存储采用大容量的DRAM，ORACLE宣传90%的I/O可以在DRAM内完成，这个就是ZFS存储性能那么好的主要原因。大家知道，DRAM比SSD一般还要快10倍-20倍。

由于ZFS有大容量的DRAM，因此也可以优化对SSD的访问，ORACLE叫这个技术Dynamic SSD Optimization(DSO)。也就是数据先写到DRAM，然后把大块的数据再顺序写到SSD中，这样SSD的page size就可以设置得大一些，时延更小，使得ZFS有更高的效率，更好的性能。

由于有大容量DRAM，数据的重删在可以内存里完成，性能更高。

当然，ZFS存储利用SMP，多线程和多核技术实现多Cache的并行访问。

Hybrid Columnar Compression(HCC)混合列压缩是Oracle Database 11gR2推出的新特性。这个特性针对数据库的压缩是非常有效的，大家知道，数据库的列一般冗余数据最多。比如你统计全国的人口，那么年龄那一列肯定就是从1-150内的数字，重复的数值肯定非常多，因此按列压缩，效率肯定非常高。关键是这个压缩不仅能减少空间，而且还可以提高性能，因为ORACLE数据库查询这些值的时候不需要解压缩就可以查询。而ZFS存储支持这个特性，据说空间可以压缩50倍，同时查询性能可以提高3-8倍。

在ORACLE最新发布的 database 12c里有一个新特性Advanced Data Optimization，HCC可以感知数据的活跃度，从而采取不同的压缩策略。比如常用的数据就不压缩，一般的数据压缩率不用太高，如果是冷数据，则采取最高压缩率进行压缩。好处是显而易见的，压缩效率得到提升。

当然，ZFS存储提供了整合的图形化分析工具，这些分析工具和ORACLE数据库联动，DBA非常容易看出来性能瓶颈在哪里。而一般的存储分析工具是做不到的。

ZFS存储还支持通过API和ORACLE的RMAN, DATA GUARD, FLASHBACK联动。比如存储做快照的时候通知数据库静默，RMAN备份的时候直接备份存储HCC压缩的数据而不用再解压缩等等。ORACLE说他们采用ZFS专业备份存储，采用InfiniBand和数据库连接，备份速度高达25TB/hr，如果算上HCC压缩，那么每小时可以备份1.25PB原始数据，哇，相当厉害。恢复的速度也很快，可以做到10TB/hr。

ZS3存储可以和最新的12c数据库配合，采用数据库的heat map来把不同的热点的数据放到不同的介质中，同时可以和数据库的partition分区功能配合实现自动归档。比如每一年的数据存储在一个分区里，2013年的时候，可以把2012年的数据归档了。这些都可以自动去做，而不需要人工参与。

实现ORACLE和ZFS存储的通信的关键是ORACLE在最新的数据库版本12c中发布了一个Oracle Intelligent Storage Protocol(OISP)。OISP是一个私有协议，只能和ORACLE的存储通讯，呜呜，ORACLE太不厚道了。

通过上面我们的分析可以看到，如果采用ORACLE数据库+ORACLE ZFS存储，在OLAP应用方面，确实可以达到降低TCO的目的。

对比IBM DB2和DS8000的结合，我们发现ORACLE缺少一个端到端的I/O优先级协作。但我们前面讲过ORACLE的PA600支持ORACLE的数据库QOS模板部署，可以针对ORACLE提供QOS配置模板，但我认为这种不算感知，是单向的。当然，PA600也支持HCC压缩。

总结一下，ORACLE DATABASE 12c以后，提供了更多的特性和ORACLE存储联动。目前看主要是ZS3存储。数据库和存储采用专有的通讯协议OISP。我查了相关的资料，OISP利用了一个ORACLE数据库的特性direct NFS(dNFS)，这个特性就是数据库绕开操作系统，直接和NFS存储通讯。也就是说，就算ORACLE开放这个特性，也只能支持NAS存储，这也就是PA600为什么也不支持OISP的原因。有了dNFS和OISP，传统的DBA认为数据库建在SAN上更快的老观念可能要更新了。

最后，我再来总结一下ORACLE的存储思路，不卖通用存储，在软件上开发更多的专用接口技术和存储联动，提高存储的附加值，利用软件的市场地位带动存储的销售。虽然ZFS存储也支持SAN，PA600也支持NAS，但从目前的迹象看，ORACLE软件和ZFS存储的结合更加紧密些，也就是在NAS方面。

由于ORACLE不开放OISP协议，其他的厂商估计暂时没有办法和ORACLE联动了，EMC也就是发布了一个ORACLE管理插件，可以在OEM（ORACLE ENTERPRISE MANAGER)界面里管理存储而已，当然，华为在上海HCC发布会上和ORACLE联合发布了DIX方案，可以实现端到端的数据保护。但这些合作我认为太初级了。