Exadata DB Server的軟件構(gòu)成：

(1) 標(biāo)準(zhǔn)版數(shù)據(jù)庫

(2) ASM：卷管理和冗余(2元鏡像/3元鏡像)，所以說Exadata的存儲服務(wù)器不需要任何存儲保護(hù)的功能，僅僅是用內(nèi)置盤提供容量而已。在傳統(tǒng)主機(jī)+存儲的方式下，不需要ASM的冗余功能

(3) RAC：DB服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的橫向擴(kuò)展

(4) iDB：把SQL訪問請求發(fā)送給存儲服務(wù)器，返回所要求的數(shù)據(jù)(跟傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比的重大區(qū)別：返回的是經(jīng)過篩選的數(shù)據(jù)，而不是裸的data blocks)。當(dāng)然iDB可以選擇則返回裸數(shù)據(jù)塊給SGA

Exadata Storage Server的軟件構(gòu)成：

(1) cell services(cellsrv)：多線程IO服務(wù)程序

(2) management server(MS)：基于jave的，在cellsrv和cellcli之間的接口程序

(3) restart server(RS)：用于監(jiān)控和重啟服務(wù)

(4) OSWatch：歷史數(shù)據(jù)收集vmstat和netstat

Exadata軟件架構(gòu)：

上半部分是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫包括SGA、log writer和db writer等。

下半部分是存儲服務(wù)器：實(shí)際上只有一個(gè)cellsrv進(jìn)程負(fù)責(zé)處理和DB服務(wù)器的連接;cellinit.ora是cellsrv的靜態(tài)參數(shù);alert.log存放顯著事件;automatic diagnostic repositpry抓取和保存診斷信息;dsikmon負(fù)責(zé)監(jiān)控cell和網(wǎng)絡(luò)的“活性”，并且把DBRMS的計(jì)劃傳播到所有存儲服務(wù)器上;每個(gè) diakmon有一個(gè)從屬的進(jìn)程，負(fù)責(zé)ASM和DB之間的通訊。

其次，分析一下Exadata的幾大技術(shù)亮點(diǎn)：

(1) 最最核心的技術(shù)是叫做smart scan，其它重要技術(shù)如HCC和Storage Index都必須依賴它才能運(yùn)行：其核心目的是把部分工作從DB服務(wù)器offload到存儲服務(wù)器上，利用存儲服務(wù)器的CPU參與SQL的處理。 Offload之所以重要是因?yàn)樵诖笕萘繑?shù)據(jù)庫DW應(yīng)用中傳統(tǒng)的瓶頸就在于大量數(shù)據(jù)的傳輸，而且傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫必須將所有的裸數(shù)據(jù)塊裝載到數(shù)據(jù)庫里面。 Smart scan減少DB服務(wù)器的CPU占用、減少數(shù)據(jù)傳輸量(只傳輸符合條件的數(shù)據(jù))、減少磁盤訪問的時(shí)間。所以比如在執(zhí)行單純的全表掃描的時(shí)候，smart scan對于訪問速度的提升確實(shí)有所幫助。相對而言，減少DB服務(wù)器CPU占用對于性能提升所起到的幫助最小，主要的“收益”來自于DB服務(wù)器和存儲服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸量的減少。

a. Column Projection：只返回所需要的“列”，減少數(shù)據(jù)傳輸

b. Predicate Filtering,：只返回所需要的“行”，減少數(shù)據(jù)傳輸

c. Storage Indexes：每一列的數(shù)據(jù)以1MB為分割單位，建立“分區(qū)”索引，每個(gè)index entry記錄一段數(shù)據(jù)區(qū)間的最大值、最小值和它們的物理位置。它的作用不是為了返回少量的數(shù)據(jù)給DB服務(wù)器，而是為了縮短存儲服務(wù)器訪問磁盤的時(shí)間?？梢园阉醋瞿撤N形式上的“分區(qū)”機(jī)制。從這里可以看到Exadata的存儲和訪問形式，其本質(zhì)是一個(gè)典型的列式數(shù)據(jù)庫。

d. Simple Joins (Bloom Filters)：把bloom filter也offload到存儲服務(wù)器上去做，減少DB服務(wù)器CPU占用。“事實(shí)上， Smart Scan 只能處理Join filtering，而真正Join的工作必須在DB Server上完成，而且Smart Scan 僅適合于處理 DSS 環(huán)境的復(fù)雜Join，對于 OLTP 類型的簡單Join，Smart Scan 并不能發(fā)揮其優(yōu)勢。~ 馮大輝《深入Oracle數(shù)據(jù)庫機(jī)：Oracle Exadata五大技術(shù)亮點(diǎn)淺析》”

e. Function Offloading：部分內(nèi)建的SQL函數(shù)可以offload到存儲服務(wù)器上做，減少DB服務(wù)器CPU占用。

f. Hybrid Columnar Compression (HCC) ：假如使用smart scan，解壓縮的工作在存儲服務(wù)器上完成。但是它的作用與smart scan減少傳輸量的初衷相反。所以需要權(quán)衡減少CPU占用和介紹傳輸量之間誰帶來的好處大，比如在cellsrv version 11.2.2.3.1中，在存儲服務(wù)器忙的時(shí)候，cell server可以返回未解壓的數(shù)據(jù)給DB服務(wù)器。

g. Encryption/Decryption：跟HCC類似，可以在cell server上運(yùn)行解密的工作，在ORALCE特定版本和相應(yīng)CPU的配合之下，解密可以得到硬件加速的幫助。

h. Virtual column運(yùn)算可以offload

i. data model scoring function運(yùn)算可以offload

j. Non-Smart Scan Offloading：與查詢無關(guān)的offload

i. Smart File Creation：數(shù)據(jù)塊初始化加速，由cell server執(zhí)行數(shù)據(jù)塊的格式化

ii. RMAN Incremental Backups：提高tracking的顆粒度~每一個(gè)block，而不是一組blocks

iii. RMAN Restores：在cell server上恢復(fù)

k. 觸發(fā)smart scan的前提(以下三條都滿足)：

i. “全段落”掃描：Full Table Scan 或是 Fast Full Index Scan。TABLE ACCESS FULL= TABLE ACCESS STORAGE FULL，INDEX FAST FULL SCAN= INDEX STORAGE FAST FULL SCAN，MAT_VIEW ACCESS STORAGE FULL

ii. Direct Path Reads：并發(fā)讀取數(shù)據(jù)到program global area(PGA)。即使對于non-parallel scans ，ORACLE也可以根據(jù)情況自動的選擇Direct Path Reads。

iii. 數(shù)據(jù)保存在exadata storage上。假如ASM管理之下的存儲空間全部或者部分的不存放在cell server上，則不可以使用smart scan offloading。

(2) 第二大技術(shù)：HCC。只有當(dāng)數(shù)據(jù)被用direct path loads的方式訪問的時(shí)候，可以做HCC壓縮。傳統(tǒng)的訪問仍然使用OLTP的壓縮方式。

a. HCC有四種壓縮方式

i. QUERY LOW(WAREHOUSE LOW)：LZO compression algorithm，壓縮率最低

ii. QUERY HIGH(WAREHOUSE HIGH)：ZLIB (gzip) compression algorithm，壓縮率中等

iii. ARCHIVE LOW：ZLIB (gzip) compression algorithm，但是壓縮率比QUERY HIGH高得多

iv. ARCHIVE HIGH：Bzip2 compression，壓縮率最高

b. CU=多個(gè)blocks(32/64KB)，CU內(nèi)部數(shù)據(jù)的組織形式是按“列”而不是按“行”。優(yōu)點(diǎn)是由于列的數(shù)據(jù)類型相同，壓縮比率會很高，其作用在于提高壓縮比例，而不是提高訪問性能，“Here’s an example of running a CPU-intensive procedure：The compression slowed down the processing enough to outweigh the gains from the reduced number of data blocks that needed to be read。From 《Expert ORACLE Exadata》”。缺點(diǎn)是讀取任意一行的數(shù)據(jù)都需要裝載多個(gè)block組成的CU，所以特別不適合于需要做很多單行操作的訪問。

c. 當(dāng)現(xiàn)存記錄被更改時(shí)，數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)存到新的block中，而這個(gè)block是OLTP壓縮的。所以當(dāng)HCC表被頻繁update時(shí)，所占空間會像“氣球”一樣膨脹。

d. Locking的機(jī)制使得單行操作會鎖住整個(gè)CU，這對于絕大多數(shù)OLTP環(huán)境來說是致命的。

(3) 第三大技術(shù)：Storage Index，按照列字段值的索引。其設(shè)計(jì)目的是eliminate disk I/O，凡是不符合條件的區(qū)段都被跳過了。

(4) Smart Flash Cache

a. Sun recommends that the ESM modules be replaced every two years as the stored energy degrades over time (like a battery)

b. the Oracle Exadata Storage Software User’s Guide recommends powering down the storage servers before replacing one of these cards

c. 可按照任意比例劃分為ESFC和SSD盤(由ASM管理)使用，如果用于ASM管理的SSD盤，那么必須有足夠的redundancy，就降低了實(shí)際可用容量。

d. ESFC的獨(dú)特二叉讀取功能：在系統(tǒng)忙的時(shí)候，可以有選擇的從flash cache或者盤上讀取數(shù)據(jù)

e. Smart Scan通常讀盤而非讀取ESFC，但是可以通過開關(guān)指定Smart Scan去讀ESFC

f. 也可以用開關(guān)把特定的數(shù)據(jù)對象pin在ESFC里面

(5) Resource Management：DBRM和IORM

a. IORM only manages I/O for physical disks. I/O requests for objects in the flash cache or on flash-based grid disks are not managed by IORM.

huanghui