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部署超融合有顾虑?这篇文章也许能帮到你

2017-09-05 22:04 德克萨斯的牛仔

我们知道,关键业务中的关键是数据库,数据库中的关键是Oracle,Oracle中的关键是Oracle RAC,这也是很多用户最有顾虑的超融合使用场景。其实,很多用户早就做了第一个吃螃蟹的人。


先来回顾一下IDC的2017第一季度全球的融合系统销售业绩,超融合系统达到26.7亿美元同比增长4.6%。


而其中的集成和认证系统同比下降3.3%,集成平台同比下降13.3%,而超融合是4个领域中唯一增长,且同比增长达64.7%的市场,可见用户还是更倾向于集成度更高的产品。而且,超融合目前只占整个“融合系统”市场的24.9%,应该还有更大的市场潜景。


同时根据调查,越来越多的用户将Server SAN用在了关键生产业务上。


我们知道,关键业务中的关键是数据库,数据库中的关键是Oracle,Oracle中的关键是Oracle RAC,这也是很多用户最有顾虑的超融合使用场景。其实,很多用户早就做了第一个吃螃蟹的人。


比如,山东地区某大型化工企业今年初将电商业务平台从传统物理主机迁移到了VxRail超融合虚拟化上,并实现了Oracle RAC的迁移。除了数据库,电商平台还包括内部/外部负载均衡,内部/外部应用服务器,文件服务器。


再比如,某西区医院和某东区医院去年就分别将医疗信息系统(HIS)和临床数据存储库(CDR)建设在了VxRail超融合上,并实现了Oracle RAC的成功部署。


其实,VMWare很早就针对Oracle RAC在vSAN环境下发布了参考体系白皮书。论述了在严格遵守用户SLA、持续实现高可用性能和提高应用程序可用性前提下,从Oracle RAC在vSAN集群方案的验证,性能的测试,可扩展性,高可用性,容灾,备份和恢复都做了详细的论证。同时,建议了用户针对vSAN上Oracle RAC的最佳实践。



部署优势


使用vSAN集群部署Oracle RAC有如下优势:


  • 采用横向扩展架构,两个站点上的资源(存储和计算)保持均衡。


  • Server SAN 解决方案经济高效且适合远距离。


  • Oracle Extended RAC 部署简单:

    • 减少使用与基于主机的镜像关联的 Oracle 群集节点 CPU 周期。由 Virtual SAN 复制站点上的数据。

    • 无需在第三个站点上部署 Oracle Server 和 Clusterware。

    • 轻松部署由 VMware 提供的预配置见证设备,在第三个站点上可以将其用作 Virtual SAN 延伸群集见证。

    • 在 Virtual SAN 延伸群集数据存储上部署 Oracle 表决磁盘的基础架构要求比较简单。不需要在第三个站点上提供用于仲裁的 NFS 存储。

  • Virtual SAN 延伸群集的部署和启用非常简单,不需要其他软件或硬件。


  • 完美集成了其他 VMware 功能(如 VMware vSphere vMotion® 和 vSphere HA)。


方案验证


vSAN平台既可以支持Oracle本地RAC,也支持异地Oracle Extended RAC。因为vSAN延伸集群本身使用故障域概念,可确保一个数据副本放置在其中一个站点上,另一个数据副本放置在另一个站点上,而见证组件放置在第三站点上。因此,如果某个站点发生故障,环境中仍有完整虚拟机数据副本可以使用。这一切对于数据库都是透明的。


vSAN Oracle Extended RAC在访问单个数据库的两个站点之间启用透明工作负载共享,同时支持灵活地迁移或平衡站点之间的工作负载。如果计划外事件导致其中一个站点服务中断,将使用Oracle透明应用程序故障切换(Transparent Application Failover, TAF)自动将失败的客户端连接重定向至继续运行的站点上。如果虚拟机需要在另一个数据站点重新启动,VMWare HA将完成这个任务。


同时,利用环境分别验证了本地RAC和Extend RAC。


使用四节点vSAN集群,每节点两个vSAN磁盘组,每个磁盘组包含一个800GB SSD和五个1.2TBHDD。每个节点上运行一个Oracle Enterprise Linux虚拟机,每个虚拟机有8个VCPU和64GB内存,其中28GB分配给Oralce系统全局区(System Global Area, SGA),数据库大小为350GB。


vSAN存储配置策略为:


Oracle ASM 数据磁盘组配置了大小为 1 MB 的分配单元 (Allocation Unit, AU)。数据、快速恢复区 (Fast Recovery Area, FRA) 和重做 ASM 磁盘组位于不同的 PVSCSI 控制器上。存档日志目标使用 FRA 磁盘组,具体虚拟机磁盘VMDK分配为:


共享存储


Oracle群集软件Clusterware可以让多个服务器像一个服务器一样协作运行,这是使用Oracle RAC的必备条件。它需要两个组件:用于记录节点成员资格信息的表决磁盘以及用于记录群集配置信息的 Oracle 群集注册表 (Oracle Cluster Registry, OCR),都必须位于可共享访问的存储上。


Oracle原本建议将表决磁盘部署在NFS上,在vSAN集群不需要NFS,而是利用VMDK的多写机制。另外,虽然 Oracle Extended RAC 需要表决磁盘,但是不需要在独立的第三个站点上进行部署,因为 Virtual SAN 延伸群集见证会提供裂脑保护,并会保证 Virtual SAN 延伸群集和 Oracle Clusterware 行为保持协调一致。


同时,建议一定是在快速置零厚置备和独立永久模式下创建共享虚拟磁盘。


两地三中心


验证了利用Oracle Data Guard和RMAN实现全局灾难恢复和复制。



最佳实践


vSAN方面:

  • 使用多写入器模式时,虚拟磁盘必须是厚置备快速置零磁盘。由于厚置备磁盘将自动预留 100% 的容量,因此对象空间预留将会设置为 100%。


  • 为数据、联机重做日志和存档 (FRA) 创建单独的 Oracle ASM 磁盘组。


  • 建议在每个 Oracle ASM 磁盘组中使用多个 VMDK,具体取决于数据库大小。每个 ASM 磁盘组中的多个 VMDK 将数据库组件分散在 Virtual SAN 群集的磁盘组中。


  • Oracle ASM 数据分布策略是基于容量的策略。为保持平衡,请确保同一个 ASM 磁盘组中的 Oracle ASM 磁盘 (VMDK) 容量相同。


  • 将虚拟化 SCSI 适配器用于存储 Oracle 数据库的磁盘,将独立 PVSCSI 控制器用于 DATA、REDO 和 FRA VMDK。之前的表中已列出。


  • 随着条带宽度的增加,可能 IO 性能会得到改善,这是因为对象分散在更多的 Virtual SAN 磁盘组和磁盘中。但是在Oracle RAC中,建议对数据库使用多个 VMDK,即使默认条带宽度为 1,对象也分散在 Virtual SAN 群集组件中。


  • 因此,增加 Virtual SAN 条带宽度可能不会带来明显优势。而且,还会在主机级别执行额外的 ASM 条带化。因此,建议使用默认条带宽度 1,除非在读取缓存未命中或暂存期间出现性能问题。在此报告试中,相较于条带宽条带宽度为 2 时,Oracle性能会提升至临界点。但是,进一步增加条带宽度并不会带来任何好处。


  • 密集型 I/O 模式的大规模工作负载需要的适配器队列深度大于虚拟 SCSI (PVSCSI) 默认值。在报告中,将 vmw_pvscsi.cmd_per_lun=254 和 vmw_pvscsi.ring_pages=32 修改了Oracle Linux 内核引导参数。此修改将 PVSCSI 适配器用于请求环的页数增加到了 32。它还将附加到 PVSCSI 适配器的设备的队列深度增加到了 254。

  • 在 Linux 内核中使用 NOOP 值作为 I/O 调度程序。此配置值在虚拟化 Linux 客户机上的执行效果更佳,建议将其用于 Oracle 数据库。在报告中,默认 I/O 调度程序 cfq 已附加到默认 Oracle Linux 内核引导参数并更改为“elevator=noop”。


CPU方面:

  • 不同应用程序,对数据库服务器的利用方式有很大差别。首要原则是遵循应用开发商或开发人员的使用准则。


  • 如果不确定工作负载,请先配置少量vCPU,必要时再增加vCPU数目。


  • VMware 建议在服务器硬件 BIOS 和客户机操作系统级别保持 Oracle 非一致性内存架构 (Non-Uniform Memory Architecture, NUMA) 处于启用状态。


  • 在某些情况下,Oracle 虚拟机可能会跨 NUMA 边界,例如数据仓库虚拟机被视为大范围虚拟机。在这种情况下,请确保 vCPU 的数量是每插槽物理内核数的倍数。


内存方面:

  • 在生产环境中,Oracle 数据库可能会占用大量内存,因此请将内存预留设置为等于 SGA、程序全局区 (Program Global Area, PGA) 和操作系统后台进程的总大小。内存预留应该足够大,以避免 ESXi 和客户机操作系统之间的内核交换。


  • 虚拟机中的客户机操作系统仍需其自身的独立交换文件或页面文件。请遵循与物理环境相同的交换空间准则。请勿禁用虚拟增长驱动程序。


  • 在 Linux 客户机操作系统中配置 HugePages 以提高 vSphere 上的 Oracle 数据库性能。


网络方面:

  • 使用 VMXNET3 网络适配器。VMXNET3 适配器针对虚拟环境进行了优化,旨在提供较高的性能。


  • 对于Oracle互连, 建议使用巨型帧。禁用中断合并以减少 vNIC 上的延迟。


  • 建议每个业务流量类型使用单独的 VLAN。




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