ORACLE 10g

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Friedrich-Schiller-Universität Jena Lehrstuhl für
Datenbanken und Informationssysteme Seminar
Aspekte und Werkzeuge der DB-Administration und
deren Automatisierung

• ORACLE 10g
• the self-managing database

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Gliederung

• Gliederung
• 1. Einleitung
• 2. Funktionalität von ORACLE Database 10g
• 2.1 self-configuring
• 2.2 self-optimizing
• 2.3 self-organizing
• 2.4 self-inspecting
• 2.5 self-protecting
• 2.6 self-healing
• 3. Vergleich zur Konkurrenz
• 4. Fazit

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1. Einführung

• 1. Einführung
• Die Firma ORACLE
• gegründet 1977 in Kalifornien von Larry Ellison,
  Bob Miner und Ed Oates
• CEO Lawrence J. Ellison
• heute rund 55000 Mitarbeiter weltweit
• Marktanteil von ORACLE liegt bei 41,3
• Hauptkonkurrent ist IBM mit ähnlichem Marktanteil
• Hier wird ORACLE Database 10g Release 2
  betrachtet (von 2005)

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1. Einführung

• Analyse der Fähigkeiten von Database 10g in den
  Gebieten
• Self-configuring
• Installation und Konfiguration
• Self-optimizing
• Probleme erkennen -gt Performance verbessern
• Self-organizing
• gegebene Ressourcen geschickt verteilen
• Self-inspecting
• wann fällt welche workload an
• Self-protecting
• Sicherheitslücken erkennen
• Self-healing
• Fehler beheben können

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Gliederung

• Gliederung
• 1. Einleitung
• 2. Funktionalität von ORACLE Database 10g
• 2.1 self-configuring
• 2.2 self-optimizing
• 2.3 self-organizing
• 2.4 self-inspecting
• 2.5 self-protecting
• 2.6 self-healing
• 3. Vergleich zur Konkurrenz
• 4. Fazit

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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring

• 2. Funktionalität von ORACLE Database 10g
• 2.1 self-configuring
• schnellere Installation
• Server-Installation (1.5 GB) in 20 Minuten
• Client Installation (80MB) in einer Minute
• einfache Konfiguration
• Database Creation Assistant (DBCA) leitet den
  DBA durch den Einrichtungsvorgang
• einfache Updates
• Database Update Assistant (DBUA) leitet durch
  den Update-Vorgang. Für manuelle Updates
  catupgrd.sql

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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring

• Automatic Shared (SGA) Memory Management
• Normal muß der DBA für jede der folgenden
  Komponenten
• einzeln Speicher festlegen
• shared pool (für die Ausführung von SQL und
  PL/SQL)
• java pool (java excecution state)
• large pool (für große Bedarfe wie recovery
  manager)
• buffer cache
• streams pool
• Jetzt nur noch den SGA-TARGET Parameter wählen.

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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring
Abb1 SGA-TARGET auf 132 MB festgelegt aktuell
wird der Speicher wie in der Tabelle dargestellt
verteilt. Alternativ View VSGA_DYNAMIC_COMPONENT
S
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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring

• Einschränkungen zur automatischen Verteilung
• DBA kann Speicheruntergrenzen festlegen
• Beispiel
• SGA_TARGET 132 MB
• SHARED_POOL_SIZE 32 MB
• DB_CACHE_SIZE 20 MB
• bleiben 80 MB zur automatischen Verteilung
• recycle buffer caches und additional buffer
  caches manuell festlegen
• Speicher dafür bei automatischer Verteilung
  abziehen

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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring

• Vorteile durch automatisches Speichermanagement
• Out-of-memory Fehler seltener
• deutliche Performanceverbesserung
• schnelle Anpassung an neue workload
• einfacher zu bedienen
• nur ein Parameter muß festgelegt werden

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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring
Abb2 aktivieren des automatic shared managements
Zum Aktivieren des automatic memory managements
im Enterprise Manager auf enable klicken oder in
der Kommandozeile ALTER SYSTEM SET SGA_TARGET
Größe des Speichers eingeben.
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2. Funktionalität von Database 10g2.1
self-configuring
Abb3 size advisor für den SGA_TARGET
SGA_TARGET kann zwischen SGA_MaxSize und Minimum
des Speichers, der den einzelnen Komponenten
zugeteilt wurde, gesetzt werden. Zur Hilfe kann
man den SizeAdvisor befragen (siehe Abb3).
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• 2.2 self-optimizing
• Kernpunkt der Bemühungen des autonomic computing.
• Gegebene Ressourcen effektiv auslasten
• Anfragen tunen
• ORACLE Database 10g verwendet hier
• automatic workload repository (AWR)
• sammelt Statistiken über die workload
• automatic database diagnostics monitor (ADDM)
• erkennt wo Optimierungsbedarf besteht
• optimiert selbst
• oder leitet an Spezialisten weiter (siehe Abb4)

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb4 die Optimierungsarchitektur
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Die automatic workload repository (AWR)
• läuft automatisch im Hintergrund
• Standardeinstellungen alle 30 min. ein snapshot,
  Daten die älter als 7 Tage sind, werden gelöscht
• Einstellungen kann der DBA natürlich verändern
• DBA kann auch jederzeit selbst einen snapshot
  machen
• Gesammelte Statistiken sind Basis für
  Optimierungen im ADDM

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der automatic database diagnostics monitor
  (ADDM)
• Ziel Finde die Bereiche der Datenbank, welche
  den größten Ressourcenbedarf haben
• Ist die Stelle des Problems gefunden, wird nach
  den Ursachen gesucht
• ADDM gibt Vorschläge was man tun sollte und
  welchen Experten man ggf. zu Rate ziehen sollte
• Im Enterprise Manager kann man durch intuitive
  Steuerung das Problem bis auf die Basis
  herunterbrechen
• genaueres in den folgenden screenshots ...

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb5 Im Enterprise Manager wird angezeigt, dass
es 2 Probleme gibt, die das ADDM gefunden hat
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb6 Kurzbeschreibung der Probleme und
Lösungsvorschläge
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb7 Detailinformationen zu Problem Nr. 1 mit
Details, wie man es beheben könnte
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb8 ADDM Report mit Verbesserungsvorschlag in
Textform
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der Enterprise Manager
• Enterprise Manager ist das Herzstück der
  Datenbankverwaltung.
• von hier aus sind die verschiedenen Reports zu
  erreichen
• Struktur sieht folgendermaßen aus

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb10 Enterprise Manager
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Die Detailseiten
• ADDM Detail bekannt aus Abb. 7
• Wait Detail Zeigt an, wie die Wartezeiten
  verteilt sind. Von hier aus kann man sich weitere
  Details zu den sessions und den SQL Statements
  ansehen
• Session Detail Sind die Wartezeiten gleichmäßig
  auf alle sessions verteilt oder gibt es welche wo
  gar nichts geht
• SQL Detail Welche SQL Statements warten am
  längsten

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• SQL-Tuning in Database 10g
• klassische Aufgabe des Optimizers
• kein rule-based optimizer mehr, nur noch
  cost-based optimizing in database 10g
• manuelles SQL Tuning schwierig und zeitaufwendig,
  da man sowohl das Datenbankschema (Indexe, ...)
  genau kennen muss als auch die workload
• workload verändert sich mit der Zeit, gt neue
  Indexe/materialized views müssen her
• daher automatisches SQL Tuning

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der SQL tuning process
• Dieser Prozess besteht aus 3 Schritten, die in
  einer Art
• Schleife ablaufen, bis eine akzeptable
  Performance erreicht
• ist, oder keine Verbesserungen mehr erreicht
  werden können
• herausfinden, welche Anfragen sehr lange dauern
  und einen besonders hohen Bedarf an
  Systemresourcen haben
• sicherstellen, dass der Query-Optimizer die
  Anfrage bereits gut optimiert hat
• Andere Ausführungspläne testen, um die Anfrage
  schneller zu machen.

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb11 Manuelles SQL-tuning
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing
Abb12 Autom. SQL-tuning
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der SQL Tuning Advisor
• Er checkt SQL Statements in 4 Stufen
• Analyse von Statistiken
• jedes Objekt nach Statistiken durchsuchen
• Vorschläge machen, was noch erhoben werden sollte
• SQL-Profiling
• Erstellen eines SQL Profils zur
  Anfrageoptimierung
• SQL Syntax selbst muss nicht geändert werden
• Ausführungspfadanalyse
• schauen ob neuer Index Bearbeitung schneller
  macht
• SQL Strukturanalyse
• SQL-Anfrage auf syntaktische und semantische
  Struktur prüfen

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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der SQL Tuning Advisor

Abb13 Aufruf des SQL Tuning Advisors im ADDM
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der SQL Tuning Advisor

Abb14 Vorschlag des SQL Tuning Advisors nach
Aufruf aus ADDM
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2. Funktionalität von Database 10g2.2
self-optimizing

• Der SQL Access Advisor
• analysiert ein vorgeschlagenes Datenbankschema
  für eine bestimmte workload
• schlägt vor, welche Indexe und matirialized views
  zu erstellen sind
• prüft, dass Kosten für Anlegen der Strukturen
  nicht deren Nutzen übersteigen

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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• 2.3 self-organizing
• gegebenen Ressourcen geschickt nutzen und
  verteilen
• nicht trennscharf von self-configuring oder
  self-optimizing abzugrenzen
• ORACLE Database 10g besitzt für die Verteilung
  der Systemressourcen den Resource Manager
• CPU-Zeit an Benutzergruppen und Anwendungen
  verteilen
• Batch Jobs evtl. nur in Nebenzeiten ausführen
  lassen
• dazu kann man einen resource plan festlegen

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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• Parameter des resource plans
• CPU-Zeit
• Anzahl aktiver Sessions
• Anzahl paralleler Zugriffe
• Automatische Gruppenzuweisung
• SQL Anfragen und Sessions beenden
• Ausführungsdauer
• Undo Operationen
• Maximale Wartezeit

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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• 3 Beispiele für verschiedene resource plans
• 1. resource plan für eine Bank (zweistufig)

Abb15.1 Struktur des Plans
Abb15.2 Tabelle zur Ressourcenverteilung auf
Stufe 1 (Banksystem)
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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• 3 Beispiele für verschiedene resource plans
• 2. resource plan für ERP oder CRM System

Abb16 Tabelle zur Ressourcenverteilung (ERP oder
CRM System)
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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• 3 Beispiele für verschiedene resource plans
• 3. resource plan für ein Data Warehouse

Abb17 Tabelle zur Ressourcenverteilung (Data
Warehouse)
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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• Den Resource Manager findet man natürlich auch im
• Enterprise Manager

Abb18 Resource Manager im Enterprise Manager
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2. Funktionalität von Database 10g2.3
self-organizing

• Weitere Möglichkeiten des self-optimizing in
  Database 10g
• Intelligent Capacity Planning
• Schätzung, wie groß ein Objekt werden wird
• Wählt daher den passenden Speicherort
• vermeidet Fragmentierung der Platten
• Storage Manager
• Verteilung der Daten auf verschiedene Platten
• Lese- und Schreibzeit wird kürzer
• Grundlage ist Analyse der workload

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2. Funktionalität von Database 10g2.4
self-inspecting

• 2.4 self-inspecting
• Ein DBMS sollte sich kennen
• große Herausforderung, da workload sich dauernd
  ändert
• Statistiken müssen stets aktuell gehalten werden
• in Database 10g ist dafür die automatic workload
  repository (AWR) zuständig
• ist bereits in 2.2 erklärt worden

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2. Funktionalität von Database 10g2.5
self-protecting

• 2.5 self-protecting
• Schutz vor deadlocks und Abstürzen, verursacht
  durch schlechte Anfragen oder schlechte
  Ressourcenverteilung
• -gt das sollte der Resource Manager regeln (siehe
  2.3)
• Schutz vor Angriffen auf die Datenbank
• ORACLE bietet row-level security an. IBM und
  Microsoft setzen auf security per table
• nur regelbasiert, daher keine weitere Betrachtung
  an dieser Stelle

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2. Funktionalität von Database 10g2.6
self-healing

• 2.6. self-healing
• Datenbank nach einem Fehler schnell wieder in
  einen funktionierenden Zustand zurückversetzen
• ACID-Eigenschaften erfüllen
• und dabei downtime möglichst klein halten,
  Ausfallzeiten sind schließlich immer teuer
• In Database 10g gibt es hierfür den Recovery
  Manager (RMAN)

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2. Funktionalität von Database 10g2.6
self-healing

• Der Recovery Manager
• Zeitfenster festlegen, in dem backup stattfinden
  soll
• Speicherort für backup festlegen
• DB_RECOVERY_FILE_DEST
• Alle notwendigen Dateien (control files, log
  files, ...) hier gespeichert und verwaltet
• Dateianordnung und Komprimierung für maximale
  Speicherplatzausnutzung
• alte und nicht mehr benötigte Dateien automatisch
  löschen

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2. Funktionalität von Database 10g2.6
self-healing

• Das inkrementelle backup
• gibt es seit ORACLE Database 8.0
• Neu in Database 10g
• geänderte Blöcke werden gekennzeichnet
• erspart zeitaufwendige Suche bei Anstoß des
  backup
• daher kann inkrementelles backup nun schneller
  durchgeführt werden

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2. Funktionalität von Database 10g2.6
self-healing

• Das flashback feature
• Ein Hauptproblem für die Sicherheit in
  Datenbanken ist der Benutzer.
• Fehler, die durch Benutzereingriff entstehen sind
  schwer zu vermeiden
• mit flashback feature schnell zu einer
  funktionierenden Konfiguration zurückspringen
• soll schneller gehen als den Fehler zu machen ?

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2. Funktionalität von Database 10g2.6
self-healing

• Das flashback feature

Abb18 Vergleich vor/mit ORACLE Database 10g bei
Wiederherstellung einer versehentlich gelöschten
Tabelle
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Gliederung

• Gliederung
• 1. Einleitung
• 2. Funktionalität von ORACLE Database 10g
• 2.1 self-configuring
• 2.2 self-optimizing
• 2.3 self-organizing
• 2.4 self-inspecting
• 2.5 self-protecting
• 2.6 self-healing
• 3. Vergleich zur Konkurrenz
• 4. Fazit

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• 3. Vergleich zur Konkurrenz
• da es sehr viele verschiedene DBMS gibt
  vergleiche ich hier nicht mit allen, sondern nur
  mit dem Hauptkonkurrenten IBM DB2 Universal
  Database 8.2
• unabhängige Studie der Edison Group vom
  1.11.2004

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• Ergebnisse der Studie
• Installation und erste, einfache out of the box
  Konfiguration

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• Ergebnisse der Studie
• täglicher Betrieb

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• Ergebnisse der Studie
• Sicherungen und Wiederherstellung nach Fehler

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• Ergebnisse der Studie
• Performancediagnose und tuning

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3. Vergleich zur Konkurrenz

• Ergebnisse der Studie
• Zusammenfassung Database 10g ist insgesamt im
  Schnitt 47 schneller als DB2 und erfordert 36
  weniger Schritte um ein gewünschtes Ergebnis zu
  erzielen
• ORACLE hält also sein Versprechen, hier eine
  wesentlich schnellere und einfacher zu bedienende
  Datenbank erstellt zu haben

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Gliederung

• Gliederung
• 1. Einleitung
• 2. Funktionalität von ORACLE Database 10g
• 2.1 self-configuring
• 2.2 self-optimizing
• 2.3 self-organizing
• 2.4 self-inspecting
• 2.5 self-protecting
• 2.6 self-healing
• 3. Vergleich zur Konkurrenz
• 4. Fazit

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4. Fazit

• 4. Fazit
• Viele sehr interessante automatische Features
• sehr große Vereinfachung der Bedienung, sichtbar
  auch in der Studie die in Abschnitt 3 betrachtet
  wurde
• gleichzeitig ist die Datenbank auch wirklich
  schneller geworden, auch dies zeigt sich in
  Abschnitt 3
• trotzdem gibt es noch genug Möglichkeiten für den
  Administrator um einzugreifen
• aus gutem Grund?? ...

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• Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.