Поговорим про Oracle Database
Программное обеспечение баз данных — это основное на сегодняшний день программное средство управления большими объемами информации. Система управления базой данных (СУБД) должна быть способна надежно управлять большими объемами данных в многопользовательской среде, обладать высокой производительностью, быть защищенной от несанкционированного доступа и предоставлять эффективные решения для восстановления от сбоев. В этой статье я бы хотел рассказать об особенностях СУБД Oracle на примере Oracle 10g, уделив внимание также технологии Oracle Real Application Cluster.
Общие сведения о СУБД Oracle
Сервер Oracle Database (далее просто Oracle) обеспечивает эффективные и действенные решения для основных средств баз данных. Кратко рассмотрим каждое из них. Oracle поддерживает самые большие базы данных — потенциальным размером до сотен гигабайт. Чтобы обеспечить действенный контроль за использованием дорогостоящих дисковых устройств, он предоставляет полный контроль распределения пространства. Oracle поддерживает большое число пользователей, одновременно выполняющих разнообразные приложения, которые оперируют одними и теми же данными. Он минимизирует соперничество за данные и гарантирует согласованность данных. Oracle поддерживает все описанные выше возможности, при этом сохраняя высокую степень суммарной производительности системы. Пользователи базы данных не страдают от низкой производительности обработки. Во многих случаях ПО Oracle должно работать 24 часа в сутки, не имея периодов разгрузки, ограничивающих пропускную способность базы данных. Нормальные системные операции — такие, как откат базы данных, а также частичные сбои компьютерной системы, — не прерывают работу с базой данных. Oracle может выборочно управлять доступностью данных, как на уровне базы данных, так и на более низких уровнях. Например, администратор может отключить доступ к конкретному приложению (с тем, чтобы можно было осуществить перезагрузку данных этого приложения), не затрагивая других приложений. Чтобы извлечь максимум преимуществ из имеющейся компьютерной системы или сети, Oracle позволяет разделять работу между сервером базы данных и прикладными программами клиентов. Вся тяжесть управления совместно используемыми данными может быть сосредоточена в компьютере, выполняющем СУБД, в то время как рабочие станции, на которых работают приложения, могут сконцентрироваться на интерпретации и отображении данных. Программное обеспечение Oracle совместимо с промышленными стандартами включая большинство стандартных операционных систем — таких, как семейство Microsoft Windows NT, а также различные версии Linux. Приложения, разрабатываемые для Oracle, могут использоваться в любой операционной системе с минимумом модификаций или вообще без таковых. Oracle удовлетворяет промышленно принятым стандартам по языку доступа к данным, операционным системам, интерфейсам с пользователем и сетевым протоколам. Это открытая система, которая защищает инвестиции конечного заказчика. Сервер Oracle был сертифицирован Национальным институтом стандартов и технологий США как 100% совместимый со стандартом ANSI/ISO SQL89. Oracle полностью удовлетворяет требованиям правительственного стандарта США FIPS127-1 и имеет маркировщик для подчеркивания нестандартных применений SQL. Кроме того, Oracle был оценен Правительственным национальным центром компьютерной безопасности (NCSC) как совместимый с критериями защиты Оранжевой книги; сервер Oracle и Trusted Oracle отвечают соответственно как уровням C2 и B1 Оранжевой книги, так и сравнимым с ними европейским критериям защиты ITSEC. Oracle является классической реляционной СУБД, использующей механизм клиент-сервер.
Важным преимуществом СУБД Oracle является механизм пакетной обработки запросов с подтверждением. Транзакционный механизм позволяет не опасаться сбоев программной среды и оборудования. В случае успешного завершения обработки пакета SQL-команд сервер баз данных генерирует так называемый commit — подтверждение успешного выполнения, которое отсылается клиенту. В случае же аппаратного или программного сбоя происходит rollback — возвращение к предыдущей контрольной точке, благодаря чему целостность данных в любой ситуации не будет нарушена. Для возможности отмены целого набора транзакций предусмотрен механизм точек сохранения, которые могут быть созданы вручную или автоматически. Таким образом, отпадает необходимость в постоянной архивации базы данных, которую можно проводить лишь несколько раз в сутки, а в остальных случаях администратор просто восстанавливает точки сохранения. СУБД Oracle использует язык SQL — простой, мощный язык доступа к базе данных, который является стандартным для реляционных СУБД. SQL, реализованный корпорацией Oracle для Oracle, на 100% согласуется со стандартом ANSI/ISO языка SQL. Кроме того, в Oracle реализовано расширение стандартных функций SQL, называемое PL/SQL. PL/SQL сочетает легкость и гибкость SQL с процедурными возможностями языка структурного программирования — такими, как IF...THEN, WHILE и LOOP. Наличие огромного количества средств разработки приложений, взаимодействующих с СУБД Oracle, среди которых присутствуют такие известные решения, как Microsoft Visual Studio, Borland Delphi и JDeveloper, позволяет большинству программистов без особых временных затрат научиться писать приложения, использующие в качестве хранилища базы данных Oracle. Поддержка механизмов ODBC, BDE и JDBC позволяет осуществлять миграцию между различными программными и аппаратными платформами с минимальными затратами на модификацию программного обеспечения. Благодаря полной унификации всех версий СУБД Oracle в одной и той же сети могут работать разные версии Oracle для различных платформ — к примеру, сервер баз данных может иметь версию Oracle 8 for Unix, а клиенты — Oracle for Windows, при этом никаких проблем с взаимодействием не возникнет. Все вышеперечисленное позволяет использовать СУБД Oracle для автоматизации практически любых процессов, где идет работа с большим объемом данных — начиная от простейших АРМ небольшого предприятия и заканчивая системами управления ядерными реакторами и ускорителями частиц.
Технология Oracle Real Application Cluster(RAC)
Высокая эффективность и доступность информационных систем — ключевое требование к повседневной работе предприятия или научной лаборатории. Рост зависимости от сохраненной информации за последнюю пару десятилетий привел тому, что накапливаются и анализируются большие объемы данных. Требования к высокоэффективным базам данных постоянно растут, и одновременно растут осведомленность и требования к поддержанию таких баз данных в оперативном режиме. При неравномерной и непредсказуемой загрузке систем БД многих деловых групп решающее значение приобрел поиск высокоэффективных систем и подходящих параллельных систем для поддержки сложных и больших БД. Еще одно важное свойство — масштабируемость. По мере роста локальной вычислительной сети предприятия растет накопление и взаимодействие данных, все больше пользователей и приложений начинают использовать системы БД, от которых требуется удовлетворять растущую потребность в данных без потери производительности и доступности. Для решения этих проблем в Огас1е9 имеется поддержка технологии Real Application Clusters (RAC). RAC поддерживает модель с разделением дисков, а, следовательно, имеет доступ ко всем разделяемым дискам и экстенсивный механизм координирования ресурсов на разных узлах. Технология разделения дисков быстро продвинулась вперед за последние несколько лет, что обеспечило RAC дополнительные преимущества. Технология "сервер-хранилище данных" (Storage Area Network — SAN) скрывает многие сложности аппаратных модулей, контроллеров, дисководов и межсерверных соединений, оставляя на поверхности только тома памяти (storage volumes). Таким же образом группа серверов в кластере обеспечивает один образ системы и вычислительный ресурс. Все эти достижения в области аппаратных средств только подчеркивают неоспоримые успехи RAC. На очень высоком уровне RAC представляет собой несколько экземпляров Oracle, обращающихся к одной базе данных Oracle. База данных — одна физическая БД, сохраненная на системе с разделением памяти. Каждый из экземпляров постоянно находится на отдельном хосте (также называемом "узел" или "сервер"). Все узлы собираются в кластеры через частное межсоединение и имеют доступ к разделяемой памяти. Все узлы параллельно выполняют транзакции в одной и той же БД. Как правило, предоставляемое поставщиками ПО менеджера кластера обеспечивает одно системное изображение, управляет членами узла и контролирует состояние узла. К главным компонентам относятся:
. Узлы/серверы.
. Высокоскоростное частное межсоединение.
. Менеджер кластера или уровень зависимости от операционной системы (Operating System Dependent Layer — OSD).
. Разделяемый диск или память.
. Файловая система кластера или прозрачное устройство.
. Менеджер тома.
. Общедоступная сеть.
RAC — база данных с множественными экземплярами. Множественные экземпляры параллельно обращаются к одной и той же базе данных. Структура экземпляра RAC не так уж сильно отличается от автономного экземпляра Oracle. Помимо всех обычных процессов Oracle — например, PMON, SM0N, LCWR и BVVR — существует много специальных процессов, порождаемых для координирования связи между экземплярами и облегчения разделения ресурсов узлами кластера. Движение буфера между экземплярами и новый набор блоков Past Image Blocks (сохраняющих целостность данных) приводят к использованию дополнительных ресурсов из SGA.
LMON — диспетчер сервиса глобальных очередей (Global Enqueue Service Monitor — LMON) контролирует весь кластер, обеспечивая управление глобальными очередями и ресурсами. LMON управляет сроком действия процесса и экземпляра и восстановлением для Global Cache Service. LMD — демон сервиса глобальных очередей (Global Enqueue Service Daemon — LMD) — процесс агента блокировки, управляющий запросами сервиса менеджера для очереди Global Cache Service на доступ к глобальным очередям и ресурсам. Процесс LMD также обрабатывает обнаруженные взаимоблокировки и удаленные запросы на постановку в очередь.
LMSn — эти процессы сервисов глобального кэша (Global Cache Service Processes — LMSn) являются процессами для Global Cache service (GCS). Программное обеспечение RAC поддерживает до десяти процессов Global Cache Service. Число LMSn изменяется в зависимости от объема трафика передачи сообщений между узлами кластера.
GCS и GES — обеспечивают единое системное изображение данных, даже если к данным обращаются несколько экземпляров. GCS и GES являются интегрированными компонентами Real Application Clusters, которые координируют одновременный доступ к базе данных коллективного пользования и к разделяемым ресурсам в БД и кэше базы данных. GES и GCS вместе поддерживают Global Resource Directory (GRD), чтобы записывать в него информацию о ресурсах и очередях. GRD остается в памяти и сохраняется во всех экземплярах. Каждый экземпляр управляет частью каталога. Распределенный характер управления имеет решающее значение для отказоустойчивости RAC.
Преимущества Oracle Real Application Cluster
Oracle RAC обеспечивает ряд преимуществ по двум направлениям: повышение производительности базы данных и повышение отказоустойчивости. Под отказоустойчивостью в данном случае понимается возможность бесбойного обслуживания клиентских приложений в случае аппаратного или программного сбоя одного или нескольких узлов кластера, именуемых нодами. При этом подразумевается нормальная работа общего дискового массива, который может быть реализован в виде сетевого жесткого диска, использующего механизм iSCSI, или дисковой стойки. В случае подключения к RAC клиент базы данных взаимодействует не с одним listener (прослушивателем), а с группой listeners_имя базы данных. В таком случае клиент получает список IP-адресов всех нод кластера, причем данный список будет обновляться в случае включения новых нод. В случае обрыва соединения с текущей нодой и сбоя при повторном соединении клиент устанавливает соединение со следующей нодой в списке, и так происходит до того момента, пока не будет найдена рабочая нода. При этом клиент будет также учитывать нагрузку на каждую ноду, выбирая такую, которая быстрее всех обработает тестовый запрос (данный тест является опциональным и должен быть включен администратором базы данных). Таким образом, Oracle RAC сохраняет работоспособность до того момента, пока в кластере остается хотя бы одна рабочая нода. В Oracle RAC присутствует понятие general node (главная нода), однако оно относится исключительно к средствам администрирования. Как правило, general node является рабочим местом администратора базы данных, с нее осуществляется управление кластером. При этом выход из строя general node не приводит к остановке всего кластера. Отсюда вытекает еще одно важное преимущество Oracle RAC — возможность децентрализации. Предположим, на предприятии или в лаборатории имеется несколько мощных рабочих станций, вычислительные мощности которых используются не полностью. Если соединить такие рабочие станции при помощи локальной вычислительной сети, то можно получить высокоотказоустойчивую базу данных. При этом в случае возрастания нагрузки на одну или несколько рабочих станций со стороны непосредственных пользователей будет происходить плавное снижение нагрузки на данные рабочие станции со стороны базы данных вплоть до полного отключения клиентов. Таким образом можно достигнуть рационального использования вычислительной техники и повышения доступности информации для работников организации.
Из-за чего RAC может выйти из строя? Причиной может стать любая плохая разработка или вариант выбора. Обслуживание базы данных включает в себя много компонентов. помимо самой БД, RAC может быть включен и работать, но быть недоступен для клиентов. Между клиентскими машинами и серверами БД существуют промежуточные сетевые компоненты. В них может произойти сбой. Стихийные бедствия, уничтожающие аппаратные средства — например, пожар, наводнение или землетрясение, — могут вывести кластер и базу данных из строя. Однако при условии локализации сбоев свойство RAC обеспечивает максимальную безопасность и непрерывное обслуживание базы данных. Даже при потере многих компонентов кластер с RAC может все еще функционировать. Но для этого требуется избыточная разработка всех входящих в него компонентов. Ключевое слово здесь — "разработка". Недостаточно просто установить два или больше узлов; для надежного Real Application Cluster необходимы двойные межсоединения, двойные пути к блокам памяти, двойные блоки памяти, двойное электропитание, двойной общедоступный сетевой интерфейс и т.д. Пока в кластере доступен один из экземпляров Oracle, клиентские приложения имеют доступ к данным и могут выполняться без проблем.
Управление Oracle с использованием Oracle Enterprise Manager
Одной из основных компонент Oracle Enterprise Manager (OEM) является центральная консоль оператора. Сидя за этой консолью, администратор базы данных видит все СУБД, которые он администрирует, несмотря на то, что они размещаются на разных компьютерах, которые могут быть разбросаны по разным зданиям, городам и странам. Он может отслеживать состояние этих СУБД и выполнять с каждой СУБД или с группой СУБД различные административные действия, не сходя со своего рабочего места. При необходимости он может все это делать через Интернет. Кроме СУБД, администратор может контролировать с этой консоли узлы сети (компьютеры), листенеры (прослушиватели), серверы приложений (Oracle application servers), Oracle Developer Server, ERP-приложения (SAP/R3, Oracle Applications) и, конечно же, Oracle RAC.
OEM состоит из 3 компонент:
. центральные консоли, за которыми работают администраторы;
. управляющие серверы (Management servers), реализующие всю логику OEM;
. интеллектуальные агенты (Intelligent Agents), работающие на узлах, где размещены БД, и выполняющие там задания по поручению управляющих серверов.
Для эффективной работы с Oracle Enterprise Manager необходимо настроить Oracle Management Server, иначе многие полезные функции OEM будут недоступны. Для этого следует воспользоваться Enterprise Manager Configuration Assistant. Этот простой в использовании мастер позволит настроить OMS даже неопытному администратору. OEM позволяет выполнять не только те команды, которые выполняются экземпляром (instance) Oracle, но и команды операционной системы, старт и остановку БД. Поэтому на каждом управляемом узле должен работать сервис, который не привязан к состоянию БД. Эту роль и выполняет интеллектуальный агент. Он может выполнять скрипты, стартовать БД, выполнять команды операционной системы, контролировать возникновение заказанных OEM-событий. Причем выполнение этих работ может происходить в заранее указанные моменты времени или с определенной периодичностью, а результат будет передан управляющему серверу тогда, когда тот будет иметь связь с агентом. Вместе с OEM можно проинсталлировать его web-вариант. Он не требует дополнительного конфигурирования. Администратор просто запускает на компьютере с OEM установленную упрощенную версию сервера приложений и может работать с консолью через Интернет/Интранет с любого компьютера, где есть web-браузер (правда, при первом обращении придется выгрузить и установить пакет Jinitiator). Через этот web-интерфейс доступны все функции OEM и пакета DBA Management Pack. OEM и все его модули имеют графический интерфейс. Большинство работ выполняется с помощью мыши. Выполнить сложные операции помогают помощники (Wizards). Они разбивают сложную операцию на части и ведут с АБД диалог, объясняя, что и как надо делать. Таким образом, даже не очень опытный администратор может выполнить сложные задачи. Кроме того, OEM еще и обучает АБД в процессе работы. Вы всегда можете посмотреть текст скриптов и SQL операторов, которые он формирует, и понять, что и почему будет делаться.
В состав OEM входит набор заранее подготовленных заданий — таких, как анализ данных, экспорт/импорт, загрузка данных, копирование/восстановление, старт/остановка БД, выполнение команд SQLPLUS и Server Manager. Меняя параметры этих заданий, можно выполнять широкий набор функций. Кроме того, этапы одного задания могут быть взаимосвязаны — например, выполняться только при успешном или неуспешном выполнении предыдущего этапа задания. Задания могут запускаться не только по времени, но и автоматически при возникновении фиксируемых OEM- событий в БД или на узле. Это так называемые Fixit job. Например, при возникновении события "В табличном пространстве xxxxx осталось менее 1 Мб свободного пространства" автоматически запустится Fixit job, увеличивающая это табличное пространство. Вмешательство администратора здесь не требуется. Он будет лишь извещен о выполнении работы. В режиме работы с Oracle RAC OEM может рассматривать кластер как единую машину, выполняя операции обслуживания на всех нодах кластера сразу. При этом в случае возникновения проблем на одной из нод администратор сможет переключиться к просмотру Oracle Management Console по узлам кластера и работать только с "проблемной нодой". Таким образом, при правильной настройке OEM становится практически идеальным инструментом, когда администратор БД будет проактивным. OEM будет предупреждать события до их возникновения, а администратору не придется реагировать в пожарном порядке на постоянно возникающие проблемы. В этом случае количество проблем уменьшится, а вероятность ошибок станет минимальной. Выгоды от использования такого инструмента понятны. Уменьшится время простоя системы и повысится ее производительность.
Xpert Quest TOAD как средство разработки приложений, взаимодействующих с БД Oracle
Quest Toad — лучший инструмент для разработки и администрирования СУБД Oracle на сегодняшний день. Применяя Toad для управления объектами базы данных, пользователю не требуется иметь квалификацию эксперта, ему доступен простой и понятный графический интерфейс, позволяющий создавать и заполнять таблицы даже не владея языком SQL. Однако при выполнении любого действия начинающий программист баз данных может просмотреть SQL-код, выполняемый при тех или иных операциях, что позволяет одновременно и работать, и изучать язык SQL. Quest TOAD состоит из следующих основных модулей. Модуль Schema Browser в TOAD позволяет быстро просматривать и управлять словарем данных. По щелчку мыши на выбранном объекте пользователь мгновенно получает подробную информацию, минуя длинную иерархию хранения объектов. В том же окне можно управлять всеми объектами. Мощные редакторы Toad повышают производительность разработчика, исключают ошибки и значительно сокращают сроки разработки. Редакторы позволяют пользователям работать одновременно с исходными кодами на нескольких языках (SQL, PL/SQL, HTML, Java) или с текстом. Заменяя традиционный способ выполнения запроса в командной строке или из сценария графическим интерфейсом, Toad обеспечивает быструю и удобную среду разработки, легко конфигурируемую под предпочтения пользователя. SQL Editor повышает производительность разработки за счет большого количества горячих клавиш, функций автокорректировки, опережающего ввода и цветового выделения синтаксиса:
Удобные закладки позволяют разработчикам быстро перемещаться между несколькими областями программного кода.
Полнофункциональная панель инструментов облегчает редактирование и тестирование.
Всплывающие селекторы для выбора имен таблиц, имен столбцов и функций/ключевых слов.
Procedure Editor позволяет пользователям работать с несколькими файлами, в параллельном режиме используя SCC-совместимое управление версиями. Одновременно могут компилироваться несколько объектов с согласованной компиляцией всех зависимых объектов.
Редакторы Toad тесно интегрированы с отладчиком PL/SQL Debugger, что позволяет пользователям тестировать только определенные области процедур, выполнять только текущий оператор, несколько операторов за курсором или только операторы до курсора. SQL Modeler — средство для быстрого и легкого построения запросов. Достаточно перенести таблицы в SQL Modeler, и модуль автоматически сформирует запрос SQL. Удобная интегрированная среда позволяет уточнять критерии запроса, тестировать автоматически сгенерированные запросы SQL, просматривать планы выполнения и результаты запросов, сохранять выражения или копировать их в редактор. Применяя SQL Modeler, даже неопытные пользователи могут быстро создавать сложные запросы на уровне экспертов. Модуль PL/SQL Debugger обеспечивает удобную среду отладки приложений, экономя время для разработки и тестирования больших проектов. За счет интеграции отладчика с редактором Procedure Editor разработчики могут редактировать и отлаживать хранимые процедуры построчно — так, как они выполняются на сервере. Отладчик полностью контролирует выполнение приложения, устанавливая наблюдение за любым количеством переменных с просмотром и изменением их значений в процессе выполнения. Нормальное выполнение приложения при этом не изменяется, чем устраняется потребность в написании обработчиков ошибок. Более того, сеанс отладки может выполняться во время работы программ в других сеансах. Toad позволяет разработчикам избегать утомительных задач отладки PL/SQL, экономя ценное время и улучшая общее качество приложений. Кроме всего вышеперечисленного, Quest TOAD умеет импортировать и экспортировать структуру базы данных или все ее содержимое. Благодаря этой способности Quest TOAD позволяет, к примеру, перевести уже существующую базу данных в кластерный вариант с минимальными временными затратами.
Oracle RAC в действии
Решения на базе СУБД Oracle активно применяются для автоматизации документооборота и наукоемких физических экспериментов с большим объемом данных, поступающих от экспериментальных установок. Координирование совместной работы значительного числа ученых (на сегодняшний день около 6500 человек), распределенных по всему миру, сопряжено со значительными административными затратами, для уменьшения которых в ЦЕРН была разработана и внедрена корпоративная система электронного документооборота (EDH). Система EDH автоматизирует практически все стороны хозяйственной деятельности ЦЕРН включая закупки, платежи, отпуска, командировки, кадровые вопросы, обеспечение безопасности работ, предоставление информационных услуг, материально-техническое снабжение, заявки на обучение и др. Система осуществляет верификацию данных и автоматическое прохождение документов по всем необходимым адресам, исходя из структуры организации и характера документов. Безопасность и конфиденциальность данных гарантируется применением новейших разработок в области защиты информации и электронно-цифровой подписи. Система EDH написана на языке программирования высокого уровня Java с использованием технологий разработки корпоративных приложений (Java 2 Enterprise Edition — J2EE). Документы представлены в EDH в виде электронных форм, доступных из любой точки земного шара через среду World Wide Web. При этом вся бизнес- логика находится на стороне сервера, а клиент реализован на языке разметки гипертекста HTML (т.н. "тонкий клиент"). В процессе создания EDH были формализованы понятия, используемые в бизнес-процессах ЦЕРН ("сотрудники", "коды затрат", "подразделения" и т.д.), и разработаны библиотеки объектов для их хранения, обработки и ввода/вывода. Все данные хранятся в реляционной СУБД Oracle, доступ к которой осуществляется при помощи языка SQL (Structured Query Language — структурированный язык запросов) через интерфейс JDBC (Java Database Connectivity — интерфейс подключения к базе данных для Java). Была разработана и внедрена базовая инфраструктура, позволяющая быстро автоматизировать любые бизнес-процессы. Данная инфраструктура реализует функции, общие для всех типов документов — такие, как ввод/вывод, контроль доступа, проверка целостности данных, функции сохранения и отсылки документов. Маршрутизация электронных документов реализуется с помощью системы Oracle Workflow, для чего бизнес- процессы вначале формализуются при помощи сетей Петри.
Разработанная архитектура EDH успешно эксплуатируется с 2000 года. За это время в системе было создано и маршрутизировано более миллиона электронных документов. С 1996 года в ЦЕРН ведется строительство нового ускорителя "Большой адронный коллайдер" (LHC). В LHC могут осуществляться столкновения протонных пучков с энергией 14 ТЭВ в туннеле протяженностью 27 км. LHC является крупнейшей в мире сверхпроводящей установкой с рабочей температурой -270°C. При строительстве LHC для уменьшения расходов по вводу системы в эксплуатацию была создана система EVM. Для системы EVM было адаптировано программное приложение, разработанное в ЦЕРН ранее в Oracle Designer. Данное приложение было перенесено на платформу Java Enterprise Edition с центральной базой данных Oracle. При этом была использована легковесная архитектура с четким разделением модели, вида и контроллера, так как оригинальная архитектура стандарта EJB (Enterprise Java Beans) была сочтена слишком тяжелой для данной задачи.
Перед инженерами-проектировщиками LHC была поставлена задача составления центрального формата рабочих единиц таким образом, чтобы длительность каждой задачи не превышала трех месяцев. В результате было идентифицировано 12.000 рабочих единиц. Поскольку определение большого количества взаимосвязанных рабочих единиц через web-интерфейс представляет определенные трудности, в системе EVM был предусмотрен модуль импорта/экспорта данных в электронную таблицу Microsoft Excel. Для оперативного анализа транзакций (Online Transaction Processing — OLTP) и оперативного анализа данных (Online Analytical Processing — OLAP) был разработан и внедрен автоматизированный модуль обработки суммарных данных, позволяющий руководителям проекта получать в реальном режиме времени информацию о ходе работ и обеспечивающий анализ этой информации в различных разрезах. Поскольку доступ к системе EVM был преднамеренно открыт для всех участников проекта, возникла необходимость отслеживания сделанных изменений. Для этого все отчеты о результатах, как сделанные через web-интерфейс, так и полученные из Excel, группируются в транзакции и записываются в центральную базу данных. Каждая транзакция может затем быть визуализирована и при необходимости отменена. В EVM входит система обработки событий, отслеживающая влияние транзакций на план и расходы и уведомляющая нужных участников проекта на основе подписки на предупреждения.
Заключение
В данной статье я постарался просто и доступно рассказать про особенности Oracle Database и, смею надеяться, заинтересовал вас данной СУБД. В таком случае вам стоит посетить сайт производителя Oracle Database сайт (на английском языке). Отличную подборку русскоязычных статей по СУБД Oracle можно найти на сайте www.sql.ru.
Если у вас возникли какие-либо вопросы по данной статье, напишите мне на e-mail.
Sanik, mowchana@list.ru
Общие сведения о СУБД Oracle
Важным преимуществом СУБД Oracle является механизм пакетной обработки запросов с подтверждением. Транзакционный механизм позволяет не опасаться сбоев программной среды и оборудования. В случае успешного завершения обработки пакета SQL-команд сервер баз данных генерирует так называемый commit — подтверждение успешного выполнения, которое отсылается клиенту. В случае же аппаратного или программного сбоя происходит rollback — возвращение к предыдущей контрольной точке, благодаря чему целостность данных в любой ситуации не будет нарушена. Для возможности отмены целого набора транзакций предусмотрен механизм точек сохранения, которые могут быть созданы вручную или автоматически. Таким образом, отпадает необходимость в постоянной архивации базы данных, которую можно проводить лишь несколько раз в сутки, а в остальных случаях администратор просто восстанавливает точки сохранения. СУБД Oracle использует язык SQL — простой, мощный язык доступа к базе данных, который является стандартным для реляционных СУБД. SQL, реализованный корпорацией Oracle для Oracle, на 100% согласуется со стандартом ANSI/ISO языка SQL. Кроме того, в Oracle реализовано расширение стандартных функций SQL, называемое PL/SQL. PL/SQL сочетает легкость и гибкость SQL с процедурными возможностями языка структурного программирования — такими, как IF...THEN, WHILE и LOOP. Наличие огромного количества средств разработки приложений, взаимодействующих с СУБД Oracle, среди которых присутствуют такие известные решения, как Microsoft Visual Studio, Borland Delphi и JDeveloper, позволяет большинству программистов без особых временных затрат научиться писать приложения, использующие в качестве хранилища базы данных Oracle. Поддержка механизмов ODBC, BDE и JDBC позволяет осуществлять миграцию между различными программными и аппаратными платформами с минимальными затратами на модификацию программного обеспечения. Благодаря полной унификации всех версий СУБД Oracle в одной и той же сети могут работать разные версии Oracle для различных платформ — к примеру, сервер баз данных может иметь версию Oracle 8 for Unix, а клиенты — Oracle for Windows, при этом никаких проблем с взаимодействием не возникнет. Все вышеперечисленное позволяет использовать СУБД Oracle для автоматизации практически любых процессов, где идет работа с большим объемом данных — начиная от простейших АРМ небольшого предприятия и заканчивая системами управления ядерными реакторами и ускорителями частиц.
Технология Oracle Real Application Cluster(RAC)
. Узлы/серверы.
. Высокоскоростное частное межсоединение.
. Менеджер кластера или уровень зависимости от операционной системы (Operating System Dependent Layer — OSD).
. Разделяемый диск или память.
. Файловая система кластера или прозрачное устройство.
. Менеджер тома.
. Общедоступная сеть.
LMON — диспетчер сервиса глобальных очередей (Global Enqueue Service Monitor — LMON) контролирует весь кластер, обеспечивая управление глобальными очередями и ресурсами. LMON управляет сроком действия процесса и экземпляра и восстановлением для Global Cache Service. LMD — демон сервиса глобальных очередей (Global Enqueue Service Daemon — LMD) — процесс агента блокировки, управляющий запросами сервиса менеджера для очереди Global Cache Service на доступ к глобальным очередям и ресурсам. Процесс LMD также обрабатывает обнаруженные взаимоблокировки и удаленные запросы на постановку в очередь.
LMSn — эти процессы сервисов глобального кэша (Global Cache Service Processes — LMSn) являются процессами для Global Cache service (GCS). Программное обеспечение RAC поддерживает до десяти процессов Global Cache Service. Число LMSn изменяется в зависимости от объема трафика передачи сообщений между узлами кластера.
GCS и GES — обеспечивают единое системное изображение данных, даже если к данным обращаются несколько экземпляров. GCS и GES являются интегрированными компонентами Real Application Clusters, которые координируют одновременный доступ к базе данных коллективного пользования и к разделяемым ресурсам в БД и кэше базы данных. GES и GCS вместе поддерживают Global Resource Directory (GRD), чтобы записывать в него информацию о ресурсах и очередях. GRD остается в памяти и сохраняется во всех экземплярах. Каждый экземпляр управляет частью каталога. Распределенный характер управления имеет решающее значение для отказоустойчивости RAC.
Преимущества Oracle Real Application Cluster
Из-за чего RAC может выйти из строя? Причиной может стать любая плохая разработка или вариант выбора. Обслуживание базы данных включает в себя много компонентов. помимо самой БД, RAC может быть включен и работать, но быть недоступен для клиентов. Между клиентскими машинами и серверами БД существуют промежуточные сетевые компоненты. В них может произойти сбой. Стихийные бедствия, уничтожающие аппаратные средства — например, пожар, наводнение или землетрясение, — могут вывести кластер и базу данных из строя. Однако при условии локализации сбоев свойство RAC обеспечивает максимальную безопасность и непрерывное обслуживание базы данных. Даже при потере многих компонентов кластер с RAC может все еще функционировать. Но для этого требуется избыточная разработка всех входящих в него компонентов. Ключевое слово здесь — "разработка". Недостаточно просто установить два или больше узлов; для надежного Real Application Cluster необходимы двойные межсоединения, двойные пути к блокам памяти, двойные блоки памяти, двойное электропитание, двойной общедоступный сетевой интерфейс и т.д. Пока в кластере доступен один из экземпляров Oracle, клиентские приложения имеют доступ к данным и могут выполняться без проблем.
Управление Oracle с использованием Oracle Enterprise Manager
Одной из основных компонент Oracle Enterprise Manager (OEM) является центральная консоль оператора. Сидя за этой консолью, администратор базы данных видит все СУБД, которые он администрирует, несмотря на то, что они размещаются на разных компьютерах, которые могут быть разбросаны по разным зданиям, городам и странам. Он может отслеживать состояние этих СУБД и выполнять с каждой СУБД или с группой СУБД различные административные действия, не сходя со своего рабочего места. При необходимости он может все это делать через Интернет. Кроме СУБД, администратор может контролировать с этой консоли узлы сети (компьютеры), листенеры (прослушиватели), серверы приложений (Oracle application servers), Oracle Developer Server, ERP-приложения (SAP/R3, Oracle Applications) и, конечно же, Oracle RAC.
OEM состоит из 3 компонент:
. центральные консоли, за которыми работают администраторы;
. управляющие серверы (Management servers), реализующие всю логику OEM;
. интеллектуальные агенты (Intelligent Agents), работающие на узлах, где размещены БД, и выполняющие там задания по поручению управляющих серверов.
Для эффективной работы с Oracle Enterprise Manager необходимо настроить Oracle Management Server, иначе многие полезные функции OEM будут недоступны. Для этого следует воспользоваться Enterprise Manager Configuration Assistant. Этот простой в использовании мастер позволит настроить OMS даже неопытному администратору. OEM позволяет выполнять не только те команды, которые выполняются экземпляром (instance) Oracle, но и команды операционной системы, старт и остановку БД. Поэтому на каждом управляемом узле должен работать сервис, который не привязан к состоянию БД. Эту роль и выполняет интеллектуальный агент. Он может выполнять скрипты, стартовать БД, выполнять команды операционной системы, контролировать возникновение заказанных OEM-событий. Причем выполнение этих работ может происходить в заранее указанные моменты времени или с определенной периодичностью, а результат будет передан управляющему серверу тогда, когда тот будет иметь связь с агентом. Вместе с OEM можно проинсталлировать его web-вариант. Он не требует дополнительного конфигурирования. Администратор просто запускает на компьютере с OEM установленную упрощенную версию сервера приложений и может работать с консолью через Интернет/Интранет с любого компьютера, где есть web-браузер (правда, при первом обращении придется выгрузить и установить пакет Jinitiator). Через этот web-интерфейс доступны все функции OEM и пакета DBA Management Pack. OEM и все его модули имеют графический интерфейс. Большинство работ выполняется с помощью мыши. Выполнить сложные операции помогают помощники (Wizards). Они разбивают сложную операцию на части и ведут с АБД диалог, объясняя, что и как надо делать. Таким образом, даже не очень опытный администратор может выполнить сложные задачи. Кроме того, OEM еще и обучает АБД в процессе работы. Вы всегда можете посмотреть текст скриптов и SQL операторов, которые он формирует, и понять, что и почему будет делаться.
В состав OEM входит набор заранее подготовленных заданий — таких, как анализ данных, экспорт/импорт, загрузка данных, копирование/восстановление, старт/остановка БД, выполнение команд SQLPLUS и Server Manager. Меняя параметры этих заданий, можно выполнять широкий набор функций. Кроме того, этапы одного задания могут быть взаимосвязаны — например, выполняться только при успешном или неуспешном выполнении предыдущего этапа задания. Задания могут запускаться не только по времени, но и автоматически при возникновении фиксируемых OEM- событий в БД или на узле. Это так называемые Fixit job. Например, при возникновении события "В табличном пространстве xxxxx осталось менее 1 Мб свободного пространства" автоматически запустится Fixit job, увеличивающая это табличное пространство. Вмешательство администратора здесь не требуется. Он будет лишь извещен о выполнении работы. В режиме работы с Oracle RAC OEM может рассматривать кластер как единую машину, выполняя операции обслуживания на всех нодах кластера сразу. При этом в случае возникновения проблем на одной из нод администратор сможет переключиться к просмотру Oracle Management Console по узлам кластера и работать только с "проблемной нодой". Таким образом, при правильной настройке OEM становится практически идеальным инструментом, когда администратор БД будет проактивным. OEM будет предупреждать события до их возникновения, а администратору не придется реагировать в пожарном порядке на постоянно возникающие проблемы. В этом случае количество проблем уменьшится, а вероятность ошибок станет минимальной. Выгоды от использования такого инструмента понятны. Уменьшится время простоя системы и повысится ее производительность.
Xpert Quest TOAD как средство разработки приложений, взаимодействующих с БД Oracle
Quest Toad — лучший инструмент для разработки и администрирования СУБД Oracle на сегодняшний день. Применяя Toad для управления объектами базы данных, пользователю не требуется иметь квалификацию эксперта, ему доступен простой и понятный графический интерфейс, позволяющий создавать и заполнять таблицы даже не владея языком SQL. Однако при выполнении любого действия начинающий программист баз данных может просмотреть SQL-код, выполняемый при тех или иных операциях, что позволяет одновременно и работать, и изучать язык SQL. Quest TOAD состоит из следующих основных модулей. Модуль Schema Browser в TOAD позволяет быстро просматривать и управлять словарем данных. По щелчку мыши на выбранном объекте пользователь мгновенно получает подробную информацию, минуя длинную иерархию хранения объектов. В том же окне можно управлять всеми объектами. Мощные редакторы Toad повышают производительность разработчика, исключают ошибки и значительно сокращают сроки разработки. Редакторы позволяют пользователям работать одновременно с исходными кодами на нескольких языках (SQL, PL/SQL, HTML, Java) или с текстом. Заменяя традиционный способ выполнения запроса в командной строке или из сценария графическим интерфейсом, Toad обеспечивает быструю и удобную среду разработки, легко конфигурируемую под предпочтения пользователя. SQL Editor повышает производительность разработки за счет большого количества горячих клавиш, функций автокорректировки, опережающего ввода и цветового выделения синтаксиса:
Удобные закладки позволяют разработчикам быстро перемещаться между несколькими областями программного кода.
Полнофункциональная панель инструментов облегчает редактирование и тестирование.
Всплывающие селекторы для выбора имен таблиц, имен столбцов и функций/ключевых слов.
Procedure Editor позволяет пользователям работать с несколькими файлами, в параллельном режиме используя SCC-совместимое управление версиями. Одновременно могут компилироваться несколько объектов с согласованной компиляцией всех зависимых объектов.
Редакторы Toad тесно интегрированы с отладчиком PL/SQL Debugger, что позволяет пользователям тестировать только определенные области процедур, выполнять только текущий оператор, несколько операторов за курсором или только операторы до курсора. SQL Modeler — средство для быстрого и легкого построения запросов. Достаточно перенести таблицы в SQL Modeler, и модуль автоматически сформирует запрос SQL. Удобная интегрированная среда позволяет уточнять критерии запроса, тестировать автоматически сгенерированные запросы SQL, просматривать планы выполнения и результаты запросов, сохранять выражения или копировать их в редактор. Применяя SQL Modeler, даже неопытные пользователи могут быстро создавать сложные запросы на уровне экспертов. Модуль PL/SQL Debugger обеспечивает удобную среду отладки приложений, экономя время для разработки и тестирования больших проектов. За счет интеграции отладчика с редактором Procedure Editor разработчики могут редактировать и отлаживать хранимые процедуры построчно — так, как они выполняются на сервере. Отладчик полностью контролирует выполнение приложения, устанавливая наблюдение за любым количеством переменных с просмотром и изменением их значений в процессе выполнения. Нормальное выполнение приложения при этом не изменяется, чем устраняется потребность в написании обработчиков ошибок. Более того, сеанс отладки может выполняться во время работы программ в других сеансах. Toad позволяет разработчикам избегать утомительных задач отладки PL/SQL, экономя ценное время и улучшая общее качество приложений. Кроме всего вышеперечисленного, Quest TOAD умеет импортировать и экспортировать структуру базы данных или все ее содержимое. Благодаря этой способности Quest TOAD позволяет, к примеру, перевести уже существующую базу данных в кластерный вариант с минимальными временными затратами.
Oracle RAC в действии
Решения на базе СУБД Oracle активно применяются для автоматизации документооборота и наукоемких физических экспериментов с большим объемом данных, поступающих от экспериментальных установок. Координирование совместной работы значительного числа ученых (на сегодняшний день около 6500 человек), распределенных по всему миру, сопряжено со значительными административными затратами, для уменьшения которых в ЦЕРН была разработана и внедрена корпоративная система электронного документооборота (EDH). Система EDH автоматизирует практически все стороны хозяйственной деятельности ЦЕРН включая закупки, платежи, отпуска, командировки, кадровые вопросы, обеспечение безопасности работ, предоставление информационных услуг, материально-техническое снабжение, заявки на обучение и др. Система осуществляет верификацию данных и автоматическое прохождение документов по всем необходимым адресам, исходя из структуры организации и характера документов. Безопасность и конфиденциальность данных гарантируется применением новейших разработок в области защиты информации и электронно-цифровой подписи. Система EDH написана на языке программирования высокого уровня Java с использованием технологий разработки корпоративных приложений (Java 2 Enterprise Edition — J2EE). Документы представлены в EDH в виде электронных форм, доступных из любой точки земного шара через среду World Wide Web. При этом вся бизнес- логика находится на стороне сервера, а клиент реализован на языке разметки гипертекста HTML (т.н. "тонкий клиент"). В процессе создания EDH были формализованы понятия, используемые в бизнес-процессах ЦЕРН ("сотрудники", "коды затрат", "подразделения" и т.д.), и разработаны библиотеки объектов для их хранения, обработки и ввода/вывода. Все данные хранятся в реляционной СУБД Oracle, доступ к которой осуществляется при помощи языка SQL (Structured Query Language — структурированный язык запросов) через интерфейс JDBC (Java Database Connectivity — интерфейс подключения к базе данных для Java). Была разработана и внедрена базовая инфраструктура, позволяющая быстро автоматизировать любые бизнес-процессы. Данная инфраструктура реализует функции, общие для всех типов документов — такие, как ввод/вывод, контроль доступа, проверка целостности данных, функции сохранения и отсылки документов. Маршрутизация электронных документов реализуется с помощью системы Oracle Workflow, для чего бизнес- процессы вначале формализуются при помощи сетей Петри.
Разработанная архитектура EDH успешно эксплуатируется с 2000 года. За это время в системе было создано и маршрутизировано более миллиона электронных документов. С 1996 года в ЦЕРН ведется строительство нового ускорителя "Большой адронный коллайдер" (LHC). В LHC могут осуществляться столкновения протонных пучков с энергией 14 ТЭВ в туннеле протяженностью 27 км. LHC является крупнейшей в мире сверхпроводящей установкой с рабочей температурой -270°C. При строительстве LHC для уменьшения расходов по вводу системы в эксплуатацию была создана система EVM. Для системы EVM было адаптировано программное приложение, разработанное в ЦЕРН ранее в Oracle Designer. Данное приложение было перенесено на платформу Java Enterprise Edition с центральной базой данных Oracle. При этом была использована легковесная архитектура с четким разделением модели, вида и контроллера, так как оригинальная архитектура стандарта EJB (Enterprise Java Beans) была сочтена слишком тяжелой для данной задачи.
Перед инженерами-проектировщиками LHC была поставлена задача составления центрального формата рабочих единиц таким образом, чтобы длительность каждой задачи не превышала трех месяцев. В результате было идентифицировано 12.000 рабочих единиц. Поскольку определение большого количества взаимосвязанных рабочих единиц через web-интерфейс представляет определенные трудности, в системе EVM был предусмотрен модуль импорта/экспорта данных в электронную таблицу Microsoft Excel. Для оперативного анализа транзакций (Online Transaction Processing — OLTP) и оперативного анализа данных (Online Analytical Processing — OLAP) был разработан и внедрен автоматизированный модуль обработки суммарных данных, позволяющий руководителям проекта получать в реальном режиме времени информацию о ходе работ и обеспечивающий анализ этой информации в различных разрезах. Поскольку доступ к системе EVM был преднамеренно открыт для всех участников проекта, возникла необходимость отслеживания сделанных изменений. Для этого все отчеты о результатах, как сделанные через web-интерфейс, так и полученные из Excel, группируются в транзакции и записываются в центральную базу данных. Каждая транзакция может затем быть визуализирована и при необходимости отменена. В EVM входит система обработки событий, отслеживающая влияние транзакций на план и расходы и уведомляющая нужных участников проекта на основе подписки на предупреждения.
Заключение
В данной статье я постарался просто и доступно рассказать про особенности Oracle Database и, смею надеяться, заинтересовал вас данной СУБД. В таком случае вам стоит посетить сайт производителя Oracle Database сайт (на английском языке). Отличную подборку русскоязычных статей по СУБД Oracle можно найти на сайте www.sql.ru.
Если у вас возникли какие-либо вопросы по данной статье, напишите мне на e-mail.
Sanik, mowchana@list.ru
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 24 за 2007 год в рубрике soft
