Opslag optimaliseren voor een betere TCO in Oracle-omgevingen Deel 3: Efficiëntie Bij discussies over datacenters gaat het vaak over efficiëntie. Dit komt waarschijnlijk doordat traditionele datacenters op veel punten veel efficiënter zouden moeten (kunnen) worden. De afgelopen tien jaar is er in IT-kringen veel gesproken over energiezuinigheid en hoe bedrijven met watergekoelde systemen en vernieuwde datacenters miljoenen zouden kunnen besparen. Maar een dergelijke drastische aanpak is helemaal niet nodig om de efficiency van datacenters te verhogen. Bovendien zijn bedrijven in het huidige economisch klimaat niet snel geneigd de portemonnee te trekken voor een splinternieuw datacenter. Een van de tactieken die beheerders toepassen om op hardware- en bedrijfskosten te besparen, is servervirtualisatie. Ook het aanpassen van bestaande koelsystemen of gewoon upgraden naar efficiëntere servers zijn veel gehanteerde methoden. In verband met opslag wordt over efficiency gesproken in termen van het reduceren van de hoeveelheid gegevens die moet worden opgeslagen, benuttingspercentages en het verlagen van de totale eigendomskosten (TCO) door gelaagde opslagsystemen te gebruiken, ofwel systemen met één enkele opslaglaag te vervangen door systemen met meerdere lagen die minder kosten, minder energie verbruiken en goedkoper zijn te exploiteren, te koelen en op te schalen. De opslagportfolio van Oracle biedt allerlei functies om de efficiency van datacenters te verhogen, maar dat is lang niet alles. Oracle ontwerpt zijn opslagproducten zo dat ze naadloos zijn te integreren met Oracle-toepassingen en -databases, zodat bedrijven die met Oracle-toepassingen werken gebruik kunnen maken van de in de Oracle-opslagproducten ingebouwde functionaliteit om oplossingen te implementeren die de productiviteit en de efficiëntie verhogen. In dit whitepaper bespreken we de efficiëntievoordelen van Oracle-opslagproducten in combinatie met Oracle-toepassingen. In andere whitepapers in deze serie bespreken we de mogelijkheden voor vereenvoudigd beheer (zie Deel 1) en de voordelen qua prestaties en schaalbaarheid (zie Deel 2).
Hoewel het opslagportfolio van Oracle is geoptimaliseerd voor ondersteuning van Oraclesoftwareomgevingen, is het bovendien zo dat deze optimalisaties boven op best-of-breed oplossingen komen die heterogene datacenters met een brede mix van Oracle-software en software van derden ondersteunen. De combinatie van Oracle-opslagproducten die zijn ontworpen voor database-, SAN-, NAS- en tapeoplossingen, helpt bedrijven een IT-infrastructuur op te bouwen die gegevens kan beheren in alle stadia van de levenscyclus, van hun ontstaan tot langetermijn archivering, met ondersteuning voor de meest veeleisende database- en online transactietoepassingen. Bedrijven met heterogene hardware- en softwareomgevingen kunnen met Oracle-opslagproducten hun voordeel doen en dienen met name te letten op de efficiëntievoordelen die deze producten hun IT-omgeving kunnen bieden. De opslagportfolio van Oracle Oracle biedt voor elke opslaginfrastructuur opslagproducten die zijn ontworpen om gegevens te beheren voor de meest veeleisende toepassingen, zonder verlies van efficiency of verhoging van de totale eigendomskosten. De Sun ZFS Storage Appliance is voornamelijk ontworpen voor Network Attached Storage (NAS) I/O. Het systeem werkt met gegevensreductietechnologieën, zoals Hybrid Columnar Compression, thin provisioning en verwijdering van redundante dubbele gegevens (deduplication), om de hoeveelheid gegevens die moet worden opgeslagen te comprimeren. De hybride opslaggroepen in de Sun ZFS Storage Appliance vergroten de capaciteitsbenutting door gegevens naar de geschiktste opslaglaag te leiden. Het Oracle Pillar Axiom-opslagsysteem is perfect voor Storage Area Network (SAN) blok I/O. Tevens ondersteunt het Hybrid Columnar Compression en werkt het met een unieke methode van thin provisioning die ongekend hoge benuttingspercentages garandeert. Oracle StorageTek-tapeopslag helpt bedrijven op langetermijn archivering te besparen dankzij het vermogen om grote volumes gearchiveerde gegevens op te slaan op een medium dat energiezuiniger is dan schijfopslag en optimaal gebruik maakt van gegevensreductietechnologieën als deduplication.
De efficiëntievoordelen van het verminderen van de hoeveelheid gegevens die moet worden opgeslagen Doordat Oracle-opslagsystemen gemakkelijk met Oracle-software integreren, kunnen ze op een aantal manieren worden ingezet om het benuttingspercentage van de opslagcapaciteit in SAN- en NASomgevingen te verhogen: als onderdeel van een opslagconsolidatieproject, als back-up van Oracledatabases of als flexibele, efficiënte opslagomgeving zonder bottlenecks voor virtualisatie-uitbreidingen op het Oracle-platform. Het eerste efficiëntievoordeel van Oracle-opslagproducten betreft de reductie van de hoeveelheid gegevens die moet worden opgeslagen. Verschillende Oracle-opslagproducten profiteren van gegevensreductietechnieken zoals compressie, verwijdering van redundante dubbele gegevens (deduplication) en thin provisioning. Deze technieken kunnen onafhankelijk van elkaar worden gebruikt en in sommige gevallen worden gecombineerd om meervoudige reducties te realiseren in de hoeveelheid opslagruimte die organisaties moeten aanschaffen. In Oracle Database-omgevingen vormt compressie de basis van een grotere opslagefficiëntie, aangezien dit het meeste effect heeft. Hybrid Columnar Compression is een voorziening van Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition die werd geïntroduceerd als onderdeel van de Oracle Exadata Storage Serversoftware die door de Oracle Exadata Database Machine en de SPARC SuperCluster wordt gebruikt. Oracle ondersteunt nu tevens Hybrid Columnar Compression bij zijn Pillar Axiom en Sun ZFS Storage Appliances voor opslag middels SAN en NAS. Hoewel elke database weer anders is en zijn eigen compressieratio kent, kan met Hybrid Columnar Compression een compressie variërend van 10x tot wel 50x worden bereikt voor alleen-lezen- of zelden-schrijvendatabases of voor databasepartities in datawarehouses en interne archieven in de database. Een compressieratio van 10x tot 15x is 3 tot 5 keer hoger dan wat doorgaans haalbaar is voor deze gegevenssets bij compressie met de Advanced Compression Option of opslaggebaseerde compressie, methoden die overigens nog steeds beschikbaar zijn voor actief geschreven databasepartities. De Pillar Axiom en Sun ZFS Storage Appliance zijn de enige SAN- en NAS-platforms waarvoor Hybrid Columnar Compression wordt ondersteund en deze kunnen die voorziening aan zowel Oracle-servers als servers van derden leveren. Klanten die 250 TB hebben op een IBM Power Series Server met 100 TB aan EMC SAN-opslag zullen voor hetzelfde gegevensvolume meestal slechts tussen de 17 TB en 25 TB aan Pillar Axiom-opslag nodig hebben.
Verwijdering van redundante dubbele gegevens vergroot de efficiëntie van opslaginfrastructuren door vermindering van de hoeveelheid gegevens die moet worden opgeslagen, doordat identieke versies van dezelfde gegevens worden opgemerkt en er slechts één exemplaar op schijf wordt bewaard. Deze deduplication is op allerlei manieren een inherent onderdeel van databaseomgevingen, waardoor deze meestal geen voordeel hebben van deduplication-software of -hardware. Deduplication wordt echter wel steeds meer gebruikt in primaire opslagomgevingen voor gegevens uit andere bronnen dan een database, waar dubbele afbeeldingen, presentaties of e-mails in een reeks homedirectory's worden gesignaleerd en de extra kopieën worden verwijderd. Oracle voorziet in deduplication van primaire opslag in de Sun ZFS Storage Appliance en de snapshot- en kloonfuncties van zowel de Pillar Axiom als de Sun ZFS Storage Appliance bieden soortgelijke voordelen, aangezien elke kloon dezelfde gegevensblokken deelt totdat een of meer van deze blokken worden gewijzigd, waarna alleen de gewijzigde blokken worden opgeslagen. Deze functionaliteit is belangrijk voor een efficiënt beheer van gevirtualiseerde serveromgevingen en gegevenssets voor test- en ontwikkeldoeleinden. Met thin provisioning kunnen opslagbeheerders opslagcapaciteit uit een gemeenschappelijke pool van gedeelde opslag toewijzen op basis van toekomstige behoefte. De beheerder maakt een LUN of bestandssysteem van willekeurige grootte, maar legt daarvoor nog geen capaciteit vast. Elke toepassing lijkt over alle opslagruimte te beschikken die het voor een goede werking nodig heeft. Thin provisioning is een van de vele rijke gegevensservices die met de Sun ZFS Storage Appliance beschikbaar zijn. Oracle's Pillar Axiom-systemen breiden het thin provisioning-concept uit door dit naast hun QoSfunctionaliteit in te zetten. In plaats van thin provisioning van generieke opslag met één prestatieprofiel kunnen Pillar Axiom-beheerders prestatieniveaus voor verschillende toepassingen instellen en kunnen ze thin provisioned bestandssystemen en LUN's voorzien van de kenmerken die passen bij de toepassingen die dat systeem gebruiken. Met verschillende toepassingen die gebruikmaken van één enkele opslagpool zijn afzonderlijke opslagsilo's niet meer nodig en stijgen de gebruiksratio's. De efficiëntievoordelen van het vergroten van het capaciteitsgebruik Zoals iedereen weet die ooit schaalvergroting via servervirtualisatie heeft overwogen, lopen de dagen dat elke toepassing zijn eigen server en opslag heeft, snel ten einde. Door voor elke toepassing servers en opslagsystemen aan te schaffen betalen bedrijven voor capaciteit die grotendeels onbenut blijft. De NAS- en SAN-opslagproducten van Oracle zijn ontworpen om hogere benuttingspercentages te realiseren en bieden een uitstekend platform voor opslagconsolidatieprojecten die kosten verlagen en bedrijven helpen optimaal rendement te halen uit hun servervirtualisatieprojecten.
De Sun ZFS Storage Appliance gebruikt Hybrid Storage Pools om de benuttingspercentages te verhogen en prestaties te optimaliseren. Hybride opslaggroepen zorgen voor naadloos beheer van geheugen, voor lezen en schrijven geoptimaliseerde flashapparaten en krachtige schijfopslagsystemen met hoge capaciteit. Doordat hybride opslaggroepen automatisch verschillende I/O-patronen herkennen, nemen zij de beslissing gegevens te plaatsen op het opslagmedium dat de beste prestaties levert. Schrijf-flash wordt gebruikt om synchrone schrijfbewerkingen te versnellen en lees-flash zorgt voor een aanzienlijk snellere toegang tot recente en recent gebruikte gegevens. Hybrid Storage Pools beheren deze gegevensclassificering op transparante wijze. Ten opzichte van het ZFS-bestandssysteem beheert de toepassing als het ware een enkele, geïntegreerde schijvengroep. Door de juiste gegevens aan de juiste laag te koppelen, gebruiken Hybrid Storage Pools de opslagcapaciteit op de best mogelijke manier en wordt voorkomen dat bedrijven steeds meer capaciteit moeten toevoegen vanwege latentie bij missiekritische toepassingen. Door de efficiëntie van het ZFS-bestandssysteem en de prestatiegerichte architectuur kunnen klanten een tot 80 procent hoger benuttingspercentage en zelfs nog meer bij piekprestaties verwachten, zodat hun algehele opslagsysteem veel kleiner kan zijn. In SAN-omgevingen vervullen de Oracle Pillar Axiom-opslagsystemen een soortgelijke functie en realiseren een benuttingspercentage van wel 80 procent, fors meer dan het door Gartner geschatte branchegemiddelde van 30 tot 40 procent. Bedrijven kunnen hun afzonderlijke opslagsilo's consolideren in een Oracle Pillar Axiom-systeem om hun gebruiksratio's te verhogen zonder onacceptabele latentie voor missiekritische toepassingen te ondervinden, want Quality of Service (QoS) is in de Pillar Axiomsystemen ingebouwd. Door het bieden van toepassingsbewuste opslag beheren Pillar Axiom-systemen de I/O op zodanige wijze dat missiekritische toepassingen prioriteit krijgen boven minder kritische toepassingen. Bovendien kunnen gegevens van verschillende toepassingen gescheiden blijven, om aan wettelijke voorschriften en beveiligingseisen te voldoen. De overstap maken naar een actief beheerde gelaagde opslagomgeving is wellicht de beste manier om opslagcapaciteit optimaal te benutten. Oracle s Sun Storage Archive Manager (SAM) biedt zo'n omgeving, zoals besproken wordt in Deel 2 van deze serie. Dit is een beleidgestuurde omgeving waarin oudere, minder populaire gegevens (of andere op beleid gebaseerde metingen die door de opslagbeheerder worden gedefinieerd) naar langzamere, minder dure schijf- of tapeopslag worden verplaatst en daarmee ruimte vrijmaken voor nieuwere of meer gebruikte gegevens. Dit kan worden gebruikt om prestaties te maximaliseren wanneer een gegevensset wordt aangesproken, of om het capaciteitsgebruik te optimaliseren. Een belangrijk aspect van een SAM-omgeving is dat hierin meerdere kopieën van gegevens op verschillende opslagmedia kunnen worden bewaard, waaronder externe
opslagsystemen, zodat ook het noodherstelproces kan worden geautomatiseerd. Een andere belangrijke eigenschap van SAM-omgevingen is dat beheerders op de opslagapparaten zowel minimum- als maximumgebruikspercentages kunnen instellen en gegevens ook kunnen kopiëren naar media op een lager niveau, zodat wanneer het maximale benuttingspercentage is bereikt, er snel en automatisch ruimte op de SAM kan worden vrijgemaakt. Wanneer er toegang nodig is tot gegevens op een lager opslagniveau zoals tape, verplaatst de SAM die gegevens naar de desbetreffende toegangslaag en worden deze door de toepassing gebruikt alsof ze altijd op schijf hadden gestaan. Dit biedt beheerders dus vrijwel onbegrensde mogelijkheden voor capaciteitsuitbreiding op tape en het gemak van gegevenstoegang alsof deze zich op schijf bevinden. Een andere manier om opslaggebruik te maximaliseren, is door een schijf-naar-schijf-naar-tapebackupomgeving (D2D2T) te gebruiken met ofwel Sun ZFS Storage Appliance als NAS-gebaseerd RMAN-doel, ofwel een Pillar Axiom-opslagsysteem als SAN-gebaseerd doel. In deze situatie zouden gebruikers een nieuwe RMAN-back-up op schijf maken en vervolgens Oracle Secure Backup gebruiken om elke RMANback-upimage, of een periodieke selectie van dat image, naar tape te schrijven. Vervolgens kunnen na verloop van tijd de oudere back-ups op schijf worden verwijderd en kan het tapearchief worden gebruikt om aan bedrijfsregels en wettelijke nalevingsvoorschriften te voldoen. De TCO-voordelen van een grotere efficiëntie De TOC-voordelen van een grotere efficiëntie in een Oracle-omgeving komen op drie manieren tot uiting: er hoeft minder online opslagcapaciteit te worden aangeschaft; opslagbeheerders kunnen efficiënter werken en er hoeven minder zelfstandige opslagsubsystemen te worden beheerd; en de opslagsystemen nemen minder vloeroppervlak in beslag, gebruiken minder energie en vereisen minder koeling. De geringere opslagcapaciteit die moet worden aangeschaft, is het resultaat van de geringere hoeveelheid gegevens die bedrijven moeten opslaan, en de toegenomen efficiëntie door opslag in een geconsolideerde omgeving. Een bedrijf met meerdere SAN-gebaseerde datawarehouses dat bijvoorbeeld van meerdere eilanden van zelfstandige SAN-opslag overstapt op een Pillar Axiom dat deze silo's in één enkele resource consolideert, kan een reductie van wel 80% verwachten in de hoeveelheid gegevens die het moet opslaan en een verdubbeling van het capaciteitsgebruik, resulterend in een reductie van wel 90% van de opslagruimte die moet worden aangeschaft.
Natuurlijk betekent de aanschaf van minder opslagruimte dat beheerders ook minder apparaten hoeven te beheren, wat weer rechtstreeks tot een daling van de bedrijfskosten leidt. Deze reductie kan nog verder worden vergroot door het gebruik van geavanceerde beheertools waarmee de productiviteit van systeembeheerders toeneemt. De Pillar Axiom MaxMan-omgeving en de combinatie van DTraceanalyses en GUI-gebaseerd beheer op de Sun ZFS Storage Appliance betekenen dat opslagbeheerders routinetaken, zoals foutopsporing, fijnafstelling, provisioning en onderhoud, sneller en gemakkelijker kunnen uitvoeren, waardoor ze hun expertise kunnen inzetten voor dringender problemen en voor het stroomlijnen van de bedrijfsvoering. Een voorbeeld van de gecombineerde voordelen die dit kan opleveren, is een gelaagde opslagomgeving waarin de vervanging van een enkele laag van snelle schijven door een combinatie van flash, snelle schijfopslag, op capaciteit geoptimaliseerde schijfopslag en tape de totale kosten met 75% of meer kan verlagen. Als deze omgeving actief wordt beheerd door een geautomatiseerd systeem zoals de Sun Storage Archive Manager, kunnen oudere bestanden automatisch worden afgevloeid naar opslagmedia met minder hoge prestaties en lagere kosten, en op de snelle media worden teruggezet op het moment dat ze daar weer nodig zijn. Deze actief beheerde, geautomatiseerde omgeving waaronder ook tape valt betekent dat het capaciteitsgebruik op vooraf gedefinieerde minimum- en maximumniveaus kan worden ingesteld en dat bedrijven nooit te weinig opslagruimte hebben. In feite vervangen beheerders online schijven die stroom verbruiken en een vervangingscyclus van 3 tot 5 jaar kennen, door goedkope tapecassettes die geen stroom verbruiken en wel 30 jaar kunnen meegaan. In een recente analyse door The Clipper Group werd geschat dat een op schijven gebaseerd archief meer dan 200x zoveel stroom verbruikt als een tapeopslaglaag en dat de totale eigendomskosten over 10 jaar gemeten voor de schijfoplossing meer dan 15x zo hoog liggen als die van de tapearchieflaag (zie In Search of the Long Term Archiving Solution Tape Delivers Significant TCO Advantage Over Disk (Engelstalig)). Focus op efficiëntie: dupliceren van Oracle-databases voor test- en ontwikkeldoeleinden Bedrijven die voortdurend innoveren en hun producten verbeteren, moeten vrijwel continu testen ontwikkelingsactiviteiten uitvoeren. Deze activiteiten gebruiken meerdere kopieën van grote productiesystemen zoals databases. De Sun ZFS Storage Appliance kan beheerders een goedkope en efficiënte manier bieden om vrijwel onbeperkt kopieën van hun productiedatabases te maken voor test- en ontwikkeldoeleinden. De Sun ZFS Storage Appliances zijn erop gebouwd om eenvoudig in bestaande Oracle-omgevingen te worden geïntegreerd met minimale procedurele wijzigingen en kunnen zelfs het ontwikkelen en testen van
datawarehouses met Hybrid Columnar Compression ondersteunen. Ze zorgen voor eenvoud en optimale prestaties en kosten tot 30 procent minder dan traditionele oplossingen, met zelfs nog grotere besparingen in Hybrid Columnar Compression-omgevingen. Bij gebruik van een Sun ZFS Storage Appliance kan het kloonproces worden geautomatiseerd met vooraf geschreven scripts en workflows. Bij de traditionele methodes voor het kopiëren van productiedatabases voor test- en ontwikkeldoeleinden nam elke kopie evenveel ruimte in als de originele database, wat met databases van vele terabytes groot en met tientallen of zelfs honderden ontwikkelaars tot enorme hoeveelheden opslagcapaciteit kan oplopen. De Sun ZFS Storage Appliance en de Pillar Axiom bieden de mogelijkheid om ruimtebesparende beschrijfbare kloons te maken die alleen extra ruimte vergen wanneer er nieuwe gegevens naar de kloon worden geschreven. Hiermee wordt niet alleen bespaard op capaciteit, maar tevens op bedrijfskosten zoals energie en koeling. Bedrijven die een Oracle-productiedatabase willen klonen voor test- en ontwikkeldoeleinden en die reeds Oracle Data Guard gebruiken voor een grote beschikbaarheid en voor noodherstel, kunnen deze systemen gebruiken door een Sun ZFS Storage Appliance of een Pillar Axiom aan hun Data Guardconfiguratie toe te voegen en zo een efficiënte oplossing te creëren voor snapshots en klonen. Bedrijven die geen Oracle Data Guard gebruiken met hun Oracle-database, kunnen voor het klonen ook een Sun ZFS Storage Appliance gebruiken. De voorziening van RMAN voor incrementeel samenvoegen kan een back-up van een Oracle-database op een via NAS of SAN aangesloten opslag maken, waar met de snapshot- en kloonfuncties van de Pillar Axiom en Sun ZFS Storage Appliance kopieën van de database worden gemaakt met behoud van de originele gegevens en die in de loop van het testen en ontwikkelen vele malen kunnen worden gebruikt en weggegooid. Conclusie De opslagproducten van Oracle zorgen voor efficiëntie in gebruiksratio, stroomverbruik en capaciteit. Ze werken met een aantal innovatieve voorzieningen en gegevensreductietechnologieën die zijn ontworpen om bedrijven te helpen hun TCO in de hand te houden en over-provisioning van opslagbronnen te voorkomen. De opslagproducten van Oracle zijn ontworpen om samen te werken met Oracle-toepassingen, -databases en -servers, wat betekent dat bedrijven ze gemakkelijk in bestaande Oracle-infrastructuren kunnen integreren zonder dat daar veel handmatige ingrepen van beheerders of kostbare aanpassingen voor nodig zijn.