梁 勇，張攀翔，陳秋華

（中國移動通信集團(tuán)公司廣東分公司 廣州510623）

1 引言

傳統(tǒng)電信企業(yè)的系統(tǒng)建設(shè)過程中，由于需求變化快速、系統(tǒng)數(shù)量巨大，系統(tǒng)建設(shè)往往按照各自應(yīng)用需求來評估、采購、建設(shè)、維護(hù)各個應(yīng)用獨(dú)立的主機(jī)、存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器等資源，從而導(dǎo)致了豎井式或煙囪式的多套獨(dú)立的系統(tǒng)，這種建設(shè)方式帶來了大量的問題。

·項目建設(shè)周期漫長，難以快速滿足市場需求。

·購買了大量不需要的處理能力。系統(tǒng)前期很難準(zhǔn)確估算業(yè)務(wù)量和需要采用怎樣的數(shù)據(jù)庫資源支撐，導(dǎo)致某些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫長期處于非?？臻e的狀態(tài)，浪費(fèi)了投資。

·缺乏集中管理和安全性保護(hù)。由于每個系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，每個系統(tǒng)的可用性、安全性都依賴于SI單獨(dú)實現(xiàn)，規(guī)劃復(fù)雜，實施難度大，導(dǎo)致較大的系統(tǒng)管理和安全性漏洞。

·難以隨著業(yè)務(wù)需求的變化調(diào)整數(shù)據(jù)庫資源，存在平時大量資源利用率普遍偏低和業(yè)務(wù)高峰值時資源不足的矛盾。例如，在中國移動通信集團(tuán)公司某分公司負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)維的增值業(yè)務(wù)中，有數(shù)十個獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫平臺，“139說客”的核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的平均CPU負(fù)荷長期在60%以上，而峰值可以長達(dá)24 h超過90%，帶來了很大的系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的隱患，也可能由于負(fù)荷高影響了業(yè)務(wù)響應(yīng)時間，導(dǎo)致客戶感受的受損。反之，也有不少數(shù)據(jù)庫主機(jī)長期平均負(fù)荷在5%以下，甚至持續(xù)看不到任何負(fù)載，造成了投資上的浪費(fèi)。

因此，亟需打破原來這種煙囪式的建設(shè)方式，隨著云計算技術(shù)的逐漸成熟和完善，通過云計算技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)資源的共享、動態(tài)調(diào)整和按需分配，成為電信企業(yè)未來主要的探索方向。計算基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展如圖1所示。

從電信企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行情況來看，其核心的服務(wù)器和存儲資源的50%以上是作為數(shù)據(jù)庫平臺部署的，所以如何實現(xiàn)電信級對數(shù)據(jù)庫云平臺的靈活部署，既可以實現(xiàn)“大分小”式，又可以實現(xiàn)“小合大”式的應(yīng)用部署，對電信企業(yè)運(yùn)營商而言極為重要。

圖1 計算基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展

2 云計算背景知識

2.1云計算概念

NIST對云計算的定義：云計算模型能以按需方式，通過網(wǎng)絡(luò)方便地訪問云系統(tǒng)的可配置計算資源共享池(如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用程序和服務(wù))，同時以最少的管理開銷及與供應(yīng)商的交互，迅速配置提供或釋放資源。

云計算是網(wǎng)格計算 （grid computing）、分布式計算（distributed computing）、并行計算（parallel computing）、效用計算（utility computing）、網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)（network storage technology）、虛擬化（virtualization）、負(fù)載均衡（load balance）等傳統(tǒng)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。

2.2 云計算的服務(wù)模式

云計算是以服務(wù)的形式提供IT化能力。云計算所提供的服務(wù)形式可以分為IaaS（infrastructure as a service）、PaaS（platform as a service）、SaaS（software as a service），如圖2所示。

圖2 云計算的3種服務(wù)模式

IaaS主要關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施（即硬件）虛擬化、資源共享、資源調(diào)配等硬件服務(wù)能力的提供，如果面向系統(tǒng)建設(shè)考慮，仍然需要進(jìn)一步部署相應(yīng)的平臺軟件（數(shù)據(jù)庫、中間件等）和應(yīng)用軟件，所以IaaS層提供的云服務(wù)管理粒度只在硬件層面，對平臺軟件和應(yīng)用軟件的部署和管理幾乎沒有涉及。

在提供云服務(wù)的過程中，硬件作為基礎(chǔ)設(shè)施層，仍然需要承載平臺和應(yīng)用軟件能力，所以大部分企業(yè)更多地關(guān)注業(yè)務(wù)層面的平臺軟件方面的服務(wù)化，即PaaS層服務(wù)能力。IOUG對企業(yè)客戶云計算服務(wù)的關(guān)注調(diào)查如圖3所示。

PaaS層主要關(guān)注提供平臺軟件的服務(wù)能力 （如數(shù)據(jù)庫、中間件等），所以實現(xiàn)PaaS層服務(wù)模式，可以有兩種技術(shù)選擇：一種是基于IaaS層提供的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，再通過PaaS管理平臺來部署和管理平臺軟件服務(wù)；另一種是直接通過一體化的解決方案來實現(xiàn)軟、硬件的統(tǒng)一管理、部署、資源分配和回收。前一種方式存在管理的復(fù)雜性、兼容性問題，甚至還可能存在嚴(yán)重的性能瓶頸和整體運(yùn)行風(fēng)險的問題。如中國移動通信集團(tuán)公司廣東分公司（以下簡稱廣東移動）在基于x86服務(wù)器上通過虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)IaaS層資源池，再部署Oracle數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)應(yīng)用，通過實際測試發(fā)現(xiàn)，性能損耗超過40%，而且還存在Oracle RAC數(shù)據(jù)庫沒有在VMWare平臺得到廠商官方支持的問題，一旦遇到系統(tǒng)問題，診斷、解決時都存在很大的潛在運(yùn)行風(fēng)險。

圖3 IOUG對企業(yè)客戶云計算服務(wù)的關(guān)注調(diào)查

通過軟硬件一體化PaaS層云服務(wù)，形成共享資源池，同時提供平臺級軟件能力，然后按照各個應(yīng)用需求在PaaS資源池中申請硬件資源、獲得軟件服務(wù)的方式，不斷部署不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中化整合。這樣可以有效節(jié)省計算和存儲資源、機(jī)房空間、耗電和配套設(shè)施、人力維護(hù)成本，提高系統(tǒng)的可靠性、擴(kuò)展能力、計算能力，避免出現(xiàn)業(yè)務(wù)要求和系統(tǒng)支撐能力不匹配的問題。

3 電信級數(shù)據(jù)庫云平臺理想架構(gòu)和最佳實踐

3.1 電信級PaaS數(shù)據(jù)庫云平臺的理想架構(gòu)

根據(jù)以上分析，從效率、管理、集成、兼容性角度來看，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫云平臺的最佳方式是軟、硬件一體化PaaS平臺解決方案，而PaaS云一體化解決方案需要從4個主要方面考慮。

·構(gòu)建可不斷堆疊、可線性擴(kuò)展、分布式的服務(wù)器資源池；

·構(gòu)建可不斷堆疊、可線性擴(kuò)展、分布式的存儲資源池；

·構(gòu)建服務(wù)器與服務(wù)器之間、服務(wù)器與存儲之間的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；

·構(gòu)建軟硬一體化、統(tǒng)一的云管理和云治理平臺。

由于在電信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫呈現(xiàn)多元化和混合型特點(diǎn)。既有大量的小規(guī)模數(shù)據(jù)庫，如增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)、政企客戶系統(tǒng)等，也有很多超大規(guī)模數(shù)據(jù)庫，如計費(fèi)、CRM、話務(wù)網(wǎng)管等；既有OLTP為主的系統(tǒng)，如CRM、呼叫中心等，也有很多以O(shè)LAP型為主的系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市等，還有很多OLTP和OLAP混合型系統(tǒng)，如結(jié)算、賬務(wù)、網(wǎng)管等，既有以本地區(qū)為主導(dǎo)的系統(tǒng)，又有全國型集中化的系統(tǒng)。所以對數(shù)據(jù)庫云平臺的要求也呈現(xiàn)出一定的電信級要求。

·靈活的資源分配和管理能力，可以同時支持“大分小”和“小合大”兩類要求。

·混合型數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，既可以支持“數(shù)據(jù)庫集群”型的OLTP交易，又可以支持 “數(shù)據(jù)庫集群”型的OLAP處理。

·極高的處理性能，保證數(shù)據(jù)庫云平臺可以支撐大量數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。

·極高的擴(kuò)展能力，保證數(shù)據(jù)庫云平臺可以不斷地線性擴(kuò)展。

·極高的可靠性，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

·高性價比、低能耗。

·完善、統(tǒng)一、可視化的管理能力。

滿足電信級數(shù)據(jù)庫PaaS云平臺要求的理想架構(gòu)，需要軟件和硬件的有機(jī)結(jié)合來構(gòu)成，每個組成部分既需要硬件能力，也需要軟件特性配合來實現(xiàn)整體目標(biāo)。

3.1.1 計算資源池

從硬件來看，這一部分是運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的主要部分，需要實現(xiàn)低成本化堆疊、分布式網(wǎng)格計算能力，所以需要多服務(wù)器、多CPU協(xié)同、網(wǎng)格集群化的運(yùn)行環(huán)境。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，利用低成本的x86架構(gòu)的多服務(wù)器堆疊，配合共享磁盤架構(gòu)數(shù)據(jù)庫集群是最理想的架構(gòu)，因為多臺x86架構(gòu)可以提供低成本、快速的擴(kuò)展能力，但與小型機(jī)相比，x86架構(gòu)的可靠性不夠，可以通過共享磁盤架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫集群來提高整體運(yùn)行的可靠性，同時能夠發(fā)揮多服務(wù)器的分布式并行處理能力。

從軟件來看，計算資源池要求能夠?qū)Y源進(jìn)行靈活的分配和管理，既可以將一個服務(wù)器的部分資源分配給一個特定應(yīng)用，即“大分小”，也可以將多個服務(wù)器資源整合成為一個應(yīng)用，即“小合大”。同時還能夠在資源池內(nèi)部和外部按照需要動態(tài)調(diào)整原有分配的資源關(guān)系，比如隨需增加或減少一個應(yīng)用服務(wù)所占的CPU、內(nèi)存等。

3.1.2 存儲資源池

從硬件來看，作為數(shù)據(jù)庫的存儲部分，具備低成本、分布式并行特點(diǎn)，可以通過多個小的存儲單元堆疊方式不斷地進(jìn)行線性擴(kuò)展，構(gòu)成大規(guī)模存儲資源池；同時作為數(shù)據(jù)庫存儲，需要具備大容量的多級緩存機(jī)制，使得數(shù)據(jù)庫中的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)可以通過緩存來提高處理性能；另外隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，存儲單元需要具備足夠的CPU和計算能力，參與到數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程中來，以減輕數(shù)據(jù)庫服務(wù)器所需處理的數(shù)據(jù)量。

從軟件來看，由于電信企業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增加，特別是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維應(yīng)用包含大量的網(wǎng)元數(shù)據(jù)，需要存儲具備較高的數(shù)據(jù)壓縮比，以節(jié)省存儲空間，另外存儲側(cè)可以通過并行化的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分揀和預(yù)過濾，提高數(shù)據(jù)的處理效率。

3.1.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

圖4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)

在數(shù)據(jù)庫云平臺方面，需要采用大量的主機(jī)集群及存儲集群，為了讓這些集群能夠發(fā)揮最佳的效果，必須使用效率最高的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)把它們連接起來，目前比較成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有萬兆以太網(wǎng)以及Infiniteband，如圖4所示。這兩種技術(shù)都可以提供高速的內(nèi)部連接，用來實現(xiàn)主機(jī)之間的集群連接、存儲單元之間的互聯(lián)以及主機(jī)到存儲單元之間的數(shù)據(jù)連接。

3.2 符合電信級PaaS數(shù)據(jù)庫云平臺要求的最佳實踐

從目前實踐來看，要符合電信級數(shù)據(jù)庫PaaS云平臺的要求，Oracle的Exadata數(shù)據(jù)庫云服務(wù)器是一個理想選擇。

3.2.1 分布式服務(wù)器資源池

Exadata數(shù)據(jù)庫云服務(wù)器可以通過整合多服務(wù)器的計算資源，形成一個巨大的資源池，許多不同的數(shù)據(jù)庫可運(yùn)行于同一Exadata數(shù)據(jù)庫機(jī)器上。

DB服務(wù)器通過共享配置方式使不同數(shù)據(jù)庫應(yīng)用運(yùn)行在指定的資源范圍內(nèi)，可以通過Service的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)的虛擬化，應(yīng)用以Service的方式連接并運(yùn)行于一個或多個動態(tài)的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)上，可以動態(tài)地增長、回收和移動。通過Service虛擬化可以實現(xiàn)“大分小”和“小合大”的虛擬化應(yīng)用。

·大型數(shù)據(jù)庫可通過RAC技術(shù)跨越多個物理節(jié)點(diǎn)；

·多個小型數(shù)據(jù)庫可以通過共享運(yùn)行于同一個物理節(jié)點(diǎn)。

對于多個數(shù)據(jù)庫運(yùn)行于同一節(jié)點(diǎn)的情況，實例綁定（instance caging）技術(shù)提供可預(yù)知的CPU核心資源，可限制數(shù)據(jù)庫運(yùn)行于特定的處理器的子集上，如圖5所示。

通過數(shù)據(jù)庫虛擬化和整合多應(yīng)用數(shù)據(jù)庫于Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺，可以使得各個應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的資源利用率得到有效的整合和提升，以節(jié)省更多的主機(jī)、存儲、機(jī)房、軟件License等資源。

如企業(yè)有3個主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫云平臺運(yùn)行，3類應(yīng)用分別以Sales App、ERP App和HR App表示，如圖6所示。數(shù)據(jù)庫云平臺可以分別給3類應(yīng)用構(gòu)建服務(wù)器資源池（server pool）和空閑資源池（free pool），3 類應(yīng)用分別通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)接口連接Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺。根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，銷售部門應(yīng)用需要持續(xù)地使用較多的數(shù)據(jù)庫云資源，數(shù)據(jù)請求需要優(yōu)先得到滿足。ERP類應(yīng)用對數(shù)據(jù)庫云資源的需求彈性較大，隨商務(wù)周期可能會有所變動，同時數(shù)據(jù)請求的優(yōu)先級較銷售部門低。HR類應(yīng)用對數(shù)據(jù)庫云資源需求相對固定，且所需的資源最少，數(shù)據(jù)請求的優(yōu)先級最低。Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺可以按照每類應(yīng)用對資源的需求進(jìn)行管理和動態(tài)供應(yīng)。

在Exadata數(shù)據(jù)庫云服務(wù)器中，不同應(yīng)用數(shù)據(jù)庫部署在多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群中，當(dāng)應(yīng)用負(fù)載和請求增長時，原有計算資源不足以滿足要求，服務(wù)質(zhì)量會下降(預(yù)定義策略)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)可以在數(shù)據(jù)庫云平臺中動態(tài)擴(kuò)展到資源空閑的服務(wù)器中運(yùn)行，提高該服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

3.2.2 分布式存儲資源池

Exadata數(shù)據(jù)庫云服務(wù)器本身就集成了ASM （自動存儲管理）的存儲管理功能，用來實現(xiàn)存儲的虛擬化、高擴(kuò)展、高可靠的特點(diǎn)。

通過Oracle ASM進(jìn)行存儲虛擬化后，不但可以實現(xiàn)存儲的性能水平擴(kuò)展，而且可以實現(xiàn)存儲的高可用、自管理能力。加入ASM管理的存儲可以劃分為不同的磁盤組，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲在磁盤組中時，數(shù)據(jù)會均勻分布到磁盤組的各個存儲單元，實現(xiàn)數(shù)據(jù)均勻分布，當(dāng)磁盤組中增加或減少存儲單元數(shù)量時，數(shù)據(jù)會被動態(tài)地重新分布，避免出現(xiàn)任何的熱點(diǎn)磁盤。

圖5 實例綁定技術(shù)

圖6 數(shù)據(jù)庫云平臺的3類應(yīng)用

圖7 智能存儲技術(shù)的處理

Exadata將數(shù)據(jù)庫計算分成計算密集型處理和存儲密集型處理，分別在DB服務(wù)器和存儲服務(wù)器完成。采用智能存儲技術(shù)（Smart Scan），實現(xiàn)了存儲層完全并發(fā)式、智能化的預(yù)處理，提高了數(shù)據(jù)的處理效率，并降低了DB服務(wù)器的處理負(fù)擔(dān)，如圖7所示。

3.2.3 高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

Oracle Exadata Storage在服務(wù)器和存儲之間使用了Infiniband互連。Exadata單元具有高可用性的雙端口4倍數(shù)據(jù)速率(QDR)Infiniband連接。每個Infiniband連接提供了40 GB的帶寬，高于傳統(tǒng)存儲或服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)許多倍。而且Oracle的互連協(xié)議使用直接內(nèi)存訪問（DMA），直接將數(shù)據(jù)從線纜轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫緩存，沒有額外的數(shù)據(jù)拷貝，以確保極低的CPU開銷。Infiniband網(wǎng)絡(luò)具有 LAN網(wǎng)絡(luò)的靈活性和SAN的高效性，使用 InfiniBand網(wǎng)絡(luò)后，Oracle可確保網(wǎng)絡(luò)不會成為性能瓶頸，其也為 Oracle數(shù)據(jù)庫真正應(yīng)用集群節(jié)點(diǎn)提供了高性能集群互連。

3.2.4 集中化、統(tǒng)一的云平臺管理

Oracle Exadata與 Oracle企業(yè)管理器 (EM)網(wǎng)格控制進(jìn)行了集成，可輕松監(jiān)視Exadata環(huán)境。在現(xiàn)有的 EM系統(tǒng)中安裝 Exadata插件后，可以監(jiān)視Exadata Storage Server上的統(tǒng)計信息和活動，并將事件和警報發(fā)送給管理員。EM系統(tǒng)與Exadata集成的優(yōu)勢介紹如下。

·監(jiān)視 Oracle Exadata存儲；

·收集存儲配置和性能信息；

·根據(jù)閾值設(shè)置發(fā)出報警和警告；

·在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供豐富的現(xiàn)成量度和報表。

所有的功能用戶均期望可以配合使用 Oracle企業(yè)管理器和Exadata。用戶可以使用 EM界面輕松地管理Exadata環(huán)境和其他以往結(jié)合企業(yè)管理器使用的 Oracle數(shù)據(jù)庫環(huán)境。DBA可以使用熟悉的 EM界面來查看報表以確定 Exadata系統(tǒng)的狀況并管理Exadata存儲的配置。

4 數(shù)據(jù)庫PaaS云平臺帶來的運(yùn)維和管理的轉(zhuǎn)變

4.1 數(shù)據(jù)庫PaaS云平臺的運(yùn)維管理模式

從本質(zhì)上來說，云計算并不是一種技術(shù)的革命，而是一種管理模式的革命。云計算的技術(shù)基礎(chǔ)，不論是服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化，還是平臺軟件級別的集群和資源控制，都是已經(jīng)存在了若干年的技術(shù)。從技術(shù)手段上來說，這些技術(shù)手段短則出現(xiàn)了10年，長的在30年前就已經(jīng)存在了 （如服務(wù)器虛擬化）。但是云計算之所以能對IT的建設(shè)和運(yùn)維帶來新的創(chuàng)新，關(guān)鍵在于對整個IT架構(gòu)的日常管理和運(yùn)維帶來的革命性變更。將所有的資源虛擬化后，伴隨著動態(tài)可調(diào)的能力，大大加快了新應(yīng)用建設(shè)在平臺層的建設(shè)速度，而且能按照實際的運(yùn)行情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

但是這種管理模式革命性的變更，也帶來了對應(yīng)用/系統(tǒng)管理維護(hù)的新需求。傳統(tǒng)方式中，在大多數(shù)的實際情況下，應(yīng)用軟件的開發(fā)商SI不僅僅是對自己的應(yīng)用提供運(yùn)維，而且也對其應(yīng)用之下的平臺軟件/硬件進(jìn)行主要的運(yùn)維操作，并根據(jù)實際運(yùn)行的情況，對用戶提出基礎(chǔ)架構(gòu)擴(kuò)容和調(diào)整的需求。在采用 PaaS提供數(shù)據(jù)庫云的方式下，之前的SI全部負(fù)責(zé)的方式必然不可行。因為SI不再負(fù)責(zé)包括基礎(chǔ)硬件和數(shù)據(jù)庫軟件的數(shù)據(jù)庫平臺的運(yùn)維，而只是一個數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)的消費(fèi)者，必須要有第三方負(fù)責(zé)相應(yīng)云平臺的運(yùn)維。同時，由于實際的情況，SI往往會提出自己的數(shù)據(jù)庫服務(wù)需要的資源變更請求，對于這些資源變更請求的評估和批準(zhǔn)，當(dāng)然也應(yīng)該由SI之外的人員/組織予以完成。簡單總結(jié)一下，在采用數(shù)據(jù)庫云平臺后，原來的SI和最終用戶的關(guān)系會演變成如下4方面的關(guān)系，如圖8所示。

首先引入的是SI的數(shù)據(jù)庫云平臺維護(hù)者，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫云平臺的日常監(jiān)控、安全管理等工作。而且需要由數(shù)據(jù)庫云平臺管理者負(fù)責(zé)對開發(fā)商提出的資源變更需求進(jìn)行決策，判斷是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行資源調(diào)整。數(shù)據(jù)庫云平臺的管理者也需要根據(jù)實際業(yè)務(wù)的情況和云平臺維護(hù)者給出的系統(tǒng)報告，主動地進(jìn)行資源調(diào)整，以確保系統(tǒng)的資源利用率和各個應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

這樣的管理模式變革，對數(shù)據(jù)庫云平臺也提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。例如，必須有完整的監(jiān)控手段，監(jiān)控各個應(yīng)用資源的使用情況，而且不僅僅是監(jiān)控，還需要提供更高層次的診斷和優(yōu)化工具，避免由于SI開發(fā)應(yīng)用的低效率而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，避免誰的應(yīng)用越爛，誰就能分配更多資源的不良情況。

對于數(shù)據(jù)庫云平臺的維護(hù)者來說，也需要更高的技能提升，能在多租戶的情況下，從數(shù)據(jù)庫的運(yùn)維上升到數(shù)據(jù)庫云的運(yùn)維。對平臺維護(hù)者來說，也是一個全新的課題。

4.2 目前在數(shù)據(jù)庫PaaS云平臺上的運(yùn)維管理實踐

基于廣東移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維部門數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多而雜的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫云平臺部署過程中，對云平臺的管理和運(yùn)維也相應(yīng)總結(jié)了一套實用的管理流程，其主要涵蓋了從部署云資源池、應(yīng)用申請云平臺資源需求、評估和審批資源，到部署應(yīng)用服務(wù)和所對應(yīng)的計算和存儲資源、服務(wù)資源SLA管理和按需資源調(diào)度，再到最終應(yīng)用退出和資源回收的一套完整過程。下面簡單舉例說明部分管理流程要點(diǎn)，如圖9所示。

圖8 原來的SI和最終用戶的關(guān)系

圖9 部分管理流程要點(diǎn)

4.2.1 創(chuàng)建資源服務(wù)池

首先基于Exadata構(gòu)建廣東移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的多個數(shù)據(jù)庫資源池，分為OLTP型應(yīng)用資源池、OLAP型應(yīng)用資源池、空閑資源池等，如圖10所示，將部分服務(wù)器劃分在各個對應(yīng)的資源池內(nèi)。

圖10 數(shù)據(jù)庫資源池分類

4.2.2 評估原有生產(chǎn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)

對原有各個生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研和評估，評估原有系統(tǒng)的硬件配置和系統(tǒng)容量，如圖11所示。對應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行評估，評估業(yè)務(wù)特點(diǎn)和處理峰值。評估業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移到Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺后，對所需的存儲和計算能力需求以及對應(yīng)用的重要程度進(jìn)行評估分類，以便在數(shù)據(jù)庫云平臺中進(jìn)行資源控制和服務(wù)級別管理。

4.2.3 創(chuàng)建業(yè)務(wù)服務(wù)并配置對應(yīng)分配的資源

將各個業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)建成數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服務(wù)，在所對應(yīng)的資源池內(nèi)進(jìn)行部署，并按照各個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服務(wù)的評估所需的資源進(jìn)行初始資源劃分，如圖12所示。并按照各個應(yīng)用服務(wù)服務(wù)的生產(chǎn)規(guī)律性周期頻度，進(jìn)行規(guī)律性資源計劃定義。

5 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用效果對比

5.1 性能對比

經(jīng)過實際測試，基于現(xiàn)網(wǎng)真實數(shù)據(jù)和應(yīng)用，測試Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺的多類應(yīng)用(OLTP+OLAP)，性能提升從44倍到6 750倍。原來數(shù)小時的大作業(yè)類似于OLAP，目前只需要幾秒鐘完成，基本都提高了上千倍。原來大量循環(huán)+游標(biāo)類似于OLTP的存儲過程也有44倍和127倍的提高，見表1。

5.2 系統(tǒng)擴(kuò)展能力

對于Exadata的數(shù)據(jù)庫云平臺擴(kuò)展能力測試，告警SQL5（CPU 高負(fù)載 SQL，SQL達(dá) 34 KB）從 1/4配（執(zhí)行時間0:01:08）擴(kuò)展到1/2配（執(zhí)行時間0:00:31）時，可以明顯發(fā)現(xiàn)執(zhí)行時間線性減少（從68 s到31 s），如圖13所示。

5.3 壓縮比

經(jīng)過測試，用現(xiàn)網(wǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在Exadata數(shù)據(jù)庫云平臺中壓縮存儲，Exadata對兩個大表的壓縮率分別可達(dá)到7倍和10倍，見表2。

5.4數(shù)據(jù)庫云服務(wù)資源池和服務(wù)定義

配置兩個數(shù)據(jù)庫服務(wù)Service1、Service2，可以在數(shù)據(jù)庫云服務(wù)虛擬池內(nèi)實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)擴(kuò)展、回收和遷移。

建立ora.gmsp服務(wù)池，管理dm01db01、dm01db02兩個服務(wù)器的資源。Srvctl add srvpool–g ora.gmsp–l 0-u-1–i 0–n dm01db01,dm01db02也可以在Oracle企業(yè)管理器界面中添加服務(wù)器池。

圖11 原有生產(chǎn)系統(tǒng)評估示例

圖12 初始資源劃分

表1 實際測試結(jié)果

圖13 數(shù)據(jù)庫云平臺擴(kuò)展能力測試

表2 壓縮比測試結(jié)果

添加dbfsdg_mount資源具體操作方法如下。

·在Oracle企業(yè)管理器界面中服務(wù)器集群dm01-cluster上的資源管理處添加資源。

·資源名:dbfsdg_mount。

·資源類型:local_resource。

·操作程序:代理文件和操作腳本。

5.5 服務(wù)資源分配

在數(shù)據(jù)庫云平臺內(nèi)，可以按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級配置系統(tǒng)資源供給。能夠配置的資源包括業(yè)務(wù)的CPU、內(nèi)存、并發(fā)會話數(shù)以及I/O優(yōu)先級和吞吐量。

通過在Oracle企業(yè)管理器界面中定義資源計劃，可以基于多種條件將不同的會話劃分到多個資源組中，對不同的資源組分配不同的CPU資源，分配CPU資源可以基于CPU百分比，定義多個優(yōu)先級進(jìn)行分配。

5.5.1 對CPU的分配

在系統(tǒng)中定義了 OLTP_GROUP、OLAP_GROUP和OTHER_GROUP 3個資源組，根據(jù)需求，為不同的資源組分配不同的CPU比例。

·OLAP_GROUP：60%。

·OLTP_GROUP：20%。

·OTHER_GROUP：20%。

通過分配，可以保證資源組中的會話獲得所需的CPU資源，高優(yōu)先級的會話獲得更多的資源。

5.5.2 對最大活動會話數(shù)的分配

通 過 定 義 OLTP_GROUP、OLAP_GROUP和OTHER_GROUP 3個資源組，對資源組中的用戶限制最大活動會話數(shù)。

·OLAP_GROUP：300。

·OLTP_GROUP：50。

·OTHER_GROUP：100。

資源組中的用戶的并發(fā)會話不能超過設(shè)定的上限，超過上限的會話創(chuàng)建請求會被放置在隊列中。

5.5.3 對I/O資源的分配

通過定義 OLTP_GROUP、OLAP_GROUP和OTHER_GROUP 3個資源組，對可使用的I/O帶寬和每秒鐘的I/O次數(shù)進(jìn)行限制，保證高優(yōu)先級的用戶獲得更快的I/O響應(yīng)。

·OLAP_GROUP：每秒最高I/O帶寬使用10 000 MB，I/O次數(shù)上限為100 000次。

圖14 集中化管理和監(jiān)控數(shù)據(jù)界面

·OLTP_GROUP：每秒最高I/O帶寬使用 100 MB，I/O次數(shù)不受限制。

·OTHER_GROUP：每秒最高I/O帶寬使用1 000 MB，I/O次數(shù)不受限制。

5.6 集中化管理和監(jiān)控

通過云管理平臺監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，可查看主機(jī)、存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等基本信息，查看日志和告警信息等。

登錄Oracle企業(yè)管理器的管理界面，在目標(biāo)主機(jī)中找到Exadata的主機(jī)，打開主機(jī)后在性能選項卡中可以看到 CPU、內(nèi)存、磁盤I/O的使用率曲線，如圖14所示。

6 結(jié)束語

云計算給電信企業(yè)帶來了技術(shù)的創(chuàng)新，也帶來了管理的變革、支撐形式的挑戰(zhàn)和業(yè)務(wù)運(yùn)營的機(jī)遇。隨著數(shù)據(jù)庫云平臺的逐漸成熟和落地，會看到更加靈活、快捷的應(yīng)用的部署；更加低能耗、低成本的運(yùn)營；更加簡單的維護(hù)和管理；更加容易實現(xiàn)的大規(guī)模系統(tǒng)建設(shè)甚至全國性集中化系統(tǒng)的建設(shè)，由此而帶來的是企業(yè)規(guī)模式效益、全網(wǎng)化的營銷和服務(wù)、統(tǒng)一和集中化的管理等價值，對電信企業(yè)的轉(zhuǎn)型起到關(guān)鍵的作用。所以進(jìn)一步深入探索和實現(xiàn)低成本、大規(guī)模數(shù)據(jù)庫云計算技術(shù)，特別是與之配合的管理和運(yùn)維問題，是下一步深化數(shù)據(jù)庫云計算技術(shù)的關(guān)鍵任務(wù)。