Oracle exalogic elastic cloud

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  • 1. Oracle White PaperJaneiro de 2011Oracle Exalogic Elastic Cloud:Uma Breve Introdução
  • 2. Oracle Exalogic Elastic CloudIntroduçãoPara a maioria das organizações de TI, anos de inovação, expansão e aquisições resultaram eminfraestruturas difusas que forçam os limites da capacidade de gerenciamento. Embora os sistemas eaplicativos individuais em serviço geralmente sejam bem analisados e implementados com expertise,a franca escala dos investimentos contínuos em TI surge como uma preocupação dominante. Mesmocom o uso disseminado das melhores tecnologias, padrões abertos, fornecedores líderes de mercadoe modernas práticas arquitetônicas, como a SOA (arquitetura orientada a serviços), grande partedas empresas está com um número excessivo de plataformas, tecnologias, domínios de expertise efornecedores para coordenar e administrar.Em resposta, várias tecnologias e práticas tornaram-se artigos de consumo para grandes empresas –desde virtualização e armazenamento centralizado até a padronização de software e hardware em todaa organização. Recentemente, no entanto, a discussão de técnicas específicas de contenção de despesasdeu lugar a um debate mais amplo sobre a transformação da TI de um centro de custos em um centrode lucros. Essa transformação costuma envolver a adoção de uma infraestrutura mais centralizada,automatizada e flexível, comumente conhecida como nuvem privada.As abordagens do mundo real que efetivamente cumprem a promessa da nuvem privada envolvemsistemas projetados em conjunto para o desempenho máximo com simultâneo equilíbrio entreabertura, confiabilidade, custos, flexibilidade e eficiência dos recursos. Um dos aspectos maisimportantes é que esses sistemas não devem ser monolíticos e sim permitir que as empresas osimplementem gradativamente, em um ritmo determinado pelas verdadeiras necessidades comerciais,dentro de cronogramas prudentes de investimento.O Oracle Exalogic Elastic Cloud é o primeiro sistema do mundo projetado especificamente paraoferecer às empresas uma base para a nuvem privada segura e de missão crítica, dotada de escalapraticamente ilimitada, desempenho imbatível e simplicidade de gestão nunca imaginada antes. OExalogic é a plataforma ideal para aplicativos de todos os tipos – dos programas departamentaisde pequena escala até os maiores e mais exigentes aplicativos de ERP e mainframe. Embora sejaotimizado para Enterprise Java, Oracle Fusion Middleware e Oracle Fusion Applications, o Exalogictambém é um ambiente extraordinário para os milhares de aplicativos Linux e Solaris personalizadose de outros fornecedores, amplamente implementados na atualidade. Em resumo, o Exalogic é umpasso gigantesco rumo à realização da visão da Oracle para o datacenter do século XXI. 1
  • 3. Oracle Exalogic Elastic CloudVisão Geral do Sistema ExalogicO Exalogic é um sistema projetado, composto por componentes de hardware e software que,individualmente, são tecnologias estratégicas do portfólio de produtos da Oracle.Figura 1. Oracle Exalogic Elastic Cloud tem hardware e software projetados em conjunto.Oracle Exalogic Elastic Cloud HardwareO hardware Exalogic é um equipamento pré-montado, fornecido em rack padrão de 42U e19 polegadas. Cada configuração do Exalogic é uma unidade de capacidade de nuvem elásticaequilibrada para cargas de trabalho com uso intensivo de computação. Cada configuração doExalogic contém vários nós de computação hot-swappable (permutáveis sem interrupções), umsubsistema de armazenamento em disco em cluster de alto desempenho e um fabric (estrutura)interconectado de largura de banda alta que inclui os switches necessários para conectar cadacomponente dentro da configuração e realizar a conexão de outros racks do Exalogic ou do ExadataDatabase Machine. Além disso, cada configuração inclui várias portas Ethernet de 10 Gigabitspara integração com a rede de serviços do datacenter e portas Ethernet Gigabit para integraçãocom a rede de gerenciamento do datacenter. Todas as configurações do Exalogic são totalmenteredundantes em todos os níveis e foram projetadas sem um único ponto de falha.Cada nó de computação do Exalogic é uma unidade de capacidade de computação completamenteindependente, com processadores de vários núcleos (multi-core) x86 Xeon ou SPARC-T3, fontesde alimentação redundantes, memória rápida ECC DIMM e InfiniBand HCAs (adaptadores HostChannel). Cada nó de computação também contém dois SSDs (discos em “estado sólido”) quearmazenam imagens do sistema operacional para inicializar o nó e atuam como um espaço de swaplocal de alto desempenho e armazenamento para os dados de diagnóstico gerados pelo sistemadurante procedimentos de gerenciamento de falhas.O InfiniBand é fundamental para o sistema Exalogic Elastic Cloud. Além de oferecer umainterconexão incrivelmente rápida e de alta throughput (taxa de transferência) entre todas asunidades de hardware de uma implantação, ele também proporciona escalabilidade extrema,isolamento dos aplicativos e elasticidade. 2
  • 4. Oracle Exalogic Elastic CloudHá outras duas abordagens à ampliação da capacidade de computação de um datacenter, sendo amais elementar a escalabilidade vertical, que acrescenta capacidade de computação a cada máquina,mas com importantes limitações. Existem limites para o quanto cada computador pode ser escaladocom uma configuração equilibrada. Além disso, a escalabilidade vertical aumenta o impacto de umasimples falha do sistema. Mais recentemente, a escalabilidade horizontal popularizou-se e tem sidoaplicada graças à ligação de vários computadores por meio de tecnologias básicas de rede, como aEthernet. A escalabilidade horizontal aumenta a capacidade de computação e a tolerância a falhasindividuais do sistema. No entanto, os sistemas expandidos horizontalmente funcionam como umacoletânea de computadores separados que requerem coordenação. Tal coordenação é dificultada pelathroughput, latência e falta de recursos sofisticados de cluster nas redes Ethernet básicas.Em contrapartida, o sistema Exalogic usa um fabric de I/O InfiniBand comutado sem perdas(lossless switched) que conecta todos os sistemas, formando um único computador de grande porte.Figura 2. O Exalogic é altamente escalável.É possível começar com um rack pequeno ou de ¼, passar para um rack médio ou de ½ e entãopartir para um rack completo. Depois, você poderá conectar até oito racks completos de hardwareExalogic (ou qualquer combinação de configurações Exalogic e Exadata) juntos, sem precisarde switches (comutadores) externos. Quando forem necessários mais de oito racks de hardwareExalogic ou Exadata, a Oracle oferece a opção de switches de datacenter de alta capacidade quepermitem a criação de nuvens do Exalogic, formadas por centenas de racks e dezenas de milharesde processadores. 3
  • 5. Oracle Exalogic Elastic CloudOs sistemas Exalogic são escalados horizontalmente,ou seja, sem redução do desempenho do sistema com oaumento do tamanho da nuvem. Outro aspecto importanteé que a nuvem do Exalogic é um pool de recursos quepodem ser subdivididos de modo dinâmico, em unidadesseguras de capacidade. Os pilares dessa capacidade estãono design do próprio InfiniBand, projetado exatamentepara esse fim. O InfiniBand comporta partições, nas quaisa comunicação entre duas extremidades no fabric de I/Oé rigorosamente controlada nos switches deste. Cada nóde computação, ou mesmo dispositivos específicos deI/O, pode ser agrupado em partições lógicas nas quaisa comunicação é permitida, mas pode ser controlada nonível mais baixo. O reforço da segurança de suas partiçõesé outro recurso do InfiniBand, chamado virtual lanes (caminhos virtuais). Cada extremidade deI/O se comunica pelo fabric de I/O usando um ou mais desses virtual lanes, que são totalmenteindependentes uns dos outros e podem receber prioridades diferentes para garantir que osaplicativos tenham acesso garantido aos recursos compartilhados. Por exemplo, no caso de umaplicativo altamente crítico, o administrador pode usar esses recursos para selecionar vários nósde computação, atribuir todos os dispositivos de I/O desses nós a uma partição segura e entãodefinir virtual lanes para acesso exclusivo ao armazenamento compartilhado, aos recursos do ExadataDatabase Machine e às portas externas da rede de serviços. Mais importante ainda é que, se houvermudança nos requisitos de capacidade, é possível adicionar ou remover nós de computação dapartição desejada, de modo dinâmico, por meio de configuração simples.Software do Oracle Exalogic Elastic CloudJava é a tecnologia de implementação de aplicativos mais difundida e bem-sucedida que as empresasusam atualmente. O Exalogic foi desenvolvido totalmente para proporcionar o ambiente ideal paraaplicativos Java Enterprise e infraestrutura baseada em Java. Todo o portfólio Fusion Middlewareda Oracle foi criado para implantação no Exalogic. Em última análise, quando o portfólio OracleFusion Applications for lançado, também poderá ser implantado no Exalogic. O software doOracle Exalogic Elastic Cloud inclui uma série de otimizações e aprimoramentos aos produtos principais do Oracle WebLogic Suite, a base Java essencial na qual os aplicativos Oracle de última geração estão sendo desenvolvidos. O Oracle WebLogic Suite inclui o Oracle WebLogic Server, o Oracle Coherence, o Oracle JRockit e o Oracle HotSpot. 4
  • 6. Oracle Exalogic Elastic CloudAlém do suporte exclusivo aos aplicativos Java e ao Oracle Fusion Middleware, o Exalogic tambémpermite que os usuários escolham os sistemas operacionais Oracle Linux ou Oracle Solaris. OExalogic é totalmente compatível com todos os aplicativos Oracle Linux 5 e Solaris 11 padrão, semnenhuma certificação especial para o Exalogic – todos os aplicativos Oracle certificados para asversões adequadas do Oracle Linux e Solaris contam com suporte no Exalogic.Figura 3. O software Exalogic inclui o Oracle Enterprise Manager para gerenciamento completo do sistema.O Oracle Enterprise Manager permite gerenciar dos aplicativos ao disco rígido, por meio do GridControl e do OpsCenter. Com o Enterprise Manager, você pode monitorar, em tempo real e àsua escolha, cada componente de hardware na implantação do Exalogic, bem como ter o statusdo sistema automaticamente reportado ao Oracle Support para manutenção pró-ativa do sistema.Graças à integração com o Oracle Support, o Enterprise Manager pode aplicar pacotes de patchestestados e personalizados para o Exalogic que abrangem cada camada do sistema – do sistemaoperacional e firmware do dispositivo ao JVM, servidor de aplicativos, pilha superior do FusionMiddleware e aplicativos Oracle.Otimizações Técnicas do Software Exalogic Elastic CloudNa infraestrutura do software executado no Exalogic, há otimizações técnicas específicas feitas aoWebLogic Server, Coherence e JRockit & Hotspot que trazem ganhos de desempenho notáveis.Essas otimizações podem ser classificadas em duas categorias principais: 1. Otimizações de Software para o Hardware Exalogic: A plataforma de hardware do Exalogic Elastic Cloud é uma combinação específica de capacidade de computação, configuração de memória, recursos de rede e armazenamento voltados às cargas de trabalho de middleware. Como resultado dessa construção cuidadosa do hardware, é possível configurar e ajustar o software de modo específico para aproveitar os vários processadores e núcleos de cada nó de computação, a velocidade exata dos recursos de rede, a localidade da tecnologia Flash Storage e as características de desempenho da infraestrutura de armazenamento. 5
  • 7. Oracle Exalogic Elastic Cloud Mesmo na infraestrutura de hardware de outro fornecedor, pode ser difícil realizar esse tipo de ajuste em virtude da abrangência das configurações disponíveis nos níveis do sistema operacional, Java VM, WebLogic Server e Coherence. Com o Exalogic Elastic Cloud, a Oracle não apenas fez o pré-ajuste da infraestrutura de software usando os recursos existentes, como realizou importantes alterações arquitetônicas no software para melhorar sensivelmente o desempenho além do que é possível em hardware de outras marcas. 2. Otimizações do Software para o Oracle Database: Um recurso crucial do Exalogic Elastic Cloud é sua excelente integração com o Oracle RAC, especialmente quando este é executado no Oracle Exadata. Os benefícios de desempenho são classificados em três áreas principais com o RAC e o Exadata: a. O Exalogic pode ser diretamente integrado com o Exadata por meio do InfiniBand como um fabric sem switches e de alta velocidade que conecta as duas soluções de hardware. Como resultado da tecnologia InfiniBand, tais configurações tornam-se efetivamente um grande fabric de computação de alta velocidade que executa grids de middleware e de bancos de dados. b. Para garantir que a conectividade entre o Exalogic e o Exadata não fique apenas no nível do fabric do InfiniBand, mas esteja totalmente disponível na infraestrutura de tempo de execução do WebLogic, o driver JDBC e a infraestrutura de fontes de dados do WebLogic Server foram projetados para comunicar-se de modo nativo, usando os protocolos disponíveis no InfiniBand. c. Por fim, uma importante inovação foi lançada como parte do software do Exalogic Elastic Cloud no WebLogic Server, chamada Active GridLink for RAC. Esse recurso permite a conexão do WebLogic Server com instâncias do RAC, dentro e fora do Exadata, aumentando as conexões do JDBC com um novo canal, baseado em eventos para as instâncias do RAC retornarem as informações de status ao WebLogic Server. Essas otimizações de comunicação entre o Exalogic e o RAC melhoram consideravelmente o desempenho dos aplicativos de processamento de transações on-line (OLTP), chegando a duplicar ou triplicar a performance em comparação ao WebLogic Server executado em hardware padrão.Otimizações do Software do Exalogic Elastic Cloud para o Hardware do ExalogicTalvez o aspecto mais importante para a infraestrutura de software no Exalogic seja o uso doInfiniBand como fabric de rede interno. O InfiniBand é um link de comunicações de fabric comutadopadrão de mercado, amplamente usado em computação de alto desempenho e datacenters empresariais.O Exalogic conta com o QDR (Quad Data Rate) InfiniBand que proporciona largura de banda deaté 40Gb/s com baixa latência (Message Passing Interface, MPI ping) de 1,2 microssegundos. Oprotocolo de conexão nativo do InfiniBand é o SDP (Socket Direct Protocol), mas o padrão IP sobreInfiniBand (IPoIB) também foi incorporado, permitindo que qualquer solução baseada em TCP/IP seja executada no Exalogic. Além de largura da banda mais alta e da latência mais baixa, outracaracterística fundamental do InfiniBand é a capacidade de enviar pacotes consideravelmente maioresno nível da rede. Com o IPoIB, a MTU (Maximum Transmission Unit) é fixada em 64K, e com o SDP,a MTU começa em 32K e depois é autoajustada para um tamanho arbitrariamente maior, permitindoque o InfiniBand alcance a throughput máxima. 6
  • 8. Oracle Exalogic Elastic CloudA Figura 4 apresenta uma visão técnica de alto nível da infraestrutura do InfiniBand no Exalogic. Figura 4. InfiniBand no Exalogic.Cópia de Buffer ReduzidaCom essa infraestrutura de rede altamente otimizada, a primeira área que precisou de atualização foia infraestrutura de I/O do WebLogic Server, e como o tráfego de rede enviado para e recebido peloWebLogic Server seria lido e gravado na camada de soquete no InfiniBand. O objetivo foi otimizar ofluxo de I/O do tráfego do WebLogic no fabric do InfiniBand. Nesse aspecto, o foco foi mantido emduas áreas: 1. Há vários anos, com a introdução do NIO (Native Input Output) no Java SE 1.4, o WebLogic Server expandiu sua solução de I/O nativa interna para adotar a tecnologia Java SE de maneira adequada. No Exalogic, essa abordagem foi otimizada a fim de tirar o melhor proveito dos ByteBuffers de NIO Java e não precisar copiar o conteúdo do buffer de mensagem para (ou de) qualquer buffer intermediário antes (ou após) cada invocação de uma das operações de I/O nativas do sistema operacional subjacente. O Java VM subjacente do JRockit & Hotspot também foi ajustado para oferecer suporte a essa arquitetura de rede altamente racionalizada. Essa otimização foi realizada não só para a infraestrutura central de kernel do WebLogic Server, mas também para os elementos-chaves do modelo de programação Java EE em áreas como tempo de execução do servlet do WebLogic Server, resultando em diminuição drástica do volume de buffer copiado no modelo de programação, no tempo de execução do servidor de aplicativos, no Java VM e, por fim, nos níveis da rede. Isso complementa e fortalece diretamente o InfiniBand no Exalogic, que já conta com um nível reduzido de cópias de rede pela própria natureza de seu protocolo. Para se ter uma ideia da magnitude dessa mudança no WebLogic Server, quatro cópias de buffer foram eliminadas – uma redução efetiva de mais de 65% nas cópias internas, por exemplo, no caminho de I/O de Java de um JSP típico ao servlet e para o kernel do WebLogic Server. A Figura 5 oferece um resumo visual dessa otimização 7
  • 9. Oracle Exalogic Elastic Cloud Figura 5. Redução de cópias do buffer2. O InfiniBand habilita a comunicação interprocessos no nível da rede, usando pacotes consideravelmente maiores que a tradicional MTU de 1,5K com Ethernet – outra mudança arquitetônica introduzida no WebLogic Server foi o uso de I/O vetorial (scatter/gather ou separados/unidos). Scatter/gather refere-se ao processo de reunir ou separar dados de um determinado conjunto de buffers ou mensagens em uma única operação, em vez de várias. Como cada operação de leitura/gravação envolve uma (onerosa) chamada de espaço do usuário para o kernel, isso representa uma importante economia de ciclos de CPU. Com I/O scatter/gather, na verdade, o WebLogic Server consegue usar uma única chamada de procedimento para, sequencialmente, gravar dados de várias mensagens (por exemplo, partes de 4K no WebLogic Server) em um único fluxo de dados e fazer a leitura correspondente desse fluxo para várias mensagens. Com essa mudança, passa a existir uma impedância notavelmente menor entre o tamanho da mensagem interna (4K) no WebLogic Server e a MTU de 64K com IPoIB e, em especial, a MTU arbitrariamente grande com SDP. Essa abordagem complementa as otimizações de buffer de NIO acima citadas e foi crucial para a construção e desconstrução do fluxo de pacotes maiores pelo InfiniBand para, entre e das instâncias do WebLogic Server. A Figura 6 fornece uma visão geral da I/O scatter/gather com o Exalogic. 8
  • 10. Oracle Exalogic Elastic Cloud Figura 6: I/O Scatter Gather I/O com WebLogic Server no ExalogicCanais Paralelos sobre SDP (Socket Direct Protocol)O próximo conjunto de alterações foi centrado em permitir que a infraestrutura de canais de rede doWebLogic Server aproveitasse o InfiniBand de modo nativo. O SDP propriamente dito foi integradonas várias camadas da pilha de software, especificamente no driver do Oracle JDBC e no JRockit &Hotspot, para depois retornar por meio de propriedades configuráveis padrão no WebLogic Server.Graças a essa modificação, todos os canais de rede no WebLogic Server – HTTP(S), T3(S), IIOP (S),dentre outros – podem se comunicar nativamente pelo SDP.Como o WebLogic Server foi originalmente otimizado para Ethernet de 10Gbs, as cargas de trabalhodo Java EE padrão, como programas baseados em mensagens, aplicativos de Internet e de bancosde dados, foram reavaliadas para determinar em quais aspectos eles poderiam ser otimizados para oInfiniBand. Uma área importante na qual as otimizações podem ser vistas é a I/O de rede baseada emsoquete – de, para e entre instâncias do WebLogic Server.O WebLogic Server usa um conceito chamado canais de rede para processar essa comunicação. Parafacilitar vários protocolos – HTTP(S), T3(S), IIOP(S), dentre outros – em um único canal de rede,o WebLogic Server usa um elemento interno de baixo nível chamado muxer, que atua como ummultiplexador e demultiplexador para o tráfego de rede. Nessa área, foram projetadas duas alteraçõesexclusivas no WebLogic Server: 1. A MTU (Maximum Transmission Unit) padrão na Ethernet de 10Gbs é de 1,5K, e esse é o padrão configurado na distribuição standard do WebLogic Server. No entanto, como o InfiniBand permite uma MTU consideravelmente maior com IPoIB, (64K), e uma MTU autoajustada arbitrariamente grande sobre SDP, o WebLogic Server no Exalogic foi otimizado, inicialmente, por meio da alteração da I/O scatter/gather para gravar grandes volumes de dados na MTU disponível para a pilha do protocolo InfiniBand – seja o protocolo escolhido IPoIB ou SDP. 2. Quando a MTU maior foi combinada com a largura de banda mais alta do InfiniBand, foi necessário reconstruir a infraestrutura de muxer do WebLogic Server para despachar, de modo ideal, a taxa consideravelmente maior de pacotes fluindo para, entre e das instâncias do WebLogic Server. 9
  • 11. Oracle Exalogic Elastic Cloud Para tanto, foram adicionados outros seletores de canal executados em paralelas para processar as mensagens recebidas pelos canais da rede para o WebLogic Server. Essa capacidade de muxer paralelo recém-incluída, ajustada para comportar a velocidade do InfiniBand, efetivamente removeu qualquer bloqueio que poderia ser provocado pelo fluxo mais rápido de entrada de pacotes.Essa combinação de aumento da MTU e inclusão de paralelização adicional na infraestrutura dedespachos internos do WebLogic Server proporcionou uma notável melhoria no desempenho emtodos os protocolos de rede no WebLogic. A Figura 7 ilustra esse conjunto de mudanças com umacomparação de “antes” e “depois”. Figura 7. Da comunicação interprocessos padrão para a comunicação interprocessos do ExalogicTamanho do Pool de Threads OtimizadoAs otimizações de software com base na infraestrutura de hardware do Exalogic não se limitaramapenas à adoção nativa do InfiniBand para o máximo desempenho da rede com SDP e IPoIB, e auma reavaliação importante da infraestrutura de I/O de Java no WebLogic Server – a infraestruturado pool de threads também foi otimizada.Para entender como esse pool autoajustado foi otimizado, é fundamental entender como elefuncionava antes. Antes do Exalogic, o pool de threads autoajustado do WebLogic Servermonitorava a throughput geral a cada dois segundos e usava os dados coletados para determinarquando a contagem de threads deveria ser alterada. O algoritmo levava em conta uma combinação dacontagem de threads presente, da throughput medida e do histórico anterior para determinar quandoaumentar ou diminuir a contagem de threads, e quando adicionar novos threads automaticamente aopool, ou removê-los, conforme necessário. 10
  • 12. Oracle Exalogic Elastic CloudPara tirar proveito da configuração de hardware específica do Exalogic – que contém 30 nós decomputação, cada qual com dois processadores e seis núcleos por processador – o pool de threadsautoajustado do WebLogic Server foi alterado para reconhecer originalmente a capacidade subjacentede processamento de hardware e o algoritmo de alocação de threads foi modificado para ajustar-se combase nessa informação.Em vez de adicionar um thread ao total de cada vez, o WebLogic Server agora conta com a vantagemde conhecer a densidade mais alta dos núcleos e o hyper-threading (múltiplas threads em simultâneo)disponível no hardware para aumentar a contagem de threads em um número consideravelmentemaior: 24 de cada vez. Esse avanço resultou em um algoritmo de autoajuste reprojetado, queproporciona o desempenho ideal aos aplicativos Java no Exalogic, com rapidez muito superior à dasversões anteriores do WebLogic Server, especialmente conforme essas cargas de trabalho variam aolongo do tempo.A Figura 8 é uma ilustração com uma visão geral das otimizações do modelo de threading. Figura 8. Otimizações do pool de threads autoajustado para o desempenho ideal do ExalogicOtimizações do Software do Exalogic Elastic Cloud para o Oracle DatabaseUm dos principais objetivos de design do Exalogic foi otimizar sua infraestrutura com o Oracle RACe o Oracle RAC Exadata. Além de projetar a conectividade específica do InfiniBand entre os racksdo Exalogic e do Exadata na configuração de hardware que, por sua vez, é carregada nesse fabric edas otimizações ao desempenho de software do Exalogic Elastic Cloud descritas anteriormente, oWebLogic Server foi aprimorado com um novo recurso chamado Active GridLink for RAC. Parte dosoftware do Exalogic Elastic Cloud, esse recurso integra as fontes de dados do WebLogic Server com oOracle RAC, em uma nova abordagem arquitetônica. 11
  • 13. Oracle Exalogic Elastic CloudEspecificamente, o RAC oferece suporte a um mecanismo de notificação do cliente com base emeventos para distribuir informações sobre o status de um cluster do RAC. O recurso Active GridLinkfor RAC, manifestado no WebLogic Server como um tipo de fonte de dados GridLink, otimizaainda mais a infraestrutura de fontes de dados testada e aprovada do WebLogic Server, utilizando asinformações contidas nas notificações do RAC para proporcionar conectividade aprimorada na formade respostas mais rápidas a eventuais falhas de nó do RAC e atividades de manutenção, melhor uso dosrecursos de cluster do RAC e maior eficiência na gestão e no monitoramento. Um dos aspectos maisimportantes é que o processamento inteligente em tempo de execução dessas informações de eventosdo RAC resultou em melhoria substancial de desempenho para as cargas de trabalho de banco de dadosOLTP com base no WebLogic do Exalogic e do Exadata, em comparação às infraestruturas de outrosfornecedores.Única Fonte de DadosO recurso Active GridLink for RAC também simplifica e consolida a configuração e a administraçãodas fontes de dados do WebLogic Server, fornecendo uma única fonte de dados aprimorada paracomportar os recursos do RAC. A administração tornou-se muito mais fácil e diferente da realizada notradicional modelo com várias fontes de dados (ainda suportado), que traz uma combinação de umafonte de dados por nó do RAC e outra fonte de dados lógicos como camada de proxy, representandoa coleta resultante das fontes de dados do RAC. Por exemplo, em um cluster Oracle de quatro nós noExadata, a configuração das fontes de dados do WebLogic Server diminuiria de cinco fontes de dadosdistintas (uma para cada nó do RAC e uma fonte de dados de proxy) para uma com o Active GridLinkfor RAC.Failover de Conexão RápidaO ONS (Oracle Notification Service) é usado pelo banco de dados do Oracle RAC para divulgar oseventos que descrevem alterações de seu status. Com o Active GridLink for RAC, o WebLogic Server éregistrado para receber as notificações do ONS e reconhece rapidamente quaisquer alterações de statusem um banco de dados do RAC. Essa abordagem do Exalogic pode ser infinitamente mais rápidaque o método de pesquisar de várias fontes de dados ou, no pior caso, timeouts (tempo esgotado) deTCP/IP. Com esses eventos de notificação de alteração do status, o WebLogic Server pode adaptarseus pools de conexão de modo inteligente, em tempo de execução, para fornecer acesso contínuoe confiável aos bancos de dados do RAC quando ocorrem alterações. A Figura 9 mostra como esserecurso permite que o WebLogic Server opere sem paralisações (downtime), esteja o nó do RACon-line ou off-line. Figura 9. WebLogic Server com FCF (failover de conexão rápida) para RAC 12
  • 14. Oracle Exalogic Elastic CloudBalanceamento da Carga de Conexão em Tempo de ExecuçãoPara proporcionar melhor throughput e uso mais eficiente dos recursos, o Oracle Database forneceum serviço completo de balanceamento de carga em tempo de execução para distribuir as conexõespela instância do Oracle RAC com base nos objetivos de desempenho definidos pelo administradordo banco de dados. Esse serviço emite eventos “FAN” (Fast Application Notification) que avisam osclientes sobre o status atual do cluster, incluindo orientações sobre o direcionamento das conexões.O WebLogic Server recebe os eventos de orientação para balanceamento de carga emitidos pelo bancode dados e distribui as conexões para os nós Oracle RAC de maneira adequada. Esse recurso estádisponível como uma opção de configuração de balanceamento de carga em tempo de execução dafonte de dados do Active GridLink for RAC. Quando ativado, ele se baseia nas orientações recebidasdo banco de dados para determinar as conexões de despacho do pool, fazendo com que sejamdirecionadas a um nó específico do banco de dados para cumprir a meta de desempenho definida peloadministrador do BD. A Figura 10 apresenta uma visão geral do funcionamento do balanceamentode carga em tempo de execução com os nós do WebLogic escolhendo o nó menos carregado paradirecionar o tráfego. Figura 10. Balanceamento de carga em tempo de execução para o nó menos carregado do RACXA AffinityXA Affinity é um recurso de desempenho que garante que todas as operações do banco de dadosexecutadas no cluster do Oracle RAC, no contexto de uma transação global, sejam direcionadas para amesma instância do Oracle RAC. A afinidade será estabelecida com base na ID da transação global, enão segundo cada fonte de dados, para garantir que todas as conexões obtidas das diferentes fontes dedados configuradas no mesmo cluster do Oracle RAC sejam associadas à mesma instância do RAC. AFigura 11 mostra um resumo de como o XA Affinity permite que o WebLogic Server tenha afinidadetransacional com os nós do RAC. 13
  • 15. Oracle Exalogic Elastic Cloud Figura 11. Afinidade do nó do RAC do WebLogicDesligamento Gradual do Banco de DadosUm desligamento planejado gradual (Graceful Shutdown) ocorre quando um nó ou serviço do bancode dados é designado para tanto, com a emissão correspondente de um evento do banco de dadosindicando a solicitação de desligamento. Para comportar o desligamento planejado gradual de umbanco de dados, o Active GridLink for RAC não anula imediatamente as conexões que estão emuso quando detecta que o alvo de desligamento do banco de dados não está mais aceitando novasconexões. Em vez disso, a fonte de dados do GridLink permite a conclusão das transações emandamento antes de fechar e recriar as conexões físicas, enquanto elimina conexões inativas para quenovas solicitações de conexões não sejam enviadas para o banco de dados designado em modo dedesligamento ativo.BenefíciosDesempenho Extremo de JavaA combinação de software e hardware do Oracle Exalogic resulta em ganhos substanciais dedesempenho para os aplicativos baseados em Java executados no WebLogic Server e outras tecnologiasOracle Fusion Middleware. Para que você entenda a extensão dos ganhos obtidos com a execuçãode aplicativos no Exalogic, comparamos o desempenho do Exalogic com o de uma configuração1alternativa típica em três exemplos representativos.1 A Oracle desenvolveu um sistema de referência padrão com base na análise dos ambientes típicos que os clientes usam. Esse sistema usa o mesmo número e tipo de processadores Intel, a mesma capacidade de RAM e armazenamento em disco local. Ele também usa switches e adaptadores de rede Ethernet padrão em vez do fabric do InfiniBand do Exalogic. Versões idênticas do Oracle Linux e do software Oracle WebLogic Suite foram implantadas tanto no sistema do Exalogic quanto no de referência. Para a implantação no Exalogic, todos os aprimoramentos do software do Oracle Exalogic Elastic Cloud foram ativados e configurados, enquanto o software implantado no sistema de referência usou ajuste e configuração padrão. Os aprimoramentos do software do Exalogic não podem ser usados em hardware de outros fornecedores. 14
  • 16. Oracle Exalogic Elastic CloudCapacidade de Resposta dos Aplicativos (Latência)Analisamos várias operações frequentemente usadas em um típico aplicativo da Web, como ‘Criarserviço da web’, ‘Comprar’, ‘Gerenciar’ e ‘Procurar’, e identificamos ganhos de até 14x em comparaçãocom uma plataforma padrão. Figura 12. O Exalogic aumenta a capacidade de resposta dos aplicativos da web em até 14x em comparação com uma alternativa típica.Capacidade dos Aplicativos (Throughput)Comparamos a execução da lógica comercial essencial de Java, usando um teste de benchmarkrepresentativo e constatamos um aumento de 60% na capacidade dos aplicativos — no número deoperações por segundo. Figura 13. O Exalogic melhora a execução da lógica comercial essencial de Java em 60%.Comunicação do Banco de DadosEm uma terceira análise, observamos o desempenho de um aplicativo com uso intensivo de bancode dados — ou seja, o que o Exalogic pode fazer pelos aplicativos transacionais que dependem deinterações frequentes com o banco de dados. Mais uma vez, em comparação com uma configuraçãotípica de hardware para o aplicativo em questão, constatamos que a superioridade de processamentoe I/O do Exalogic para o banco de dados duplica ou triplica o desempenho das operações de bancode dados. 15
  • 17. Oracle Exalogic Elastic Cloud Figura 14. O Exalogic duplica ou triplica a velocidade das interações com o banco de dados.“Projetados em Conjunto” Significa Instalação Rápida e Operação EficienteAlém do desempenho extremo, por ter seu hardware e software projetados em conjunto, o Exalogictambém permite que os clientes instalem e executem o Exalogic com esforço muito menor em relação aos ambientes alternativos. O Exalogic foi ajustado para uma grande variedade de tipos de carga de trabalho — uso intensivo de processos, dados, I/O etc.— e, portanto, não precisa de configuração de parâmetros para um determinado ambiente. Essa vantagem se converte numa redução de 95% no tempo de instalação. Mas o benefício não se traduz apenas em menos trabalho na instalação, significa também que todos os clientes executam a mesma configuração do Exalogic testada e ajustada na fábrica da Oracle, reduzindo substancialmente o risco de erros, simplificando o diagnóstico e proporcionando maior eficiência e economia operacionais. Os custos totais podem ser reduzidos em 60%.Base para Nuvem de Missão CríticaAté hoje, muitos esforços de nuvem empresarial concentraram-se na consolidação de cargas detrabalho não essenciais, como ambientes de testes, em virtude da falta de experiência ou confiança nasnovas tecnologias e abordagens. Com o Exalogic, as empresas podem superar ou eliminar essas etapase trazer os benefícios da consolidação e da capacidade elástica para as cargas de trabalho de produçãode missão crítica.Os benefícios de desempenho do Exalogic são diretamente relevantes para os aplicativos de missãocrítica. A maturidade e a excelência de design do hardware e do software do Exalogic conferemconfiabilidade inigualável. As garantias exclusivas de distribuição e o particionamento robustohabilitados pelo fabric de interconexão do InfiniBand significam que cargas de trabalho amplamentediferentes podem ser executadas em conjunto no Exalogic com o isolamento necessário. Além disso,graças ao amplo escopo de tipos de carga de trabalho que o Exalogic comporta com seu ajuste defábrica, essas diferentes cargas de trabalho recebem os benefícios de desempenho do Exalogic semprecisarem de configuração individualizada que poderia prejudicá-las ou provocar complexidadeoperacional. 16
  • 18. Oracle Exalogic Elastic Cloud Figura 15. O Exalogic é uma plataforma ideal para consolidação de várias cargas de trabalho distintas.O gerenciamento consistente em todo o sistema com o Enterprise Manager fornece monitoramentodo nível dos serviços, automação baseada em políticas e robusto ajuste da capacidade dinâmica emconjunto com o cluster de WebLogic Server e Coherence.ConclusãoA necessidade que as organizações de TI empresarial têm de fornecer recursos de nuvem de últimageração, como capacidade elástica, ao mesmo tempo em que atendem os requisitos cada vez maisrigorosos de desempenho e confiabilidade impulsiona a demanda por uma nova abordagem àinfraestrutura. Não importa se as cargas de trabalho são baseadas na web ou em thick-client, e há usointensivo de dados ou processamento, ou se o ambiente é homogêneo ou heterogêneo, o segredo dosucesso é ter hardware e software projetados em conjunto para proporcionar melhor desempenho,confiabilidade e escala. O desenvolvimento ou uso de sistemas adaptados com finalidade específicapara diferentes aplicativos é uma abordagem que provoca desperdícios e eleva os custos. O OracleExalogic Elastic Cloud, a primeira e única máquina de middleware integrado do mundo, superaconsideravelmente as soluções alternativas e oferece às empresas a melhor base possível para aexecução dos aplicativos.Com a consolidação dos aplicativos com o Oracle Exalogic Elastic Cloud, as empresas poderão:• Acelerar em 14x o desempenho dos aplicativos Java.• Aumentar a confiabilidade e a escalabilidade além dos mais rigorosos requisitos de missão crítica.• Reduzir o esforço de implantação em até 95% e os custos em 60%. Comece já a transformação de datacenter com o Exalogic. 17
  • 19. Oracle Exalogic Elastic Cloud: Copyright © 2010, Oracle e/ou suas controladas e coligadas. Todos os direitos reservados. Este documento é fornecido somenteUma Breve Introdução para fins informativos e seu conteúdo está sujeito a alterações sem aviso prévio. Este documento não está livre de erros, tampoucoSetembro de 2010 está sujeito a quaisquer outras garantias ou condições expressas verbalmente ou implícitas em lei, como garantias e condiçõesAutores: Mike Piech, Mike Palmeter implícitas de comercialização ou adequação para um determinado fim. Isentamo-nos especificamente de qualquer responsabilidadeMike Lehmann legal com relação a este documento e nenhuma obrigação contratual será formada direta ou indiretamente por meio do presente. Este documento não pode ser reproduzido ou transmitido, sob qualquer forma ou meios, eletrônicos ou mecânicos, para qualquerOracle Corporation fim, sem nossa permissão prévia, por escrito.Sede Mundial500 Oracle Parkway Oracle e Java são marcas comerciais registradas da Oracle e/ou suas controladas e coligadas. Outros nomes podem ser marcasRedwood Shores, CA 94065 registradas de seus respectivos donos.Estados Unidos AMD, Opteron, os logotipos AMD e AMD Opteron são marcas comerciais ou registradas da Advanced Micro Devices. Intel e IntelConsultas: Xeon são marcas comerciais ou registradas da Intel Corporation. Todas as marcas SPARC (comerciais e/ou registradas) são usadasFone: +1.650.506.7000 sob licença e pertencem à SPARC International, Inc. UNIX é uma marca registrada licenciada pela X/Open Company, Ltd. 0410Fax: +1.650.506.7200oracle.com