Почему российские компании переходят на новую Exadata X8M

Бизнес-решения все чаще принимаются на основе анализа данных, которые поступают из самых разных систем — традиционных транзакционных решений, социальных сетей, устройств интернета вещей. Поток данных стремительно нарастает (90% существующих ныне данных созданы в последние 2-3 года), и становится ясно, что развитие систем работы с данными отстает от потребностей бизнеса в получении информации. Возможности решения Oracle Exadata X8M позволяют «расшить» узкие места процесса обработки данных и резко поднять его скорость, не жертвуя ни безопасностью, ни надежностью, ни корпоративным ИТ-бюджетом.

Oracle Exadata X8M, представленная в сентябре 2019 г., оказалась не просто следующим новым релизом, а отражением новой философии рынка, которую сама Exadata и задала: ИТ-инфраструктура стала основой для инновационного прорыва в компаниях, ее использующих, а скорость, масштабирование и способность к интеграции — ключевыми технологическими инструментами для этого.

Алексей Курочка

В Exadata мы революционно преобразовали традиционную модель, и теперь все запросы отправляются не на уровень вычислений, а сразу в систему хранения данных.

Самым большим препятствием на пути повышения скорости работы СУБД является необходимость передачи данных из системы хранения в систему обработки. Это общепризнанное узкое место стало настолько привычным, что не все догадывались о том, что его можно устранить.

Оптимизированный комплекс Oracle Exadata стал первым, допускающим обработку данных без лишних перемещений по инфраструктуре. Где данные хранятся — там они и обрабатываются. Эти преимущества предлагает и новое поколение X8M. При этом в нем появились уникальные возможности кардинального ускорения доступа к данным в транзакционных OLTP-системах.

В Exadata X8M «просто» поставили мостик к постоянной памяти (в решении использована энергонезависимая Intel Optane DC, имеющая сходство как с DRAM, так и с flash), которым стала технология 100-гигабитного удаленного прямого доступа к оперативной памяти другого компьютера (Remote Direct Memory Access, RDMA) посредством конвергентного Ethernet. Весь фокус в том, что благодаря Optane DC в системе появилось дополнительное интегрированное хранилище данных типа Persistent Memory (PMem), емкостью 1,5 ТБ на каждый сервер хранения данных. Эта память почти такая же быстрая, как DRAM, и намного более быстрая, чем обычная flash. Но, в отличие от DRAM, она способна сохранить информацию даже при отказе питания.

Благодаря всем этим свойствам в названии модели и появилась литера «М», означающая Memory — память, обеспечивающая скорость, и ставшая новым технологическим трендом, изменившим сам подход к обмену информацией. Задержки доступа к данным на общем СХД в сравнении с моделью X8 сократились в 10 раз. А с помощью технологии Ethernet 100 Гбит/с, пришедшей на смену сетевому стандарту Infiniband 40 Гбит/с, обеспечивается объединение всех компонентов системы между собой.

«Сокращение времени отклика на порядок благодаря прямому доступу базы данных к общей энергонезависимой памяти ускоряет любое приложение OLTP. Это прорыв для приложений, которым требуется доступ в реальном времени к большим объемам данных, таким, как задачи выявления мошенничества и персонализированного процесса покупок», — считает Алексей Курочка, директор Oracle Systems в России и СНГ.

Что принципиально для бизнеса, получение описанных технологических преимуществ не требует каких-либо изменений или донастроек в приложениях, они реализуются автономно на уровне внутренних механизмов Oracle Database 19c и Oracle Database 20c.

В каждой стойке Exadata X8M содержится “сырое” дисковое пространство емкостью до 3 ПБ, до 920 ТБ NVMe Flash и до 27 ТБ PMem, в зависимости от наполнения. Это и приносит производительность, в разы превышающую показатели предыдущей версии системы.

Конкретные показатели — увеличение интенсивности проведения операций ввода-вывода в 2,5 раза и в 10 раз меньшая задержка ввода-вывода (до 19 мкс). Это особенно ценно для крупных клиентов корпорации, которые по достоинству оценили преимущества Exadata, расширяют использование, переходят на новую версию. Среди более полутысячи инсталяций — такие гиганты российского рынка, как банки ВТБ, «Открытие», Альфа-Банк, сотовый оператор «Мегафон», торговые сети «Ашан», «Магнит», «Лента», «Подружка» и многие другие.

Парадоксально, что перемены в Exadata X8M носят больше технологический характер, но полученные в результате преимущества позволяют бизнесу не думать о технологиях. Высокий уровень производительности СУБД дает менеджменту понимание происходящего в компании, облегчает выработку бизнес-стратегии и повышает операционную гибкость.

Упрощение инфраструктуры и уход от стандартного сценария ее построения также открывают путь к облачной миграции, прямо влияя на рост бизнеса и доходов.

Другой важный аспект использования Exadata — возможность сократить затраты, которые неизбежно возникают при внедрении и эксплуатации мультивендорных решений. Единая инфраструктура традиционно считается более управляемой и простой в обслуживании, а большое количество поставщиков — причиной роста затрат на эксплуатацию и модернизацию.

Компаниям доступны три модели развертывания решения. Exadata может работать на непосредственно на предприятии, в облаке Oracle Cloud или в облаке у потребителя (Exadata Cloud at Customer). В последнем случае оплата идет по подписке, но система функционирует за файерволлом клиента. Модель Exadata Cloud at Customer учитывает требования регуляторов и внутренние политики самих компаний, в том числе особенности работы с персональными данными.

Эта модель достаточно популярна в России, и тому есть явные причины: окупаемость инвестиций при использовании Exadata Cloud at Customer, согласно ряду исследований, наступает всего через полгода эксплуатации при ускорении показателя time-to-market на 40%. Это сопровождается 69-процентным ростом эффективности ИТ-инфраструктуры и 40-процентным сокращением расходов на нее.

«Используя инфраструктуру от нескольких поставщиков, компания может получить медленно работающие приложения или даже дорогостоящие простои. А разрастание базы данных затрудняет защиту конфиденциальных данных из-за несовпадений в стандартах безопасности у разных поставщиков. Слаженная работа аппаратного и программного обеспечения позволяет значительно сократить время простоя системы. Закрытая система, состоящая из одного объекта, более защищена благодаря встроенному шифрованию», — добавляет Алексей Курочка.

Согласно IDC, количество незапланированных простоев при использовании Exadata снижается на 94%. Цена таких простоев может оказаться для бизнеса трагической, но важнее — появление возможности создания новых бизнес-процессов в режиме реального времени, большая доступность глубокой аналитики и шанс получить более быстрые и точные ответы на самые сложные запросы бизнеса.

Быстрая бесперебойная работа X8M позволяет глубже анализировать бизнес, в режиме реального времени получать ответы на важнейшие вопросы.

«По данным Oracle, Exadata X8M при работе с Oracle Database 19c обеспечивает в 2,5 раза более быстрый ввод-вывод и в 10 раз меньшую задержку, чем Exadata X8. Благодаря высокому уровню производительности OLTP, компании могут обрабатывать больше бизнес-транзакций на Exadata X8M без необходимости увеличивать мощность системы. Это важно, учитывая ускоряющиеся темпы роста бизнеса и требования к обработке транзакций, предъявляемые не только к традиционным ERP-системам и инструментам продаж, но и к новым решениям, таким как средства обнаружения вторжений в сеть, системы высокочастотной биржевой торговли, приложения для обработки данных интернета вещей, антифрод-системы, работающие в режиме реального времени, а также различные онлайн- и мобильные приложения для работы с клиентами», — говорится в исследовании IDC. *

Алексей Курочка

Сокращение времени отклика благодаря прямому доступу базы данных к общей энергонезависимой памяти ускоряет любое приложение OLTP.

Традиционная система баз данных имеет три уровня — вычислительный, хранения и сетевой. Проблема в том, что на первых двух уровнях используются решения, которые не могут автоматически масштабироваться под критичные рабочие нагрузки. Гиперконвергентные инфраструктуры, которые объединили эти три уровня, позволили частично решить эту проблему. Но компромисс — это почти всегда что-то, далекое от идеала.

«В Exadata мы революционно преобразовали традиционную модель, и теперь все запросы отправляются не на уровень вычислений, а сразу в систему хранения данных, — объясняет Алексей Курочка. — Фильтрация данных там происходит параллельно на всех серверах хранения, и уже потом отобранные данные уходят на вычисления. Exadata Smart Scan значительно снижает загрузку ЦП на серверах баз данных, ускоряет выполнение запросов, а вдобавок еще и устраняет узкие места в сетевых соединениях между серверами СУБД и СХД».

Для идеальной работы такой системы данные должны быть хорошо проиндексированы. Но чем данных больше, тем длительнее этот процесс. Поэтому умное сканирование в X8M дополняется автоматической индексацией, которую раньше надо было проводить в ручную. Фактически этот инструмент на базе машинного обучения позволяет непрерывно анализировать выполнение SQL-задач и создавать новые индексы, что в конечном итоге улучшает и улучшает производительность.

«В основе автоматического индексирования — те же технологии, благодаря которым существует автономная база данных Oracle. Это открывает новые возможности для транзакционных систем (OLTP), таких как биллинг в телекоме, процессинг в банках, массовые бизнес-приложения , которым теперь доступны совершенно другие скорости», — уверен Алексей Курочка.

Все новое поколение комплексов Exadata X8 совершенно иначе работает с данными. Они получили возможность объединянть в один пул структурированные и неструктурированные данные и работать с ними, как с единым пулом на одном сервере. Oracle добавила в свое решение дополнительный слой хранения для исторических данных, которые обычно отправляются храниться на медленные архивные носители. Поэтому «под рукой» у клиентов X8M находятся и актуальные данных, необходимые для бизнеса «прямо сейчас», и исторические, которые также индексируются и могут быть использованы, как только понадобятся.

При этом в основе процесса не подходы обычных реляционных баз данных, а NoSQL, которая все чаще используется для работы с большими данными. Они более привлекательны из-за другой структуры представления данных, из-за чего скорость работы с ними зачастую увеличивается. Вкупе с балансировкой рабочих нагрузок и высоким ростом производительности в Exadata X8M, это может давать возможности горизонтального масштабирования кластеров и более высокую доступность. Потенциально такие сервера хранения могут вытеснить озера данных, хотя пока говорить об этом рано.

Технологии Exadata X8M лежат в основе комплекса Oracle Zero Data Loss Recovery Appliance X8M (ZDLRA), представленного также в сентябре 2019 г. Для передачи данных на ячейки хранения используется 100-гигабитный удаленный прямой доступ у памяти RoCE (RDMA over Converged Ethernet).

«Существующие защитные решения на самом деле не отвечают требованиям критически важных баз данных, поскольку они рассматривают их как набор файлов. А на самом деле они являются транзакционными системами с конкретными требованиями к целостности данных, производительности и доступности. Поэтому не надо удивляться, что при использовании популярных сегодня решений данные теряются, а работа с ними и управление становятся очень сложными и фрагментированными», — подчеркивает Алексей Курочка.

Комплекс Oracle ZDLRA проводит детальный анализ всех узких мест работы системы, главным из которых, в отсутствие единой точки отказа, стал человеческий фактор. Фактически речь идет о быстром восстановлении после ошибки любой точки состояния базы в любой момент времени. В работе с ZDLRA также доступен весь инструментарий, который используется администратором базы данных для резервного копирования и восстановления.

Журналирование всех операций с базой данных ведется в режиме реального времени, что и дает возможность восстановления базы на любой момент времени. Инструмент Real-Time Redo Transport впервые был опробован еще Oracle Data Guard и за годы использования доказал свою эффективность в работы с тысячами критически важных баз данных.

Бэкапы из локальной версии комплекса можно делать доступными удаленно на случай проблем в филиалах компании в регионах. При этом топология репликации будет автоматически адаптирована к требованиям конкретного дата-центра.

«Больше процессоров, больше ядер, больше памяти. Все работает быстрее», — так отрекомендовали Exadata X8M на Oracle OpenWorld 2019 в Сан-Франциско. Как уже упоминалось, архитектура в этом решении — горизонтальная, поэтому масштабирование происходит беспроблемно за счет сбалансированного увеличения числа процессоров и других ресурсов.

«В горизонтально масштабируемой архитектуре можно создавать конфигурации для решения задач любого объема, а также наращивать саму конфигурацию от самой небольшой до чрезвычайно крупной. Что важно, при этом не страдает производительность и не возникает единых точек отказа. Все компоненты масштабированной архитектуры связаны с помощью RoCE, что сохраняет пропускную способность в 100 Гбит/с для каждой стойки», — отмечает Алексей Курочка.

С Exadata X8M можно увеличивать не только количество процессоров и памяти базы данных (до 1,5 Тб на узел в конфигурации с двумя сокетами и до 6 Тб — с восемью), но и пропускную способность сетевых соединений с сервером базы данных, для чего предусмотрен отдельный свободный слот PCIe, в который можно вставить карту на 2 или 4 Ethernet-порта.

Алексей Курочка

В горизонтально масштабируемой архитектуре можно создавать конфигурации для решения задач любого объема, а также наращивать саму конфигурацию от самой небольшой до чрезвычайно крупной.

Различные исследования компаний, пришедших к использованию Exadata показали, что решение обеспечивает 429% окупаемости в пятилетней перспективе при попутной экономии в сотни тысяч долларов.

После выхода Exadata X8M свою экспертизу, посвященную конкретно этой модели, провели аналитики сообщества Wikibon. Они сравнили стоимость владения на протяжение четырех лет X8M под управлением Oracle Database Enterprise Edition с традиционной системой (созданной силами заказчика из доступных на рынке компонент), сопоставимой по общим характеристикам производительности всех используемых компонент. Сравнение оказалось не в пользу фанатов собственной разработки: Exadata X8M оказалась на 48% дешевле, а при мультиоблачном подходе еще и ощутимо эффективнее.

Подробнее о возможностях поколения X8M можно узнать на Oracle TechDay Online 27 мая и в записи вебминара «Технологии RoCE и Persistent Memory для оптимизации работы БД Oracle в Exadata X8M».

* - IDC White Paper, sponsored by Oracle, A Revolution in Data Management: Oracle Exadata X8M, April 2020