VERITAS 系统优化解决方案__Veritas DataBase Edition
推荐软件：Veritas DataBase Edition
在我们待建的系统中，数据库是它的核心部分，而存储是数据库系统的心脏。数据库的功能就是以结构的方法存储、检索和更新信息。这种操作的性能、易用性及数据完整性的程度可以衡量一个数据库系统的好坏。虽然好的数据库设计是优化性能和可用性的首要条件，但好的存储设计会取得异想不到的效果。存储不仅仅指设备的速度和容量，它还涉及操作系统和存储设备之间的接口。我们需要智能存储软件来优化存储设备，满足生产数据库高性能和高可用性需求。
Veritas Database Edition 包含如下内容：
（1）Veritas Volume Manager:
功能强大的卷管理器。不仅提供一般硬件存储RAID所具有的磁盘容错功能，还具有很强的在线卷管理。当数据量急剧增长、存储需要扩充时，Veritas可以保证在应用不中断情况下完成一切。Volume Manager 主要功能如下：
VERITAS Volume Manager提供虚拟设备机制(即逻辑卷)，为应用和文件系统提供完全透明的设备在线管理，为企业的应用提供了功能强大的磁盘和存储设备在线管理功能。
· 增强了系统和应用的性能
VERITAS Volume Manager具有多数据通路（DMP）功能，自动识别同一物理存储的多条通路，提供自动负载均衡和确保数据传输的连续能力。数据镜像(mirror)功能将数据镜像到快速存储设备，可以加速对关键信息的访问，确保关键数据的高可用性。DRL(Dirty Region Logging)日志管理保证了系统故障时的快速恢复。VERITAS Volume Manager提供了多种RAID机制，同时通过在线监测和在线RAID调整功能，具有在不中断应用的情况下，识别和消除性能瓶颈的能力。
· 增强了系统可用性和数据完整性
Volume Manager允许对磁盘进行在线的管理和配置更改，包括从一种RAID的模式到另一种模式，因此减少了对系统产生极大影响的停机时间。它利用冗余技术提高数据可用性, 在磁盘与硬件出现故障时，可以保护数据不致丢失和破坏。Volume Manager支持RAID 0、RAID 1、RAID 1+0、RAID 0+1和RAID-5等先进的软件RAID技术。
· 强大的系统可扩展性
Volume Manager支持多厂家的多种不同类型（RAID 5，RAID 1、RAID 0、JBOD）的存储设备；卷的大小不受磁盘空间的限制，可以跨多个不同的硬盘，允许在线地扩展或缩小，并可将新增的空间与原有的空间进行无缝地结合，；Volume Manager所支持的设备数量与空间大小基本上没有限制。
· 方便美观的图形管理界面
Volume Manager提供了一个基于Java的能在任何操作系统上运行的图形用户界面。在使用图形界面管理的同时，Volume Manager提供命令行管理工具，管理灵活。
（2）Veritas File System
这是OS的一个文件系统, 完全嵌入OS里. 克服了传统的UNIX文件系统UFS的缺陷. VFS是一个日志式文件系统, UFS修改文件时, 采用先读后写的方式, 即修改的文件块先缓存在系统内存缓冲区里, 一定的周期内再写到盘上. 当系统由于破坏而重起时,Fsck程序要对文件系统做一致性检查, 需要逐个查对文件索引表(inode), 一般需要花相当长的时间. VFS在系统盘设置Log区, 记录修改过的inode, Fsck只需检查这些文件即可, 因此, 可以让系统快速恢复. 另外, VFS采用的基于扩展(extent-based)的数据块分配方式, direct-I/O 和discovered direct I/O技术, 提高了对大文件访问的I/O性能.概括起来, VFS具有如下特点:
· 提高了系统性能
VERITAS File System使用Extent机制组织文件系统，使得每一个文件都可使用较大的连续的存储空间，从而有效地提高了文件系统的读写效率；VERITAS File System能让管理员去控制文件的部分属性，优化文件系统的性能；VERITAS File System使用日志机制，将未完成数据记录在一个事件日志中，在系统崩溃时，恢复程序会用事件日志来重现这些未完成的变动，保证了文件系统的完整性。
· 提高系统可用性
VERITAS File System可使系统管理员在不间断用户对数据访问的条件下，对文件系统做在线的空间调整、缩放和数据备份；与Volume Manager有机结合，卷的调整不影响文件系统的在线操作；VERITAS File System 的日志机制使系统在重启或崩溃后几秒钟内就能恢复文件系统，大大减少了因系统崩溃或重启所需的恢复时间。数据的高可用性为所有用户和管理员带来了更高的效率。
· 简单和更强大的存储管理
VERITAS File System 具有很强的在线管理功能，包括文件系统的备份、碎片整理和动态改变文件系统的大小；文件系统的大小不受磁盘空间的限制，一个文件系统可跨越多个不同的物理硬盘。
简单概括如下：
l 支持系统crash后快速恢复功能
l 提供文件系统的在线伸缩(shink and resize)
l 提供文件系统的照相功能, 使得数据在线备份
l 提高大文件的I/O吞吐率
l 改进文件系统下数据库的I/O能力，使之达到RAW设备的I/O能力。提高数据库可管理性。
（3）Veritas BLIB
计费系统最高的关键业务，数据库期望具有7x24的可用性。为了最小化Down time, Oracle DBA需要强有力的工具来完成必要的管理任务，而不中断数据库存取业务。Veritas Database Edition提供的在线维护操作，例如碎片整理、卷扩充、文件系统扩充等减少了系统维护造成的Downtime.
数据库的维护工作中，备份是一项重要的内容。大型数据库的备份将带来生产系统性能的严重下降，影响系统的可用性。BLIB提供一种按块来备份增量的数据，使得备份的数据量极大的减少，从而减少备份对服务器性能的影响。
（4）Veritas Cluster Server(备选件)
高可用性一直是I/T专家面临的问题．尤其是今天企业几乎完全依赖计算机．硬件高可用系统虽然效果最好，但昂贵的价格和复杂性令人望而生畏，而取而代之的软件产品受到市场的追捧。
VERITAS 的VCS 定义为：多台服务器协同工作，保证客户能够随时存取应用和数据。具体的，VCS保证应用在一台服务器上故障时，可以快速地切换到另一台服务器上，从而，提供应用和数据的高可用性。
VCS区别于第一代HA 产品的关键点在于：VCS是基于应用级的高可用软件．在一个CLUSTER环境中，如果一台服务器运行多个应用，只有一个应用出现故障，那么VCS只将该应用切换到预先定义的服务器上，另一个应用仍然在原来的服务器上继续运行。
VCS将其监视的应用当作一组资源来管理，这一组资源定义为资源组(RG)。例如Web-Server, 要保证这个应用正常运行，VCS将监视存放数据的磁盘组，该磁盘组上的文件系统，网卡，ＩＰ地址及Web服务进程. 也就是说, Web-server应用由这几个资源组成. 对每个资源的监视工作均由叫做Agent 的程序完成。
VCS 主要特征如下：
l 提供应用级的高可用性
l 提供对应用的多级监视, 在了解应用故障原因的基础上切换应用
l 支持多到32个服务器节点的CLUSTER结构
l 对服务器系统的稳定性提供监视
l 快速的应用切换过程
l 支持多种应用，提供丰富的agent机制，如web server，Oracle，Informix，Sybase，多网卡等
l 安装,管理,使用简单, 管理界面基于Java
l 具有WAN切换策略（GCM）
具体方案功能描述
在本建议书中，我们认为应该在Oracle数据库系统上配置Veritas DataBase Edition, 极大地提高系统的数据可用性、可管理性及高性能：
n Volume Manager 帮助数据库系统在线管理数据卷，减少存储扩充时的Down 时间；
n File System 的快速错误恢复功能，克服了UFS在系统因异常中断重启时不可容忍的Down Time周期；同时，其在线缩放功提供了系统管理的灵活性；
n Quick I/O 可以在文件系统上建立高性能的数据库系统，提高系统的可管理性；
n BLIB 减少数据库备份的数据量，缩短备份窗口，从而达到减少备份对数据库系统的影响，并缩短错误恢复。
利用其中卷管理器（Volume Manager）实现操作系统对于EMC LUN逻辑存储单元的管理。VERITAS的卷管理器是UNIX环境下磁盘卷管理的工业标准，在SUN、HP、TANDEM等十几种主机环境中已成为标准配置。VERITAS卷管理器是安装在主机系统上的软件模块，工作位置介于OS与EMC驱动程序之间。把EMC的LUN用卷进行封装后，可以弥补EMC驱动程序的不足。增加卷管理器的目的在于：
l 提供数据安全性。
在SAN环境中，没有卷管理器就没有数据安全性（Data Consistency）。这是因为SAN是共享架构，而EMC驱动程序并不限制不同主机对磁盘阵列的读写能力，这样每一台与SAN连接的E10K或E6500均有访问磁盘阵列上同一个LUN的可能性。如果出现这样的情况，致使同一个LUN由于不同主机的同时读写而出现数据不一致(Data Inconsistent)，那么不但业务数据可能造成丢失，而且数据库服务也会由于表结构的混乱而造成宕机(Crash)。这种情况在关键业务系统中是绝对不允许发生的。
一个解决方案是利用Zoning技术解决权限问题，即在SAN Switch上设定某台主机和某台阵列的捆绑关系。但是这种方案存在很大的局限性。因为将来系统必定要使用Cluster来保护业务，在Cluster环境中多台主机要轮流取得对阵列的控制权，即要求捆绑关系是动态可改变的，而Cluster并不能更改主机之外SAN Switch上的捆绑设置。同时Zoning不能设定阵列中LUN单元和主机的捆绑关系。所以Zoning并不是一个理想方案。
VERITAS的卷管理器方案可以克服上述缺陷。在卷管理器的控制下，LUN被卷(Volume)所封装。数据卷被集合到不同的磁盘组(Disk Group)中，每个磁盘组被指定的唯一主机访问。未经授权的主机在系统中不能识别磁盘组中卷组的名称(Device Name)，更不能对数据卷做进一步的访问。在Cluster或系统管理员的仲裁下，不同的主机可动态的获得对于磁盘组的控制权。这种卷的机制能够在确保数据安全的基础上，增加多主机对特定存储单元访问的灵活性，因此是一种在业界普遍使用的成熟方案。
l 突破LUN的功能瓶颈，
EMC的LUN，虽然为数据库和应用程序提供了基本的存储单元，但是从功能的全面性角度来说是存在若干欠缺的，不利于对在线存储单元的进一步管理。具体体现在：
LUN一经设定，很难再次修改。一般情况下LUN由EMC的技术人员一次性设定。因为LUN的设定界面属专业维护界面，内置若干专业技术参数，用户很难干预。标准程序是EMC技术人员在安装阶段根据用户需求生成特定尺寸的LUN，在用户的业务运行阶段如需对LUN的尺寸作调整，那么必须由EMC人员到现场完成。这样不利于用户对LUN的直接管理。EMC虽然提供Meta Volume的间接方案，用Meta Volume接管LUN，使用户能够避开直接调节LUN的尺寸而去根据自己需要修改Meta Volume的尺寸，但是由于Meta Volume存在上节所述的数据安全机制，不能避免多台主机的访问冲突，所以作用不大。VERITAS的卷管理器可以作卷的在线调整，不但可以将多个LUN结合成大的存储单元以扩充容量，而且可以在LUN内部进一步细划出小容量的数据卷以缩减（shrink）容量，所有的尺寸调整操作均可在线实施，是管理LUN的最佳选择。
LUN不能作在线的RAID模式调整。在一个测试/运营环境中，RAID模式调整是常见的需求。在开发/测试阶段，注重利用存储空间，经常使用RAID 0或RAID 5来规划卷，以充分利用存储空间容量。在运行阶段，注重数据可靠性，需要使用RAID 0+1的模式来保护数据。卷管理器是业界唯一支持在线RAID模式转换的工具，可以使数据业务在不停顿的情况下完成RAID 0+1 <——>RAID5的转换。
l 提升LUN的性能。
由于EMC的LUN概念存在于单一阵列内部，用户如果存在跨越磁盘阵列来形成LUN的需求，EMC的LUN概念就不适用了。而跨越磁盘阵列来形成LUN是必要性在于：
可以提高LUN可靠性。在2个磁盘阵列之间形成RAID 1的镜像无疑具有更高的可靠性。这时任何一个阵列的故障均不能造成数据的丢失。
可以提高LUN的性能。主机与两个磁盘阵列的I/O请求分布在不同的总线上。如果在两个不同的阵列上生成RAID 0（即条带化）的LUN，对于同一个LUN的I/O就可以通过不同的总线处理，显然可以提高LUN的性能。
VERITAS的卷管理器不但可以生成跨越磁盘阵列的LUN，而且可以与EMC的Power Path功能集合在一起，通过对同一个磁盘阵列的多通道连接进一步提高I/O效率。从保护投资的角度出发,卷管理器可以利用用户的现有的稳定的SUN盘阵，无缝的和EMC阵列一起形成大容量的LUN为应用服务。
l 是SAN全局管理软件的基础
在SAN模式下，可以通过类似于网管软件的机制来实现对于SAN的管理。具体的讲，是通过GUI来监控SAN上的每一个Array，Tape Library，Switch以及Server和Server上的Host Adapter。在卷管理器的支持下，SAN管理GUI能够管理到Array内部的数据卷，使对物理设备的管理和逻辑存储单元的管理无缝集合在一起，大大增强SAN的可管理性。
l 是Oracle Parallel Serverf的基础
Oracle Pallel Server建立在Cluster Volume Manager的基础上，利用Cluster Volume Manager的卷共享机制组建数据库协作环境。而Cluster Volume Manager的基础是VERITAS卷管理器。没有VERITAS卷管理器，将来业务系统向OPS的转型就不可能实现。
l 奠定集群和容灾方案的基础。
如上所述，集群方案（Cluster）建立在不同主机对于同样的LUN轮流接管的基础上。无论哪个厂商的Cluster产品，均建议使用卷管理器来保护数据卷。SUN Cluster要求使用卷管理器来保护CCD数据库，并进一步用卷管理器来保护所有数据。VERITAS的集群方案也建立在卷管理器的基础上。
l VERITAS Filesystem 配合 对于移动记费业务的大数据量环境，要求使用日志型文件系统(Journal Filesystem)来加快文件系统的修复速度，缩短Cluster切换时间。这时的首选产品是VERITAS File System。VERITAS的卷管理器具有和VERITAS File System的智能接口，能够自动调整各项参数配合VERITAS File System的读写操作，使系统的I/O请求具有最快的响应时间，是VERITAS File System的最佳底层支持软件。本文出自 51CTO.COM技术博客 |
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