在 Azure 中設計和實作 Oracle 資料庫

  • 發行項

適用於：✔️ Linux VM

Azure 適用于所有 Oracle 工作負載，包括需要繼續使用 Oracle 在 Azure 中以最佳方式執行的工作負載。 如果您有 Oracle 診斷套件 或 自動工作負載存放庫 (AWR) ，您可以收集工作負載的相關資料。 使用此資料來評估 Oracle 工作負載、調整資源需求的大小，並將工作負載遷移至 Azure。 這些報表中的 Oracle 提供的各種計量，可讓您瞭解應用程式效能和平臺使用方式。

本文可協助您準備 Oracle 工作負載以在 Azure 中執行，並探索最佳架構解決方案，以提供最佳的雲端效能。 Oracle 在 Statspack 中提供的資料，以及更進一步的子代 AWR，可協助您開發明確的期望。 這些期望包括透過架構進行實體微調的限制、資料庫程式碼邏輯調整的優點，以及整體資料庫設計。

兩個環境之間的差異

將內部部署應用程式遷移至 Azure 時，請記住兩個環境之間的一些重要差異。

其中的一項重要差異是，Azure 實作中的資源 (例如 VM、磁碟和虛擬網路) 會與其他用戶端共用。 此外，您可以根據需求來節流資源。 Azure 不會專注于避免失敗，而是更著重于存留失敗。 第一種方法會嘗試增加 MTBF) 失敗之間的平均時間 (，第二種方法會嘗試減少 平均復原時間 ， (MTTR) 。

下表列出 Oracle 資料庫在內部部署實作和 Azure 實作之間的一些差異。

內部部署實作 Azure 實作
網路功能 LAN/WAN 軟體定義網路 (SDN)
安全性群組 IP/連接埠限制工具 網路安全性群組 (NSG)
恢復功能 MTBF MTTR
預定的維修 修補/升級 具有 Azure 所管理修補/升級的可用性設定組
資源 專用 與其他用戶端共用
區域 資料中心 區域配對
存放裝置 SAN/實體磁碟 Azure 受控儲存體
調整 垂直調整 水平調整

規格需求

開始移轉之前，請考慮下列需求：

  • 查明實際 CPU 使用量。 以核心方式排列的 Oracle 授權，這表示調整您的 vCPU 需求是協助您降低成本的必要條件。
  • 決定資料庫大小、備份儲存體和成長率。
  • 決定 I/O 需求，您可以根據 Oracle Statspack 和 AWR 報告來預估。 您也可以利用作業系統提供的儲存體監視工具來估計需求。

設定選項

最好產生 AWR 報告，並從中取得一些計量，以協助您做出設定的決策。 此外，可能有四個方面可調整，以改善 Azure 環境中的效能：

  • 虛擬機器大小
  • 網路輸送量
  • 磁碟類型和設定
  • 磁碟快取設定

產生 AWR 報表

如果您目前有 Oracle Enterprise Edition 資料庫，且打算遷移至 Azure，則幾個選項。 如果您有 Oracle 實例的 診斷套件 ，您可以執行 Oracle AWR 報告來取得計量，例如 IOPS、Mbps 和 GiB。 針對沒有診斷套件授權或 Oracle Standard Edition 資料庫的那些資料庫，您可以在收集手動快照集之後，使用 Statspack 報表收集相同的重要計量。 這兩個報告方法的主要差異在於 AWR 是自動收集，而且提供的資料庫資訊比 Statspack 更多。

請考慮在一般和尖峰工作負載期間執行 AWR 報告，以便進行比較。 為了收集更準確的工作負載，請考慮將報告時段延長為一週，而不是一天。 AWR 會在報表中提供平均值作為其計算的一部分。 根據預設，AWR 存放庫會保留八天的資料，並以每小時間隔擷取快照集。

針對資料中心移轉，您應該收集報告以調整生產系統的大小。 依百分比估計用於使用者測試、測試和開發的其餘資料庫複本。 例如，估計 50% 的生產大小調整。

若要從命令列執行 AWR 報告，請使用下列命令：

sqlplus / as sysdba
@$ORACLE_HOME/rdbms/admin/awrrpt.sql;

重要計量

報告提示您輸入下列資訊：

  • 報告類型：HTML 或 TEXT。 HTML 類型提供較多資訊。
  • 要顯示的快照集天數。 例如，若為每小時間隔，則一週報告會產生 168 個快照集識別碼。
  • 報告時段的開頭 SnapshotID。
  • 報表時段的結尾 SnapshotID。
  • AWR 腳本所建立的報表名稱。

如果您在 Real Application Cluster (RAC) 上執行 AWR 報告，則命令列報告為 awrgrpt.sql 檔案，而不是 awrrpt.sql。 報表 g 會針對單一報表中 RAC 資料庫中的所有節點建立報表。 此報告不需要在每個 RAC 節點上都執行一份報告。

您可以從 AWR 報告取得下列計量：

  • 資料庫名稱、執行個體名稱和主機名稱
  • Oracle 支援的資料庫版本
  • CPU/核心
  • SGA/PGA 和建議程式，讓您知道是否過低
  • 記憶體總計 (GB)
  • CPU 忙碌百分比
  • DB CPU
  • IOPs (讀取/寫入)
  • MBPs (讀取/寫入)
  • 網路輸送量
  • 網路延遲速率 (低/高)
  • 前幾名等候事件
  • 資料庫的參數設定
  • 資料庫是 RAC、Exadata 或使用進階功能或組態

虛擬機器大小

您可以採取以下一些步驟來設定虛擬機器大小，以獲得最佳效能。

根據 AWR 報表中的 CPU、記憶體和 I/O 使用量來預估 VM 大小

查看前五個計時前景事件，這指出系統瓶頸所在。 例如在下圖中，記錄檔案同步在頂端。 指出記錄寫入器將記錄緩衝區寫入重做記錄檔之前所需的等候次數。 這些結果代表您需要效能更好的儲存體或磁碟。 此外，圖表也會顯示 CPU 核心數目和記憶體數量。

顯示資料表頂端記錄檔同步處理的螢幕擷取畫面。

下圖顯示讀取和寫入的 I/O 總計。 報表統計期間共有 59 GB 的讀取和 247.3 GB 的寫入。

顯示讀取和寫入總 I/O 的螢幕擷取畫面。

選擇 VM

根據您從 AWR 報表收集到的資訊，下一個步驟是選擇符合您需求且大小類似的 VM。 如需可用 VM 的詳細資訊，請參閱 記憶體優化虛擬機器大小。

根據 ACU 微調類似 VM 系列的 VM 大小

選擇 VM 之後，請注意 VM 的 Azure 計算單位 (ACU) 。 您可以根據較適合您需求的 ACU 值，選擇不同的 VM。 如需詳細資訊，請參閱 Azure 計算單位。

ACU 單位頁面的螢幕擷取畫面。

網路輸送量

下圖顯示輸送量與 IOPS 之間的關聯性：

此圖顯示輸送量與 IOPS 之間的關聯性，也就是 IO 大小等於輸送量的 IOPS 倍數。

總網路輸送量是根據下列資訊進行預估：

  • SQL*Net 流量
  • MBps 會 (輸出資料流程的伺服器數目，例如 Oracle Data Guard)
  • 其他因素，例如應用程式複寫

SQL*Net 輸送量的螢幕擷取畫面。

根據您的網路頻寬需求，有各種閘道類型可供您選擇。 這些類型包括基本、VpnGw 和 Azure ExpressRoute。 如需詳細資訊，請參閱 VPN 閘道定價。

建議

  • 與內部部署相較之下，網路延遲較高。 減少網路來回行程可以大幅改善效能。
  • 若要減少來回行程，請合併在相同虛擬機器上具有高交易或 聊天 應用程式的應用程式。
  • 使用具有加速網路的虛擬機器，以提升網路效能。
  • 針對某些 Linux 發行版本，請考慮啟用 TRIM/UNMAP 支援。
  • 在單獨的虛擬機器上安裝 Oracle Enterprise Manager。
  • 預設不會在 Linux 上啟用大型頁面。 請考慮啟用超大分頁，並在 Oracle DB 上設定 use_large_pages = ONLY。 這種方法可能有助於提升效能。 如需詳細資訊，請參閱 USE_LARGE_PAGES。

磁碟類型和設定

以下是您考慮磁片的一些秘訣。

  • 預設 OS 磁碟：這些磁碟類型提供持續性資料和快取。 最適合開機時的作業系統存取，並非為了交易式或資料倉儲 (分析) 工作負載而設計。

  • 受控磁碟：Azure 管理您用於 VM 磁碟的儲存體帳戶。 您可以指定磁片類型和所需磁片的大小。 此類型通常是 Oracle 工作負載的進階 (SSD) 。 Azure 會為您建立並管理該磁碟。 進階 SSD 受控磁片僅適用于記憶體優化和設計 VM 系列。 在選擇特定的 VM 大小之後，功能表只會根據該 VM 大小顯示可用的進階儲存體 SKU。

    受控磁片頁面的螢幕擷取畫面。

在 VM 上設定儲存體之後，建議您在建立資料庫之前載入測試磁片。 知道延遲和輸送量方面的 I/O 速率可以協助您判斷 VM 是否支援具有延遲目標的預期輸送量。 應用程式負載測試有數個工具，例如 Oracle Orion、Sysbench、SLOB 和 Fio。

部署 Oracle 資料庫之後，再次執行負載測試。 啟動您的一般和尖峰工作負載，其結果會顯示您環境的基準數據。 在工作負載測試中要務實。 執行與實際在 VM 上執行的內容無關的工作負載並不合理。

由於 Oracle 可以是需要大量 I/O 的資料庫，因此請務必根據 IOPS 速率來調整儲存體大小，而不是儲存體大小。 例如，如果所需的 IOPS 值為 5，000，但您只需要 200 GB，您仍可能會取得 P30 類別進階磁片，即使它隨附超過 200 GB 的儲存體也一樣。

您可以從 AWR 報告取得 IOPS 速率。 重做記錄檔、實體讀取和寫入速率會決定 IOPS 速率。 請務必確認您選擇的 VM 系列能夠處理工作負載的 I/O 需求。 如果 VM 的 I/O 限制低於儲存體，VM 會設定上限。

AWR 報表頁面的螢幕擷取畫面。

例如：重做大小是每秒 12,200,000 個位元組，相當於 11.63 MBPs。 IOPS 值為 12，200，000 / 2，358 = 5，174。

在清楚了解 I/O 需求之後，即可選擇最符合這些需求的磁碟機組合。

磁片類型建議

  • 針對資料表空間，使用受控儲存體或 Oracle 自動儲存體管理 (ASM) ，將 I/O 工作負載分散到數個磁片上。
  • 使用 Oracle 進階壓縮來減少資料和索引的 I/O。
  • 將重做記錄、暫存和復原資料表空間分開到不同資料磁碟上。
  • 不要將任何應用程式檔案放在預設作業系統磁碟上。 這些磁碟不適合用於快速 VM 啟動階段，因此可能不會為您的應用程式提供良好的效能。
  • 當您在進階儲存體上使用 M-Series VM 時，請在重做記錄磁碟上啟用寫入加速器。
  • 請考慮將高延遲的重做記錄移至 Ultra 磁碟。

磁碟快取設定

雖然主機快取有三個選項，但針對 Oracle 資料庫上的資料庫工作負載，只建議使用唯讀快取。 讀取/寫入可能讓資料檔案出現重大弱點，因為資料庫寫入的目標是記錄到資料檔案，而不是快取資訊。 唯讀會快取所有要求，供未來讀取。 所有寫入會持續寫入磁碟。

磁片快取建議

若要達到最大輸送量，主機快取盡可能從唯讀開始。 針對進階儲存體，當您以唯讀選項裝載檔案系統時，請記住必須停用屏障。 以磁碟的通用唯一識別碼來更新 /etc/fstab 檔案。

顯示唯讀選項的受控磁片頁面螢幕擷取畫面。

  • 針對作業系統磁碟，請使用具有讀寫主機快取的進階 SSD。
  • 針對包含下列各項的資料磁碟，請使用具有唯讀主機快取的進階 SSD：Oracle 資料檔案、暫存檔案、控制檔案、區塊變更追蹤檔案、BFILE、外部資料表的檔案，以及快閃回傳記錄。
  • 對於包含 Oracle 線上重做記錄檔的資料磁片，請使用沒有主機快取的進階 SSD 或 UltraDisk， 則為 [無 ] 選項。 封存的 Oracle 重做記錄檔和 Oracle 復原管理員備份組，也可以與線上重做記錄檔一起存放。 主機快取限制為 4095 GiB，因此請勿使用主機快取配置大於 P50 的進階 SSD。 如果您需要超過 4 TiB 的儲存體，請使用 RAID-0 等量數個進階 SSD。 使用 Linux LVM2 或 Oracle 自動儲存體管理。

如果白天和晚上的工作負載變化很大，但 I/O 工作負載有能力支援，則具有高載的 P1-P20 進階 SSD 可能提供夜間批次負載或有限 I/O 需求期間所需的效能。

安全性

設定並設定 Azure 環境之後，您必須保護您的網路。 以下是一些建議：

  • NSG 原則：您可以依子網路或網路介面卡來定義 NSG。 不論是安全性或強制路由應用程式防火牆，在子網路層級控制存取比較簡單。

  • Jumpbox：基於更安全的存取，管理員不應該直接連線至應用程式服務或資料庫。 在管理員機器與 Azure 資源之間使用 jumpbox。

    顯示 Jumpbox 拓撲的圖表。

    管理員機器應該只提供 jumpbox 的 IP 受限存取權。 Jumpbox 應該要能夠存取應用程式和資料庫。

  • 私人網路 (子網路)：最好將應用程式服務和資料庫放在不同的子網路，NSG 原則才能設定更妥善的控制。

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