Exadata DB Server的軟件構(gòu)成：

(1) 標準版數(shù)據(jù)庫

(2) ASM：卷管理和冗余(2元鏡像/3元鏡像)，所以說Exadata的存儲服務(wù)器不需要任何存儲保護的功能，僅僅是用內(nèi)置盤提供容量而已。在傳統(tǒng)主機+存儲的方式下，不需要ASM的冗余功能

(3) RAC：DB服務(wù)器節(jié)點的橫向擴展

(4) iDB：把SQL訪問請求發(fā)送給存儲服務(wù)器，返回所要求的數(shù)據(jù)(跟傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比的重大區(qū)別：返回的是經(jīng)過篩選的數(shù)據(jù)，而不是裸的data blocks)。當然iDB可以選擇則返回裸數(shù)據(jù)塊給SGA

Exadata Storage Server的軟件構(gòu)成：

(1) cell services(cellsrv)：多線程IO服務(wù)程序

(2) management server(MS)：基于jave的，在cellsrv和cellcli之間的接口程序

(3) restart server(RS)：用于監(jiān)控和重啟服務(wù)

(4) OSWatch：歷史數(shù)據(jù)收集vmstat和netstat

Exadata軟件架構(gòu)：

上半部分是標準數(shù)據(jù)庫包括SGA、log writer和db writer等。

下半部分是存儲服務(wù)器：實際上只有一個cellsrv進程負責處理和DB服務(wù)器的連接;cellinit.ora是cellsrv的靜態(tài)參數(shù);alert.log存放顯著事件;automatic diagnostic repositpry抓取和保存診斷信息;dsikmon負責監(jiān)控cell和網(wǎng)絡(luò)的“活性”，并且把DBRMS的計劃傳播到所有存儲服務(wù)器上;每個 diakmon有一個從屬的進程，負責ASM和DB之間的通訊。

其次，分析一下Exadata的幾大技術(shù)亮點：

(1) 最最核心的技術(shù)是叫做smart scan，其它重要技術(shù)如HCC和Storage Index都必須依賴它才能運行：其核心目的是把部分工作從DB服務(wù)器offload到存儲服務(wù)器上，利用存儲服務(wù)器的CPU參與SQL的處理。 Offload之所以重要是因為在大容量數(shù)據(jù)庫DW應(yīng)用中傳統(tǒng)的瓶頸就在于大量數(shù)據(jù)的傳輸，而且傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫必須將所有的裸數(shù)據(jù)塊裝載到數(shù)據(jù)庫里面。 Smart scan減少DB服務(wù)器的CPU占用、減少數(shù)據(jù)傳輸量(只傳輸符合條件的數(shù)據(jù))、減少磁盤訪問的時間。所以比如在執(zhí)行單純的全表掃描的時候，smart scan對于訪問速度的提升確實有所幫助。相對而言，減少DB服務(wù)器CPU占用對于性能提升所起到的幫助最小，主要的“收益”來自于DB服務(wù)器和存儲服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸量的減少。

a. Column Projection：只返回所需要的“列”，減少數(shù)據(jù)傳輸

b. Predicate Filtering,：只返回所需要的“行”，減少數(shù)據(jù)傳輸

c. Storage Indexes：每一列的數(shù)據(jù)以1MB為分割單位，建立“分區(qū)”索引，每個index entry記錄一段數(shù)據(jù)區(qū)間的最大值、最小值和它們的物理位置。它的作用不是為了返回少量的數(shù)據(jù)給DB服務(wù)器，而是為了縮短存儲服務(wù)器訪問磁盤的時間?？梢园阉醋瞿撤N形式上的“分區(qū)”機制。從這里可以看到Exadata的存儲和訪問形式，其本質(zhì)是一個典型的列式數(shù)據(jù)庫。

d. Simple Joins (Bloom Filters)：把bloom filter也offload到存儲服務(wù)器上去做，減少DB服務(wù)器CPU占用。“事實上， Smart Scan 只能處理Join filtering，而真正Join的工作必須在DB Server上完成，而且Smart Scan 僅適合于處理 DSS 環(huán)境的復(fù)雜Join，對于 OLTP 類型的簡單Join，Smart Scan 并不能發(fā)揮其優(yōu)勢。~ 馮大輝《深入Oracle數(shù)據(jù)庫機：Oracle Exadata五大技術(shù)亮點淺析》”

e. Function Offloading：部分內(nèi)建的SQL函數(shù)可以offload到存儲服務(wù)器上做，減少DB服務(wù)器CPU占用。

f. Hybrid Columnar Compression (HCC) ：假如使用smart scan，解壓縮的工作在存儲服務(wù)器上完成。但是它的作用與smart scan減少傳輸量的初衷相反。所以需要權(quán)衡減少CPU占用和介紹傳輸量之間誰帶來的好處大，比如在cellsrv version 11.2.2.3.1中，在存儲服務(wù)器忙的時候，cell server可以返回未解壓的數(shù)據(jù)給DB服務(wù)器。

g. Encryption/Decryption：跟HCC類似，可以在cell server上運行解密的工作，在ORALCE特定版本和相應(yīng)CPU的配合之下，解密可以得到硬件加速的幫助。

h. Virtual column運算可以offload

i. data model scoring function運算可以offload

j. Non-Smart Scan Offloading：與查詢無關(guān)的offload

i. Smart File Creation：數(shù)據(jù)塊初始化加速，由cell server執(zhí)行數(shù)據(jù)塊的格式化

ii. RMAN Incremental Backups：提高tracking的顆粒度~每一個block，而不是一組blocks

iii. RMAN Restores：在cell server上恢復(fù)

k. 觸發(fā)smart scan的前提(以下三條都滿足)：

i. “全段落”掃描：Full Table Scan 或是 Fast Full Index Scan。TABLE ACCESS FULL= TABLE ACCESS STORAGE FULL，INDEX FAST FULL SCAN= INDEX STORAGE FAST FULL SCAN，MAT_VIEW ACCESS STORAGE FULL

ii. Direct Path Reads：并發(fā)讀取數(shù)據(jù)到program global area(PGA)。即使對于non-parallel scans ，ORACLE也可以根據(jù)情況自動的選擇Direct Path Reads。

iii. 數(shù)據(jù)保存在exadata storage上。假如ASM管理之下的存儲空間全部或者部分的不存放在cell server上，則不可以使用smart scan offloading。

(2) 第二大技術(shù)：HCC。只有當數(shù)據(jù)被用direct path loads的方式訪問的時候，可以做HCC壓縮。傳統(tǒng)的訪問仍然使用OLTP的壓縮方式。

a. HCC有四種壓縮方式

i. QUERY LOW(WAREHOUSE LOW)：LZO compression algorithm，壓縮率最低

ii. QUERY HIGH(WAREHOUSE HIGH)：ZLIB (gzip) compression algorithm，壓縮率中等

iii. ARCHIVE LOW：ZLIB (gzip) compression algorithm，但是壓縮率比QUERY HIGH高得多

iv. ARCHIVE HIGH：Bzip2 compression，壓縮率最高

b. CU=多個blocks(32/64KB)，CU內(nèi)部數(shù)據(jù)的組織形式是按“列”而不是按“行”。優(yōu)點是由于列的數(shù)據(jù)類型相同，壓縮比率會很高，其作用在于提高壓縮比例，而不是提高訪問性能，“Here’s an example of running a CPU-intensive procedure：The compression slowed down the processing enough to outweigh the gains from the reduced number of data blocks that needed to be read。From 《Expert ORACLE Exadata》”。缺點是讀取任意一行的數(shù)據(jù)都需要裝載多個block組成的CU，所以特別不適合于需要做很多單行操作的訪問。

c. 當現(xiàn)存記錄被更改時，數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)存到新的block中，而這個block是OLTP壓縮的。所以當HCC表被頻繁update時，所占空間會像“氣球”一樣膨脹。

d. Locking的機制使得單行操作會鎖住整個CU，這對于絕大多數(shù)OLTP環(huán)境來說是致命的。

(3) 第三大技術(shù)：Storage Index，按照列字段值的索引。其設(shè)計目的是eliminate disk I/O，凡是不符合條件的區(qū)段都被跳過了。

(4) Smart Flash Cache

a. Sun recommends that the ESM modules be replaced every two years as the stored energy degrades over time (like a battery)

b. the Oracle Exadata Storage Software User’s Guide recommends powering down the storage servers before replacing one of these cards

c. 可按照任意比例劃分為ESFC和SSD盤(由ASM管理)使用，如果用于ASM管理的SSD盤，那么必須有足夠的redundancy，就降低了實際可用容量。

d. ESFC的獨特二叉讀取功能：在系統(tǒng)忙的時候，可以有選擇的從flash cache或者盤上讀取數(shù)據(jù)

e. Smart Scan通常讀盤而非讀取ESFC，但是可以通過開關(guān)指定Smart Scan去讀ESFC

f. 也可以用開關(guān)把特定的數(shù)據(jù)對象pin在ESFC里面

(5) Resource Management：DBRM和IORM

a. IORM only manages I/O for physical disks. I/O requests for objects in the flash cache or on flash-based grid disks are not managed by IORM.

huanghui