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데이터베이스 가용성과 성능의 극대화

2011.09.22

한혜영, Senior Sales Consultant 한국오라클

Agenda

• Active Data Guard 도입 배경

• Active Data Guard의 특장점

• 구성 및 동작 원리

• 관리 및 Role Transition

• 고객 적용 사례

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Active Data Guard 도입 배경

두 마리 토끼 (재난 대비 + 업무활용)

데이터 손실과 다운타임 유통 업체에서 생긴 실제 문제

• 운영 데이터베이스의 alert.log 에 나타난 에러:

– Errors in file /opt/app/oracle/admin/dg/bdump/dg1.trc:

– ORA-01186 : file 93 failed verification tests

– ORA-01251 : Unknown File Header Version read for file

number 93

ORA-01251 - Corrupted file header. This could be caused

due to missed read or write or hardware problem or

process external to oracle overwriting the information

in file header.

• 데이터베이스 비정상 종료 및 어플리케이션 종료

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Active Data Guard의 특장점

-Remote Mirroring

-Data Guard 특징

-Data Guard Advantages

-Active Data Guard Benefits

InActive

장애 발생 시

매뉴얼 하게 기동

비교 – 스토리지 원격 복제 ”Mirror Everything”

Control

Files fil

Online

Logs

Archive

Logs

Flashback

Logs

Data

Files

SYSTEM

USER

TEMP

UNDO

Production DB Standby DB

Control

Files fil

Online

Logs

Archive

Logs

Flashback

Logs

Data

Files

SYSTEM

USER

TEMP

UNDO

Updates

Network I/O

비교 – Oracle Data Guard ”Recovery Data Only”

Control

Files fil

Online

Logs

Archive

Logs

Flashback

Logs

Data

Files

SYSTEM

USER

TEMP

UNDO

Production DBMS Standby DBMS

Updates

Oracle apply Oracle validation

*www.oracle.com/technology/deploy/availability/htdocs/DataGuardRemoteMirroring.html

Network I/O

27X fewer

network

I/Os*

Delayed Apply기능 지원(optional):

Redo data를 일정시간이 지난다음 반영하도록 설정

가능 - Operational Error를 감지 후 standby site를

이용해 복구가능: flash back기능으로 대체 가능

• 국지적인 재난도 피할 수 있을 만큼의 충분한 거리를 두고 구성 가능

• Zero data loss mode로 구현

100 miles 300+ miles

Data Guard: Synchronous Redo Shipping

Synchronous Disk

Mirroring

200 miles

Data Guard vs Remote Mirror Zero Data Loss Over Long Distance & Delayed apply기능

Data Protection

Protection from data corruptions

– Data Guard: database간의

의존성이 약한 Architecture로 disk

block을 직접 copy하는 것이 아니라

전달된 Redo를 검증하면서 DR

site에 반영하므로 data

corruptions이 전달되지 않도록

보호할 수 있다.

– Remote Mirroring & Stretch

Clusters : storage stack /

corrupted bits에서 발생한

에러가 DR로 전달되어 영향을

미친다

어떤 시스템이라도 장애가 발생할 가능성이 있고 이로 인한 data

corruptions 이 발생할 수 있다 : NIC, Memory, Volume Manager, File

System, OS, HBA, SAN Switch, Disk Controller, RAID, Storage

Array등등 – DR solution의 이중화된 데이터에는 이러한 data

corruptions이 반영되어서는 안 된다.

Data Guard Advantages

1. Network Efficiency

• Data Guard:Redo data만 전송

• Remote mirroring solutions: datafiles, archivelog files, redolog file들 모두 복제

2. Better suited for WANs • Standard TCP/IP 이용- no protocol

converters needed

3. Better Data Protection

• logical and physical corruption들로 부터 보호 가능

4. Functionality

• DBA가 이해하기 쉬운 DR

solution

:backup/recovery와 유사 Redo Apply/SQL Apply

5. Flexibility • storage vendor 종속적이지 않음

6. Maximum ROI • DR투자 효과 증대

reporting/query용으로 활용

Network Bandwidth Network I/Os

Data Guard

Remote Mirroring

7x 27x

Active Data Guard Benefits

• Primary DB의 부하 감소 및 성능 향상 • Primary 의 Workload(Reporting, Backup)를 Standby DB로 분산

• DR + Up-to-Date Reporting • 3rd Party Solution 은 구현 불가

• Replication 솔루션 • 기존 Replication Solution 에 비해 부하가 매우 적고 관리가 단순

• 비용 절감 • 하나 또는 복수개의 Physical Standby DB로 HA, Backup 수행,

Reporting, Test 서버 구현

적용전 - Active Data Guard 운영 서버에서 모든 워크로드를 수용

0

500

1000

1500

2000

Production Database

Data Guard Standby

Read-write service

480 tps

Read-only service

640 tps

Primary server at

100% of capacity

read-only service

1,350 tps

+110%

Primary server at

60% of capacity

Active Data Guard 11g 운영 서버의 성능을 최적화

0

500

1000

1500

2000

Production Database

Active Data Guard Standby

read-write service

1,680 tps

+250%

Active Data Guard Use Examples

• Education – 학교성적 보고서, 교칙, 과목소개 …

• Financial - transaction 조회, 시장가격, 거래내역 …

• Healthcare – 의료 정보 조회, 의사/간호사조회, 의료시설 조회 …

• Legal – 법률 보고서, 재판 내역, 배심원 평결내역 …

• Telecommunications – 사용 내역, 미사용 시간, 과금 요율 …

• Transportation – 배송사태 추적, 운송 요율 조회 …

• Web-business – 카탈로그 조회, 가격비교, 주문 현황 …

Bottom Line …

• Active Data Guard를 사용하면:

• 실시간 Read-only성 작업을 physical standby에서 수행가능하고

• production database의 부하를 덜어 줄 수 있음.

테스트 환경으로 활용 With Snapshot Standby

• Standby Database 를 Test나

개발 환경으로 사용

• DR구축 비용을 줄일 수 있음

• DR환경에서 전반적 test가 가능

• Data loss가 없도록 유지

• 그러나 Snapshot mode로 전환 후

에는 redo적용이 잠시 보류되어

실시간 조회는 제한됨

• Storage snapshots과 유사하지만:

• 동시에 DR기능 유지하고

• 하나의 storage 복사본만 사용

Physical Standby Apply Redo

Snapshot Standby Perform Testing

Open

Database

Back out

Changes

Continuous Redo Shipping

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Active Data Guard 구성 및

동작 원리

- Active Data Guard Deployment

- Active Data Guard Transport Services

- Active Data Guard Apply Services

- Active Data Protection Mode

Active Data Guard

Reader Farm

Active Data Guard Reader Farm 쿼리 성능에 대한 Scale-out

Production

Database

updates

Standby

Databases

queries

queries

queries

queries

queries

Reporting, web content browsing (including DR)

Online

Redo

Logs

Archived

Redo Logs

Production

Database

Transactions

LGWR

ARCH

Production

RFS

Standby

Redo

Logs

Archived

Redo

Logs

Synchronous LNS

Standby

ARCH

Active Data Guard Transport Services

Asynchronous LNS RFS

RFS

Gap Resolution

Active Data Guard Apply Services

Standby

Redo Logs

Archived

Redo

Logs

Standby

(Redo Apply MRP)

Apply

Redo

Data

From

Site A

Standby

Database ARCH

RFS

Redo 전송 vs. 보호 모드 보호 모드 – 장애 발생 시에 대한 대응 방식

보호 모드

Primary 장애 시

데이터 손실 위험 Redo 전송 Standby로부터 응답이 없는 경우

Maximum

Protection

무 손실

이중 장애 보호 SYNC Primary DB를 shutdown

Maximum

Availability

무 손실

단일 장애 보호 SYNC

Timeout 임계 값 초과 시 Maximum

Performance 모드로 자동 전환

Maximum

Performance

소량의 데이터 손실

가능 ASYNC

Primary DB는 standby로부터의 응답을 결코

기다리지 않음.

LOG_ARCHIVE_DEST_n parameter의 NET_TIMEOUT 속성

Data Guard 11g 기본값 = 30 seconds

자동 Gap 해소

Online

Redo

Logs

Oracle Net

Primary

데이터베이스

Transactions

LGWR

Archived

Redo Logs

Redo Buffer SGA

poll

Standby

Redo

Logs

RFS NSA

NSS

SYNC

ASYNC

ARCH

ARCH

Standby

데이터베이스

조회리포트

Testing

백업

MRP

LSP

RFS

전송 압축 Advanced Compression Option

대역폭에 제한이 있는 환경에 이상적

11gR1: ASYNC 모드 및 gap 해소, 11gR2: SYNC 모드

0

500

1000

1500

2000

2500

시간 - 분

전송 지연

- MB

압축 비적용

22 MB/sec

테스트 세부 사항

• ASYNC 방식

• 12.5 MB/sec 대역폭

• 22 MB/sec redo 생성

비율

• 50% 압축 비율

압축 적용

12 MB/sec

Redo 적용 최적화 병렬 처리 기법 적용

• Media Recovery Coordinator 프로세스 (MRP0) • 복구 세션들에 대한 관리 수행 • 복수 instance로부터 받은 redo를 병합 • Redo 데이터를 parse하여 Apply 프로세스들 사이에 적절히 분배

• Apply 프로세스 • 데이터 블록을 읽어서 redo 변경 사항을 적용

• Apply 프로세스의 개수 자동 설정 = # CPUs - 1

Media Recovery Coordinator (MRP0)

coordinator & thread merger

apply process (pr00) Parallel Media Recovery - 4 CPU server

apply process (pr01)

apply process (pr02)

데이터 손상의 Online 복구

• 자동 블록 복구

• Primary 데이터베이스에서 블록 손상이 발견되면, active standby 데이터베이스에 존재하는 정상 블록 이미지가 자동으로 copy되어 online으로 복구 (역으로 standby에서 블록 손상이 발견되는 경우에도 마찬가지 방식으로 동작)

• 사용자 및 어플리케이션에 투명하게 동작

Active Standby

데이터베이스

Primary

데이터베이스

Read/Write

Workload

지속적인 redo

전송, 검증 & 적용

실시간

리포트

Oracle Database 11g Release 2

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Active Data Guard 의 관리

및 Role Transition

Oracle Enterprise Manager HA Console

• Data Guard는 물롞 여타 HA 지표들에 대한 통합된 View

Oracle Enterprise Manager Data Guard 관리 페이지

Switchover 및 Failover

Switchover • 계획된 역할 전환

• 데이터 손실은 없음

• 데이터베이스의 re-instantiation 불필요

• 데이터베이스 업그레이드, 시스템 refresh, 데이터 센터 이동, OS 또는 하드웨어 유지보수 등에 활용

Failover • Primary의 예기치 못한 장애

• Flashback Database 기능을 이용하여 원래의 primary 데이터베이스를 reinstate

• SQL 또는 Enterprise Manager GUI를 통해 수동으로 수행하거나

• Data Guard Fast-Start Failover 기능을 통해 자동화 가능

장애에 의한 Downtime의 감소 Fast-Start Failover

SYNC / ASYNC

Data

Guard

Observer

Primary Standby Site A Site B

Data

Guard

Observer

Primary Standby Site A Site B

Data

Guard

Observer

Primary Site A Site B

SYNC / ASYNC

Data

Guard

Observer

Primary Standby Primary Standby

SYNC / ASYNC

Site A Site B

• 자동화된 데이터베이스 failover

• 데이터베이스 down

• 지정된 health-check 조건 만족 시

• 또는 어플리케이션 요청에 의해

• 지원되는 보호 모드

• Maximum Availability 모드

(10gR2)

• Maximum Performance 모드

(11gR1)

• 역할 기반 서비스와의 통합 (11gR2)

• 서비스의 자동 재배치

• 클라이언트 알림 & 자동 재 접속

어플리케이션 Failover 어플리케이션 tier가 살아 있는 경우

역할 기반의

데이터베이스

서비스가

자동으로 시작

(11.2)

2

Standby

Database

Data Guard

Redo Transport

데이터베이스 Tier- Oracle

Real Application Clusters

어플리케이션 Tier - Oracle

Application Server Clusters

Primary 사이트 Standby 사이트

Standby가

primary 역할

takeover

Data Guard

자동

Failover

1

FAN에 의한 클라이언트

알림, TAF/FCF에 의해

어플리케이션은 새로운

primary로 자동 재 접속

3

데이터베이스

서비스

Primary

데이터베이스

어플리케이션 Failover 완전한 사이트 Failover

Firewall

WAN traffic

manager

Primary Site

DNS failover에

의해 사용자들이

새 primary로

route

3 WAN traffic

manager

Primary 사이트 Standby 사이트

Data Guard

Redo Transport

데이터베이스 Tier- Oracle

Real Application Clusters

Firewall

Firewall

Data Guard

자동 Failover

Standby가

primary의

역할 takeover

1

mid-tier

시작 2

Firewall

어플리케이션 Tier - Oracle

Application Server Clusters

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고객 적용 사례

고객 적용 사례

"건강보험심사평가원은 전국 6 만 7 천여 곳 요양기관의 의약품 처방과 조제 단계에서 실시간으로 중복 처방 여부를 확인하는 DUR(Drug Utilization Review) 시스템을 Oracle MAA 솔루션을 기반으로 구축해 기존 3-4 시간에 육박하던 시스템 장애 복구시간을 무려 2 분내로 단축하고, 수시로 비상대기 시스템을 모니터링해 하루 1300 만 건에 달하는 데이터점검 과정에서의 예상치 못한 다운 타임을 최소화 했다.”