dba & developer day 2016...

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しばちょう先生の特別講義！！ストレージ管理のベストプラクティス～ASMからExadataまで～

日本オラクル株式会社クラウド・テクノロジー事業統括Database & Exadata プロダクトマネジメント本部応用技術部ディレクター柴田長

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• 以下の事項は、弊社の一般的な製品の方向性に関する概要を説明するものです。また、情報提供を唯一の目的とするものであり、いかなる契約にも組み込むことはできません。以下の事項は、マテリアルやコード、機能を提供することをコミットメント（確約）するものではないため、購買決定を行う際の判断材料になさらないで下さい。オラクル製品に関して記載されている機能の開発、リリースおよび時期については、弊社の裁量により決定されます。OracleとJavaは、Oracle Corporation 及びその子会社、関連会社の米国及びその他の国における登録商標です。文中の社名、商品名等は各社の商標または登録商標である場合があります。

2


“しばちょう” こと、柴田長（しばたつかさ）です。

3

Oracle Technology Networkで、ほぼ毎月連載中「しばちょう先生の試して納得！DBAへの道」

http://www.oracle.com/technetwork/jp/database/articles/shibacho/index.html

5年 48回2011年11月～2016年10月20日時点

http://www.oracle.com/technetwork/jp/database/articles/shibacho/index.html


本日の内容

なぜ、ストレージ設計が必要なのか

Oracle Automatic Storage Management

ASMの最新機能紹介

ExadataにおけるASM構成

まとめ

1

2

3

4

5

4


本日の内容





まとめ

1

2

3

4

5

5


データベース時間（処理時間）とは？ほぼ、CPU時間とI/O時間の合計で決まる

6


CPUボトルネック

I/Oボトルネック

わんこそば理論そばがお椀に盛られなければ食べられない= データが無ければ、CPU処理はできない

7

http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1606/01/news007.html

食べる人が増えると？



Oracle Databaseのアーキテクチャストレージ・アクセスが必要な主な処理

• SQL実行時に、Server ProcessによるData Blockの読込み/書出し– Buffer Cache上にBlockが存在しない時– Direct Path Read（Table Full Scan）– Direct Path Insert（APPEND ヒント等）

• DBWRによるDirty Blockの書出し• LGWRによるRedo Recordの書出し• その他の処理

– アーカイブ・ログ生成– Flashback Logの書出し– RMANバックアップ

8

DB Server

SGA

Storage

Buffer Cache

PMON LGWR

SP SP SP

PGA

SMON Others

LogBufferCR Block

Current Block

Undo Block

Consistent Reads Parallel Query

SP

DBWn

SP SP

Buffer Cache Hit

Physical Reads PhysicalWrites Redo Writes Direct Path Read

※大容量メモリでは解決できない処理もある


ストレージ性能が充分ではない場合性能劣化の例は?

9

# Case 待機イベントの例性能劣化の事象

1 Data Blockの読込み遅延

db file sequential readdb file scattered readdirect path read

SQL処理時間の劣化するデータが届かない為、CPUリソースも活用出来ない状況

2 Dirty Blockの書出し遅延

free buffer waits DBWRによるDirty Blockの書出しは、トランザクションとは非同期のため、この書出しが遅延すること自体は直接的にSQL処理時間へは影響しない。しかし、Dirty BlockがBuffer Cache上に増加することで、他のSQL処理で使用したいBlockをキャッシュし切れなくなるため、free buffer waits待機イベントが発生し、最終的にはユーザーのSQL処理時間の劣化につながる可能性有り

3 Redo Recordの書出し遅延

log file synclog buffer space

Commitのレスポンス・タイムが遅延する。最悪、書き出されていないRedo RecordがLog Buffer内に滞留することで、Log Bufferの空きスペースが枯渇し、新たなRedo Recordを生成する処理を実行できず待機する可能性有り

【注意ポイント！】待機イベントの発生自体は100%悪ではありません。その待機イベントの平均待機時間を、負荷が平常時とピーク時とで比較することが大切ですね。


Oracle® Databaseパフォーマンス・チューニング・ガイド

10

12cリリース1(12.1)


パフォーマンス・チューニング

• 処理量を減らす– Index, Partitioning, Compression, Exadata Smart Scan/Storage Index …

• 高速化– Database In-Memory, Flash Device, InfiniBand, Exafusion, …

• 並列化– Parallel Query, Multi-Core, RAC, ASM, …

11

基本的な考え方

時間↓ = 処理量↓ / （速度 * 並列度）↑じかん = みちのり ÷ はやさ


複数ディスク上へのデータベースの配置の課題容量ベースで設計すると、Hot Spotが生まれる？

• 業務要件の複雑化やアプリ改修の短期化により、データベースのオブジェクト単位で個別最適化を目指す運用は難しい

12

総ディスク割り当て容量使用量（データ量）

Hot Sport?

!?表A 表B 索引 TEMP

データへのアクセス頻度


Hot Sportを回避する為のRAWデバイス構成例

13

目的はストライピングによるI/O性能の向上しかし、管理性は？


従来のRAWデバイス構成の課題

• 表領域が非常に細かく分割されている–空き領域が表領域毎に独立している為、無駄な空き領域が増大–監視対象（表領域）が多く、頻繁に領域不足に陥り、運用工数が増大–データ・ファイル数が多く、SQLの性能劣化やミス・オペレーションを誘発–管理レイヤー数が多い為、運用オペレーションの複雑化

• データベース管理者とストレージ管理者の間での調整作業の難しさ

• データ・ファイル追加時に、既存データをリバランスしていない–空き領域が新規ボリュームにのみ存在する為、新たにINSERTされるレコードがそのボリュームに集中することで、ボトルネックが発生し易い

–既存レコードは既存ボリューム内に格納されている為、性能改善効果は無し

14

運用の複雑化


従来のRAWデバイス構成の課題

• 領域不足/性能劣化の改善の為、ディスク追加

• Hot Sport回避のためには、既存データの再配置が必要

15

ディスク追加時に必要なオペレーション

最新データが入っている1本のみにアクセスが集中

Hot Sport?

データ退避ディスク追加後、RAIDグループ再構成データロード後、アクセスが均等化


こんなデータベース用のストレージがあったらいいな

• 全てのデバイスにデータが均等に配置されるような仕組み–データベースのパフォーマンス・チューニングで、どのデータファイル（RAWデバイス）がボトルネックなのか？を特定する必要が無くなる

• 容量やIOPSが不足した場合、新規デバイスを追加したら、自動的に再配置される仕組みがあるといいな。– RAIDグループの再構成やデータの入れ直しが必要無くなる–オブジェクト単位で容量やIOPS要件を整理する必要がなくなる

• さらに、低コストで組みたいが、高い可用性は維持したい

16

高性能、管理容易性、高可用性


本日の内容





まとめ

1

2

3

4

5

17


Oracle によるストレージ仮想化

• Oracle Database 10g より提供されている、ディスク構成の仮想化技術– Oracleデータベースに対してボリューム・マネージャ兼ファイルシステム• Oracle Databaseにフラットなディスク・プールを提供

+ ディスク管理工数を大幅削減• 複数ディスク・アレイにまたがってディスクを仮想化、ディスク追加/削除時にデータを透過的に再配分

–エディション(EE/SE)に関係なく、シングル環境、クラスタ環境共に使用可

– 11g Release2より、ASMクラスタファイルシステムが実装

18

Oracle Automatic Storage Management（ASM）


Oracle ASMの基本思想

• 「全てのDiskの均等利用を目的に、データをストライプして全てのDisk上に分散配置し、ミラーリングも行う」という設計手法– I/O性能の確保：全てのDiskのI/O帯域をフル活用–可用性を確保：ミラーリングの採用–設計の簡素化：物理的なDisk構成を隠蔽し、特別な設計は不要

19

Stripe And Mirror Everything (S. A. M. E)

ストライピング

ミラーリング


RAWデバイス構成とASM構成の比較

20

スタック構成イメージ図



• ストライピング– ASMディスク・グループ内の全ディスクでストライピングし、高性能を維持

• ミラーリング–ファイルタイプに応じて、Oracleレベルでのミラーリング(2重化/3重化/ミラー無し)を実装することで、ディスク障害に対する可用性の担保

• 動的リバランシング–ディスクの追加/削除時に自動的に既存データを自動再配置–容量やIOPS不足時に、ディスクを追加するだけでストレージ拡張を実現

21

3つの全体最適化機能


Oracle ASMによるストライピング

• ASM Diskgroupに含まれる全てのASM Diskに対して、ASM File（Data File）をFile Extent(Allocation Unit:=AU)単位に分割して配置

22

ASM File（データファイル）の分散配置例

ASM Diskgroup

1 2 3 4

1 2 3 4

Disk Disk Disk Disk

5 6 7 8

5 6 7 8

ASM File(Data File)

File Extent (AU)


Oracle ASMによるストライピング

• ASMのストライピングは、データファイル（ASM File）単位で均等化• RAIDのストライピングは、データファイル（ASM File）を認識不可

–ハードディスク・レベルで、偏り（Hot Sport）が生まれてしまう可能性有り

23

RAIDとの違い

RAIDグループASM Diskgroup

ASM Disk#2ASM Disk#1

A C E G B D F H

DataFile#1A B C D E F G H DataFile#2I J K L M N O P

I JK LM NO PA CB D E FI LG KH M O NJ P

RAIDのストライピング例ASMのストライピング例


Oracle ASMによるミラーリング

• 異なる障害グループに属するASM Disk間で保持–通常、リソース(電源等)を共有している単位(筐体/コントローラー)で設定–例えば、障害グループBのDisk障害が発生しても、ASMファイルへアクセス可

24

全てのASM DiskがPrimaryであり、Mirrorも保持

ASM Diskgroup障害グループA

14

23

障害グループB

31

42

1 2 3 4

ASMファイル(Normal)

Primary ExtentSecondary Extent

Disk Disk

【しばちょう先生の試して納得！DBAへの道】第34回 ASMのミラーリングによるデータ保護(1) ～障害グループと冗長性の回復～

Disk Disk


Oracle ASMによるミラーリング

• Normal / High Redundancy（2重化、3重化）で構成されている場合– 読み取り処理時に I/Oエラーを検知した場合

• Oracle Clientに対して透過的（ORAエラーは戻らない）• サーバー・プロセスは、ミラー側から読み取ることで処理継続

–サーバー・プロセスは、不良ブロックの修復をASMへ依頼し、ASMが自動修復– 書き込み処理時に I/Oエラーを検知した場合

• Oracle Clientに対して透過的（ORAエラーは戻らない）• I/Oエラーが発生しても、一つでも成功していればサーバープロセスは処理継続

–書込み失敗をASMへ通知し、ASMが障害Diskが自動でオフライン化• 一時的な障害の場合、高速ミラー再同期により生存Disk側から必要最小限の差分データを同期• 復旧できない場合、ASM Diskgroupから切り離し（自動リバランスが発生）

25

Oracle Clientに透過的、自動的に破損ブロックを修復


【参考】ディスクの同時二重障害を考慮した構成案RAID1+0 × Normal vs. RAID0 × High の比較

• ASMのHigh Redundancy（トリプル・ミラー）が効率的– Inifinibandを搭載したExadataであれば、よりメリットが出てくる

26

RAID1+0 ×Normal RAID0 × High

Read時にアクセスされるDisk数 6本 12本Write時のFC帯域を流れるデータ量 2倍 3倍Write時のストレージ内のI/O量 4倍 3倍Disk使用量 4倍 3倍


RAID1+0 × Normal vs. RAID0 × High各構成の可用性を担保する構造図

27


RAID1+0 × Normal vs. RAID0 × HighWrite時のI/O量と分散状況

28


RAID1+0 × Normal vs. RAID0 × HighRead時にアクセスされるDisk数

29


Oracle ASMのリバランス（自動データ再配置）

• ASM Diskを追加／削除（故障）した際、データの再配置を実施–メタデータ（配置状況）を元に、ASM File単位で全てのDiskに均等配置されるように、最小限のExtent（AU）の移動で実現

–多重度（リバランス強度）の設定や計画実行で、業務影響を制御可能

30

データベース無停止でリバランスが可能

+Add

-Drop

REBALANCE


ASMによるデータの分散配置Data File単位で各ASM Diskに対し均等にFile Extent(AU)を割り当て

31

TBS Data File

TBS Data File

CREATE TABLESPACE TBS DATAFILE ’+DATA’ SIZE 1G ;

ALTER TABLESPACE TBS RESIZE 2G ;

(1) 表領域の作成

(2) 表領域の拡張

File Extent（AU）

TBS Data File

TBS Data File

ALTER DISKGROUP DATA ADD DISK '/dev/sde1‘ ;(3) 新規Diskの追加（リバランス）

リバランス


ASMによるデータの分散配置リバランス処理の2つのフェーズ

• リバランス・フェーズ– ASM File（= Data File）単位で、各ASM Diskの利用率を均等に分散し直す–追加Diskへ移動するFile Extentは、全てのASM Fileが対象

• コンパクション・フェーズ–リバランス・フェーズでFile Extentが追加Diskへ移動することで、既存Diskでは歯抜け状態になるが、コンパクション処理でその状態を解消• ASM Disk毎に、後方に位置するFile Extent（AU）から順番に前方の空きスペースへ移動

32

【しばちょう先生の試して納得！DBAへの道】

第33回 ASMのリバランスの動作


Add Disk時の各デバイスのI/O量（時系列）

33

ASM Disk3本で構成されるDiskgroupに1本追加（Power=2）


Oracle ASMリバランスの進捗確認

– PASS：12.1~追加された列で、コンパクション・フェーズに対応。• 従来はOPERATION列でコンパクション未対応のため、V$ASM_OPERATIONでリバランス・フェーズが完了しても、内部的にコンパクション・フェーズが動いていて待たされていた。

– SOFAR : 完了した処理量– EST_WORK：完了までに処理すべき処理量– EST_MINUTES：完了までの残り見積り時間（分）

34

ASMインスタンスのV$ASM_OPERATIONビューSQL> SELECT PASS, STATE, SOFAR, EST_WORK, EST_MINUTES 2 FROM V$ASM_OPERATION;

PASS STATE SOFAR EST_WORK EST_MINUTES---------- ------------ ---------- ---------- -----------RESYNC DONE 0 0 0REBALANCE RUN 1658 4813 2COMPACT WAIT 0 0 0


リバランス強度の設定Grid Infrastructure 11.2.0.2以降

• リバランス強度の設定可能範囲が0~1024へ（以前は、0~11）– ARB0プロセス（クラスタで1つのみ起動）が同時に発行する非同期I/Oの数

• ストレージのI/O性能に応じた適切な値を設定すること–リバランス強度の設定箇所

• ASM_POWER_LIMITS初期化パラメータ < リバランス実行するALTER DISKGROUP文–事前準備：対象のASM DiskgroupのCOMPATIBILITY.ASM属性を11.2.0.2以上

• デフォルト値は、ASM Diskgroupを作成する方法に依存するので注意–例えば、Oracle ASM 12cでは、12.1がASMCA使用時のCOMPATIBLE.ASM属性のデフォルト設定

SQL CREATE DISKGROUP文とASMCMD mkdgコマンドを使用する場合のデフォルト設定は10.1

35

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> set attribute 'compatible.asm'='11.2.0.2.0';


Fast Mirror Resync（高速ミラー再同期）一時的なディスク障害の復旧を高速化 (11g Release 1~)

• 本機能が実装される以前の課題–ストレージ・メンテナンスや一時的な I/O 障害（ディスク・パス障害や電源障害等）にも関わらず、対象ディスクの削除+自動リバランスが行われてしまう• 復旧後に、ディスク追加 + 再度リバランスを実行する必要有り

• 本機能により、上記課題を解決–指定期間（デフォルト3.6時間）は、障害ディスクをOFFLINE状態（自動削除を保留）で保ち、復旧後にOFFLINE中に書き込まれるはずであった差分データのみをミラーデータを使用して高速同期• 指定期間が経過しても復旧しない場合は、対象ディスクの削除+自動リバランス

36


第35回 ASMのミラーリングによるデータ保護(2) ～高速ミラー再同期～


Fast Mirror Resync（高速ミラー再同期）

• ASM Diskgroup単位で事前設定が可能–設定値は、V$ASM_ATTRIBUTEビューから確認

• ディスク障害を検出後にカウントダウンを開始– V$ASM_DISKビューのREPAIR_TIMER列で確認

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disk_repair_time属性の設定、障害発生時のカウントダウン値の確認

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> set attribute 'disk_repair_time' = '24h';

GROUP_NUM DISK_NUM HEADER_S STATE PATH NAME FAI TOTAL FREE REPAIR_TIMER--------- -------- -------- -------- --------- ------ --- ----- ---- ------------

3 0 MEMBER NORMAL /dev/sdj1 DGN_D1 FG1 1019 537 03 1 MEMBER NORMAL /dev/sdk1 DGN_D2 FG1 1019 537 03 2 MEMBER NORMAL /dev/sdl1 DGN_D3 FG2 1019 536 03 3 UNKNOWN NORMAL DGN_D4 FG2 1018 537 12409


Fast Mirror Resync（高速ミラー再同期）

• 前頁の設定方法は、あくまで事前定義の扱い–ディスク障害が発生した後に実行しても、まさにカウントダウンをし始めた値に反映されない

• ディスク障害発生後、当初のdisk_repair_time属性の値が小さ過ぎたので、Drop Diskまでの時間を追加する方法（上書き）

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障害発生後に、ディスク削除までの時間を引き延ばす方法

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> offline disks <ASM Disk Name> drop after 24h ;

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> offline disks in failgroup <Fail Group Name> drop after 24h ;


Oracle ASMの構成例

39

Simple is the BESTDiskgroup


Oracle ASMによる運用管理の簡素化

• オペレーションの簡素化–表領域拡張やDisk追加の手順が簡素化し、運用オペミスのリスクが減少

• 管理対象オブジェクトの削減– ASM Diskgroupの容量内で表領域を自由に拡張可能であり、従来のVolumeやRAWデバイス（データファイル）を意識する必要なし

–ストライピングでI/Oが均等化することで、表領域を細かく分割してI/O競合を回避する必要なし。表領域の総数を大幅に削減可能

• データ再配置の工数不要– Disk追加時に自動的に既存データの再配置（リバランシング）を実施

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従来構成の課題を解決


ASMによるデータベースの物理設計の簡易化

41

ストレージ管理を圧倒的に効率化


StorageASM Diskgroup ASM Diskgroup

【参考】データベース統合とASM Diskgroup同一Oracle Clusterware上のOracle Databaseは、同一のASM Diskgroupを利用可能

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DB Server

Oracle Clusterware

Single DB(a)SGA

Single DB(b)SGA

DB ServerRAC DB(c)-1SGA

RAC DB(d)-1SGA

DB ServerRAC DB(c)-2SGA

RAC DB(d)-2SGA

Oracle Clusterware

Single Databases RAC Databases

マウント不可

Single DB(A)のDatafilesSingle DB(b)のDatafiles

DB毎の領域制限は？

RAC DB(c)のDatafilesRAC DB(d)のDatafiles


ASMに最適なストレージ構成Oracle Automatic Storage Management に対して、ストレージ側のLogica lUnit（=ASM Disk）の最適な構成方法について、幾つかポイントをご紹介します。

43


ハードディスク・ドライブの性能特性内周よりも外周の方がI/O性能が高い

• 一般的に、デバイスの先頭が外周=> ASM Diskの先頭が外周

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【参考】 ASM Intelligent Data Placementによるパフォーマンス・チューニングhttp://www.oracle.co.jp/solutions/grid_center/nssol/pdf/wp-idp-gridcenter-nssol_v1.0.pdf


• 一般的に、ハードディスクの外周から切り出すと言われているので、先に切り出したLogical Unitの方が性能が高い

–例）先に切り出したLogical Unit#1の方がディスクの外周に配置される為、性能を比較すると、Logical Unit#1 > Logical Unit#2

Logical Unit#2

Logical Unit#1

RAIDグループからの切り出す順番と配置

45

RAIDグループ


HDDの同一RAIDグループから切り出したLUを同一ASM Diskgroupへ組み込むのは？• ディスクの外周と内周を行ったり来たりすることで、シークによる待機時間の比率が高まる為に好ましくない

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Logical Unit#2

Logical Unit#1

RAIDグループ

ASM Diskgroup

ASM Disk#2ASM Disk#1

A C E G B D F H

ASM FileA B C D E F G H

Table Full Scan

A

CE

G

B

D F

H


ASM Diskgroupに所属するASM DiskへのI/O特性• ASMは、各ASM Diskの使用率を「均等化」する

–サイズが異なるASM DiskでASM Diskgroupを構成した場合、サイズが大きなASM Diskへ、より多くのデータが格納されるアクセス量にも偏りが生じてしまう！

47

使用率50% 使用率

50%

ASMDiskgroup

ASM Disk#1 Disk#2

使用率50%

使用率50%

ASMDiskgroup

均等配置 = 均等アクセス

ASM Diskサイズ

× ○

ASM Disk#1 Disk#2


追加HDDの容量が現行より大きい場合• パフォーマンス最適化の観点から、追加ハードディスクから切り出すLogical

Unit（ASM Disk）のサイズは現行のASM Diskと統一すること– 容量が勿体ないのは理解できますが、性能劣化（偏り発生）の可能性を避けるべきです

• 余っている領域も、別のLUとして切り出して、別のASM Diskgroupを構成可能– 但し、バックアップや古いデータの格納領域のように、日中業務の負荷ピーク時間帯にアクセスが少ない用途として活用すべし

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50% 50%

ASM Diskgroup

既存ASM Disk

50% 50% 50% 50%

新規ASM Disk

NGな例


現行HDDで運用、新規でSSDの追加が決定したら• データベース全体をSSD上に移設できる容量の場合

– ASM Diskgroupを丸ごと移行

• 一部のデータしか移動できない場合– SSDのみで構成されるASM Diskgroupを作成し、次のどちらかの方法で活用1. 特定のオブジェクトや表領域をSSD上に配置 AWRレポートを元に、手動でチューニング第40回 AWRレポートを読むステップ2:アクセス数が多い表領域とセグメント

2. Database Smart Flash Cacheの活用 Buffer Cacheから追い出されたブロックを自動的にSSD上にキャッシュ

49


【参考】新規デバイス上へのデータ移行方法例

50

第47回 [Oracle Database 12c] オンライン・データファイルの移動

Level 完全無停止での移行方法一時停止やオフラインを伴う移動方法

Table 表のオンライン再定義[12.1] オンラインでのパーティション移動

Datapump Export /Import表、パーティションの移動（alter table move文）

Pluggable Database Unplug & Plug

Tablespace / Datafile [12.1] オンライン・データファイルの移動（alter database move datafile文）

オフライン・データの移動（alter tablespace rename datafile文）トランスポータブル表領域RMAN COPY + SWITCH DATAFILEコマンド

Database オフライン・データファイルの移動（alter database rename datafile文）RMAN COPY+SWITCH DATABASEコマンドRMAN Duplicateコマンド

ASM Diskgroup ASM Diskの追加+削除+リバランス


【参考】システム無停止で、ストレージ筐体の入替

• http://www.oracle.com/jp/gridcenter/partner/nssol/wp-storage-mig-grid-nsso-289788-ja.pdf

51

ASMの自動リバランスによるストレージ・マイグレーション

http://www.oracle.com/jp/gridcenter/partner/nssol/wp-storage-mig-grid-nsso-289788-ja.pdf


しばちょう流 Oracle ASMにおけるストレージ設計指針2016年10月版

1. 一つのRAID Groupは、一つ or 二つ+αのLogical Unitを切り出す各RAID Groupから切り出した順序毎にASM Diskgroupで束ねる可能な限り多くのLUを一つのASM Diskgroupで束ねる

2. 各ASM Diskgroupに含めるASM Disk(LU)は同一の性能 &サイズデバイス・タイプ（HDDやSSD）に応じて、別ASM Diskgroupを構成

3. RAIDグループと冗長構成パターン例二重障害対応構成は「RAID無し or RAID0」 × ASM3重化単一障害対応構成の場合は、RAID or ASMのどちらかで担保

52


• 各ASM Diskgroupへ含めるASM Disk（LU）のサイズは統一• DataFileは+DATAへのみ格納、負荷ピーク時間帯にシーク時間を極小化（+FRAはバックアップ）• RAID設定が必須なストレージの場合、最小限の本数で組んだRAID0のRAIDグループを複数作成

Failure Group#2 Failure Group#3Failure Group#1

ASM Diskgroup構成例RAIDミラー無し + ASM三重化

53

Disk Enclosure#1

LU#2

LU#1

LU#4

LU#3Disk Enclosure#2 Disk Enclosure#3

+DATADiskgroup+FRADiskgroup

・・・・・・・・・

・・・・・・・・・

・・・

・・・

RAIDグループを構成する場合は、後々のHDDの追加購入単位も考慮しておきましょう


本日の内容





まとめ

1

2

3

4

5

54


主なASM関連機能の拡張

• 2.7.1 Oracle ASMの拡張– 2.7.1.1 Oracle Flex ASM– 2.7.1.2 ディスク・グループでのOracle ASMの共有パスワード・ファイル– 2.7.1.3 Oracle ASMリバランスの拡張– 2.7.1.4 Oracle ASMディスク再同期化の拡張– 2.7.1.5 Oracle ASM chown、chgrp、chmodおよびオープン・ファイルの…– 2.7.1.6 Oracle ASMでのALTER DISKGROUP REPLACE USERのサポート– 2.7.1.7 Enterprise ManagerでのOracle ASM機能のサポート– 2.7.1.8 WindowsでのOracle ASMファイル・アクセス制御– 2.7.1.9 個別パッチに関するOracle Grid Infrastructureのローリング移行

– 2.5.4.1 Oracle ASMのディスク修正

55

Oracle® Database新機能ガイド 12cリリース1 (12.1)


ASM DiskgroupのCOMPATIBLE属性と機能Oracle® Automatic Storage Management管理者ガイド 12cリリース1

56

使用可能なディスク・グループ機能 COMPATIBLE.ASM COMPATIBLE.RDBMS COMPATIBLE.ADVMより大きなAUサイズ(32または64MB)のサポート >= 11.1 >= 11.1 該当なしV$ASM_ATTRIBUTEビューに表示される属性 >= 11.1 該当なし該当なし高速ミラー再同期 >= 11.1 >= 11.1 該当なし可変サイズのエクステント >= 11.1 >= 11.1 該当なしExadataストレージ >= 11.1.0.7 >= 11.1.0.7 該当なしインテリジェント・データ配置 >= 11.2 >= 11.2 該当なしディスク・グループに格納されるOCRおよび投票ファイル >= 11.2 該当なし該当なしデフォルト値以外に設定されるセクター・サイズ >= 11.2 >= 11.2 該当なしディスク・グループに格納されるOracle ASM SPFILE >= 11.2 該当なし該当なしOracle ASMファイル・アクセス制御 >= 11.2 >= 11.2 該当なし最大値が1024のASM_POWER_LIMIT >= 11.2.0.2 該当なし該当なしディスク・グループのコンテンツ・タイプ >= 11.2.0.3 該当なし該当なしディスク・グループのレプリケーション・ステータス >= 12.1 該当なし該当なしディスク・グループでの共有パスワード・ファイルの管理 >= 12.1 該当なし該当なし


[12.1] Oracle Flex ASM

• ASMインスタンスをDBインスタンスが稼働するサーバーと分離– DBインスタンスはネットワーク経由でASMインスタンスにリモート接続–クラスタ全体でデフォルトで3つのASMインスタンスが起動– ASMによるリソース(メモリー、CPU、ネットワークなど)使用量を低減–障害ポイントの削減

• ASMインスタンスの障害発生時、DBインスタンスは別の生存ASMインスタンスへ接続をフェイル・オーバーして処理継続可能– ASMインスタンスへの依存性が緩まり、DBサービスの可用性が向上

57

ASMインスタンスの柔軟な構成による可用性の向上


[12.1] Oracle Flex ASMASMインスタンス障害発生時の挙動

• 従来のASM構成（左図）では、ASMインスタンスが障害でDownした場合、同一Node上のDBインスタンスもDownする仕様

• Flex ASM構成（右図）では、別Node上のASMインスタンスへ再接続が可能

58

ディスク・グループ A

Node4Node3Node2Node1

ASM ASM ASM ASM

DBA DBA DBB DBB

ディスク・グループ A

Node4Node3Node2Node1

ASM ASM

DBA DBA DBB DBB

Node5

ASM

DBB

Node4

ASM

DBB

従来のASM構成 Flex ASM構成


[12.1] Oracle ASMリバランスの拡張（1）REPLACE DISKコマンドで、効率的なディスク交換

• ディスク交換後の操作を一つのコマンドで実施可能

–交換するディスクの DROP 操作は不要 (OFFLINE 操作は必要)• 以前のリリースでは、ディスク交換に伴い、2度のリバランスを実行する必要あり

–交換するディスクをDROP+冗長性回復の為のリバランスを実行した後、新ディスクを追加+再リバランスする必要があった

–交換するディスクには、新しいディスクを元のディスクと同じ名前で追加され、元のディスクと同じ障害グループに割り当てられる。

59

SQL> ALTER DISKGROUP DATA REPLACE DISK DATA_0001 with '/dev/sdz';


第49回 ASMディスク・グループ内のディスクの置換


[12.1] Oracle ASMリバランスの拡張（2）優先順位と同時処理

• リバランス処理を重要なファイルから順に実施– 制御ファイルや REDO ログ・ファイルなどを優先してリバランス処理を実施– 以前のリリースまでは、file 番号順に実施されていた

• 複数のディスク・グループのリバランス処理の並列実行– リバランス処理が完了するまでの時間を短縮– 以前のリリースまでは、リバランス処理はシリアルに行われた– 複数のディスク・グループに対して同時にリバランス処理がリクエストされた場合は、後からリクエストされた処理はキューで待機

• リバランス処理時に、内部的にエクステントの論理チェックするように設定可能– 破損を検知した場合、ミラーされているデータから自動で修正– CONTENT.CHECK ディスク・グループ属性で設定

60


[12.1] Oracle ASMリバランスの拡張（3）Explain Workコマンドで、リバランスの詳細な見積もり

• リバランス処理の作業量を見積もることが可能– EXPLAIN WORK コマンドを使用して work plan を生成– work plan は STATEMENT_ID で識別される

• 見積もった作業量を V$ASM_ESTIMATE ビューから確認

61

SQL> EXPLAIN WORK SET STATEMENT_ID='Drop DATA_0001'2 FOR ALTER DISKGROUP DATA DROP DISK DATA_0001;

Explained.

SQL> SELECT EST_WORK FROM V$ASM_ESTIMATE 2 WHERE STATEMENT_ID='Drop DATA_0001';EST_WORK

-----------279


[12.1] Oracle ASMディスク再同期化の拡張POWER 句の指定による高速ミラー再同期処理の高速化

• ASM Diskgroupの高速ミラー再同期の処理に割り当てるリソース量をPOWER 句により任意に設定することが可能–従来バージョンまでは、常に「1」で固定– 12.1以降、POWER 句で 1 から 1024 まで指定可能

• 指定しない場合は、ASM_POWER_LIMITパラメータの値

–対象ASM Diskgroup内でOFFLINEなASM Diskを全てOnline化

–対象ASM Diskgroup内の特定のASM DiskをOnline化

62

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> online all power <n>;

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name>online disk <Disk Name> power <n>;


【参考】高速ミラー再同期のPOWER値の動的変更

• 実行中のResync処理の強度を変更したい場合は？–○ alter diskgroup rebalance power <n> ; を上書き実行で変更可能– × alter diskgroup online disk power <n>; を上書き実行では変更不可

63

通常のリバランス処理のPOWER値の変更方法と同じ

SQL> alter diskgroup DATA_H online disk DATA_H_CD_09_JOJOC01 power 14;alter diskgroup DATA_H online disk DATA_H_CD_09_JOJOC01 power 14*ERROR at line 1:ORA-15032: not all alterations performedORA-15245: ASM disk DATA_H_CD_09_JOJOC01 is already being brought online


[12.1] Oracle ASMのディスク修正• Normal、またはHigh RedundancyのASM Diskgroupにおいて、論理データの破損をチェックして自動的に修復する機能–データベースのWorkloadでは読み取られる可能性が少ないデータやASMのミラーデータを検査することによって、可用性および信頼性が向上

–本番システムでの通常のI/Oへの影響を最小限に抑える仕組み有り

–実行単位：ASM Diskgroup、ASM Disk、ASM File

64

SQL> ALTER DISKGROUP data SCRUB POWER LOW;

SQL> ALTER DISKGROUP data SCRUB DISK DATA_0005 REPAIR POWER HIGH FORCE;

SQL> ALTER DISKGROUP data SCRUB FILE '+DATA/ORCL/DATAFILE/example.266.806582193' REPAIR POWER HIGH FORCE;


[12.1] Oracle ASMのディスク修正

• REPAIR–検出した破損を自動的に修復。指定しない場合は、破損チェックのみを実行

• POWER– AUTO/LOW/HIGH/MAXの4種類。指定しない場合はAUTO

• WAIT–指定した場合はコマンド実行完了後まで待機–修正プロセスの実行中は、V$ASM_OPERATIONビューにて確認可能

• FORCE–システムのI/O負荷が高い場合でも強制的にコマンド実行させる

65

各種オプションの動作


【おまけ】ディスクの削除解除（11.1~）

• 対象のASM Diskgroup内のASM Diskに対して、保留中の削除操作を全て取り消すことが可能–以下のASM Diskは対象外

• ディスクの削除操作（削除に伴う冗長性回復の為のリバランス）が完了している• ASM Diskgroupの削除に伴い削除されたASM Disk• FORCE句を使用してDrop Diskが実行されたASM Disk

–使用上の注意点• 削除に伴う冗長性回復の為のリバランスをPOWER=0で停止させている状況で、このUNDROP DISKSコマンドを実行した場合、コマンドは正常に実行される。

• ただし、V$ASM_OPERARIONビューには、リバランス処理がPOWER=0で残っているので、POWER=1以上でのリバランスを再実行すれば消える

66

alter diskgroup <Diskgroup Name> UNDROP DISKS ;


12.2Oracle Automatic

Storage Management

67


[12.2] Oracle ASM Flex Disk Groups

• ASMの冗長性は、Diskgroupレベルで設定冗長性毎にASM Diskgroupを作成しなければならず、容量設計が必要？冗長性を変更するには、Diskgroupの再作成

• 複数データベースで一つのASM Diskgroupを共有する場合、各データベースの使用量制限を設けることができないデータベース毎に、ASM Diskgroupを作成しなければならず、容量設計が必要？

68

従来のASM Diskgroupの課題Pre-12.2 diskgroup Organization

Diskgroup

DB3 : File 1

DB2 : File 2 DB1 : File 3

DB3 : File 3

DB2 : File 1

DB1 : File 1

DB1 : File 2

DB2 : File 3DB3 : File 2

DB2 : File 4



• 新しいTYPEのASM Diskgroup–従来のRedundancy（External/Normal/High）に、「FLEX」という新しい設定が追加

– File Group/Quota Groupがサポートされる• File Group毎に冗長性を設定可能• Quota Group毎に使用量制限が可能

• 使用条件– COMPATIBLE.ASMとCOMPATIBLE.RDBMSを

12.2以上に設定する必要あり– 3本以上のASM Diskを含む必要あり

69

データベースのストレージ管理を、より柔軟かつ高可用に12.2 Flex Diskgroup Organization

Flex Diskgroup

DB1File 1

File 2

File 3

DB2File 1

File 2

File 3

File 4

DB3File 1

File 2

File 3

File Group

QuotaGroup



• 作成

• 移行(Normal RedundancyのDiskgroupをFlexへ)

70

作成と移行

create diskgroup <ASM Diskgroup Name>FLEX REDUDANCYdisk '/dev/sdj1', '/dev/sdk1', '/dev/sdl1', '/dev/sdm1'attribute

'COMPATIBLE.ASM' = '12.2','COMPATIBLE.RDBMS' = '12.2' ;

alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> mount restricted ;alter diskgroup <ASM Diskgroup Name> CONVERT REDUNDANCY TO FLEX ;



• 冗長度、ストライピング粒度、リバランス強度等の設定の管理単位で、データベースやPDBに紐づけて作成–動的にファイル冗長度（HIGH MIRRORUNPROTECTED）の変更可

–作成例

–変更例

71

Oracle ASM File Groups

SQL> alter diskgroup flexdg add filegroup FG_ORCL database orcl;

SQL> alter diskgroup flexdg modify filegroup FG_ORCLset 'datafile.redundancy' = 'HIGH';

SQL> alter diskgroup flexdg modify filegroup FG_ORCLset 'archivelog.redundancy' = 'MIRROR';



• 変更前の状態確認

72

Redundancyの変更（MIRROR HIGH）

ASMCMD [+FLEXDG/orcl] > lsfg -G FLEXDG --filegroup FG_ORCL

File Group Disk Group Property Value File Type FG_ORCL FLEXDG PRIORITY MEDIUM FG_ORCL FLEXDG STRIPING COARSE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH CONTROLFILE FG_ORCL FLEXDG STRIPING FINE CONTROLFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY MIRROR DATAFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY MIRROR ONLINELOG FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY MIRROR ARCHIVELOG FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY MIRROR TEMPFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY MIRROR PARAMETERFILE...



• 変更の実行と確認

73

Redundancyの変更（MIRROR HIGH）

SQL> alter diskgroup FLEXDG modify filegroup FG_ORCLset 'redundancy'='high';

File Group Disk Group Property Value File Type ...FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH CONTROLFILE FG_ORCL FLEXDG STRIPING FINE CONTROLFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH DATAFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH ONLINELOG FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH ARCHIVELOG FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH TEMPFILE FG_ORCL FLEXDG REDUNDANCY HIGH PARAMETERFILE...



• Oracle ASM File Groupsの領域割り当てを制御する設定–複数のFile Groupを一つのQuota Groupに紐づける事も可能

–任意のFlex Diskgroupに対して、新規Quota Groupの作成例

–作成したQuota Groupを確認

74

Quota Groups for Oracle ASM File Groups

ASMCMD [+] > lsqg -G FLEXDGQuotagroup_Num Quotagroup_Name Incarnation Used_Quota_MB Quota_Limit_MB1 GENERIC 1 6512 02 QG_TEST01 1 0 1024

SQL> alter diskgroup FLEXDG add quotagroup QG_test01 set 'quota'=1024M;



–任意のFile Groupに対して、作成したQuota Groupを紐づけ

–この後、FLEXDGディスクグループ上に作成した表に対してInsert 処理を繰り返すと、表領域が自動拡張でASM Diskgroupとして空き領域があるにも関わらず、次のORAエラーが発生

–使用量の確認するとQuotaの上限

75

Quota Groups for Oracle ASM File Groups（つづき）

SQL> alter diskgroup FLEXDG modify filegroup FG_TEST_DB02set 'quota_group'='qg_test01';

ORA-01653: 表SCOTT.TBLCを128(表領域USERS)で拡張できません

ASMCMD [+] > lsqg -G FLEXDGQuotagroup_Num Quotagroup_Name Incarnation Used_Quota_MB Quota_Limit_MB1 GENERIC 1 6512 02 QG_TEST01 1 1024 1024



• よりASMの基本思想S.A.M.Eに近づく拡張– S.A.M.E:=「全てのDiskの均等利用を目的に、データをストライプして全てのDisk上に分散配置し、ミラーリングも行う」という設計手法

–より多くのデバイスで一つのプール化が可能となり、ストレージの使用効率の改善を実現できる• 複数Diskgroupによる空き領域の分断からの解放• IO要求をより多くのデバイスへ均等化• 可用性要件（冗長度）への柔軟な対応

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データベースのストレージ管理を、より柔軟かつ高可用に12.2 Flex Diskgroup Organization

Flex Diskgroup

DB1File 1

File 2

File 3

DB2File 1

File 2

File 3

File 4

DB3File 1

File 2

File 3

File Group

QuotaGroup


リファレンス

• Automatic Storage Management Administrator's Guide– http://docs.oracle.com/database/122/OSTMG/toc.htm

• 4 Administering Oracle ASM Disk Groups– Managing Flex Disk Groups

• About Oracle ASM Flex Disk Groups• About Oracle ASM File Groups• About Oracle ASM File Group Properties• About Quota Groups for Oracle ASM File Groups

77

マニュアル・ドキュメント

http://docs.oracle.com/database/122/OSTMG/toc.htm


本日の内容





まとめ

1

2

3

4

5

78

Copyright © 2016, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. | 79

柔軟なシステム構成、スケールアウトを実現Oracle Exadata

Half FullEighthQuarter

• 2 台のDatabase Serverと3台のStorage Serverからスタート- 必要な分だけDatabase ServerもしくはStorage Serverを追加

• 旧世代のマシンも新世代のサーバーで拡張可能

Multi-Rack


Oracle Exadata

• 一般的な構成

80

一般的な構成とExadata構成の差異

• Oracle Exadataの構成

IA Server IA Server

SAN Storage(Fiber Channel)

Linux

Clusterware

LinuxOracle S/W Oracle S/W

Real Application Clusters

StorageController/Cache

Database

Oracle LinuxExadata S/W

IA Server IA Server

Oracle Linux Oracle LinuxOracle S/W Oracle S/W


Cell Server(IA Server) Database

ストレージにServerを採用することでDBクラスタとの間で互いに連携し補完する機能が実装可能になったさらにCell Server は高機能化が加速中

Clusterware


Oracle Exadataがスケーラブルな一つの理由• 複数のCell ServerをInfiniBand Networkで接続し、ASMのテクノロジーで大量デバイスの性能を完全に引き出せるから–しかも、事前最適化済みのストレージ構成

81

InfiniBand

マルチコア

大量デバイス

・複数ノードのマルチコアを使用した並列処理を実行

・全てのディスクにデータを分散・DBサーバーの性能を活かす並列ディスクI/O処理


Automatic Storage Management


Exadata X6 - DB I/O性能に革新をもたらした

301 GB/sec 分析スループット560万 8K OLTP Read IOPS520万 8K OLTP Write IOPS

240万 IOPS時に250 us I/Oレイテンシ

ラックを追加すれば更に拡張可能

Performance of 1 Exadata Rack with 10 DB servers and 12 EF storage servers


汎用のオールフラッシュ・ストレージを大きく越えたExadata X6の第二進化形態

ExadataDB Servers

Exadata Smart Storage

InfiniBand

CPUPCIe NVMeFlash

Chips

クエリオフロード

ストレージ帯域300GB/sec

DBメモリ帯域800GB/sec

• 最新のFlash、PCIe NVMe、InfiniBandをソフトウェア技術群で事前チューニング済み(Smart Scan/HCC/ExaFusion、等)

• メモリレベルの帯域幅をもつデータベース・ストレージは市場でOracle Exadataだけ

• Oracle Database 12c R2 では更なるインメモリ＋フラッシュ技術の進化を計画※ソフトウェア・アップデートで入手可能


業務を変える驚異的なパフォーマンスを実現検索処理

1時間30分 1分(Exadata)

バッチ処理2時間 7分(Exadata)

検索処理:某DWH製品との比較4分 6秒(Exadata)

明細からのアドホック分析（EUC）20分 30秒(Exadata)

データロード処理30時間 1時間(Exadata)

データサマリ処理10時間 10分(Exadata)

ノンチューニングで大幅なパフォーマンス向上朝までに終わらないバッチ処理が、余裕で終わるようになった従来不可能だった明細データからのアドホック分析が数～数十秒で完了明細からの集計が高速になり、集計バッチ処理が不要になったパフォーマンスの問題で実現できなかったリアルタイム連携が可能になった

バッチ処理：取引データを一定の条件で加工/集計4時間 10分(Exadata)

店舗別/商品別売上動向検索30時間 21分(Exadata)

84


NTT docomo : MoBills (Mobile Billing System)

85

Benefits

Business Objectives

• 6600万顧客に対するリアルタイム・ビリング基盤

• 新サービスの追加やトラフィック量の増加に耐えうる高い性能と拡張性、可用性

• コスト削減

Solution

• Oracle Exadata X4-2 : 30ラック• Oracle MAA（Active Data

Guardの2面持ち）

リアルタイム計算課金処理の高速化

10倍の性能向上

約300万SQL /sec

データセンターのスペース削減

350ラック 30ラック

導入コスト削減

旧システム比約4分の1

MoBillsは、『+d』の実現に向けた取り組みを推進する基幹システムとしてきわめて重要な位置づけにあります。『Oracle Exadata』は非常に安定して稼動しており、期待どおりの性能を発揮しています。今後も『Oracle Exadata』を活用することで、さらなる優位性を確立していきたいと思います。- 株式会社NTTドコモ情報システム部料金システム担当担当部長嶌村友希氏

高可用性

Oracle MAA

Pre-Exadata• High-end Server & storage : 350 racks

• Storage Mirror Backup• Storage Mirror Replication

• Oracle 9i Database Release 2

運用コスト削減

旧システム比約2分の1

Exadata MAA• Exadata X4-2 : 30 racks

[= 1 racks * 5 sets * 3(Primary + 2 Standby) * 2 System]

• Local & Remote Data Guard Standby• RMAN backup

• Oracle Database 11g Release 2




Oracle Exadata – Database MachineH/W性能を最大限まで活用可能なアーキテクチャ

86


• 一本のデバイスを最低3つのパーティションに分割。ASM側でのみミラーリング。• DataFileは+DATAへのみ格納、その他（+RECOはバックアップ、+DBFSは作業領域）

Failure Group#2 Failure Group#nFailure Group#1

Oracle Exadata事前定義済みのASM構成例

87

Cell Server#1

disk#2disk#1

Cell Server#2 Cell Server#n

+DBFS ・・・・・・・・・

・・・

・・・

+RECO ・・・・・・・・・+DATA ・・・・・・・・・

disk#3


Exadata特有な機能ASM関連

• Cell Server間でのデータ転送– DB Serverを経由せず、Cell Server間だけでデータを移動する事が可能– これにより、InfiniBandネットワークを通じた転送量を従来の二分の一に抑え、データベースサーバーのメモリ使用量も抑えることが可能

• コンパクション処理の省略– リバランス処理時間の短縮とDiskに対する負荷軽減（アプリへの影響軽減）

• パートナリング・アルゴリズムの最適化– Exadata Storage Server Software 11.2.3.3.0以降、ASM Appliance Modeが導入され、

ASM Diskgroup内のASM Diskのパートナリングのアルゴリズムが最適化– これにより、ASM Diskが削除された際の冗長性回復の高速化を実現

• H/W構成が決まっているExadataだからこそ有効化可能なテクノロジー

88


本日の内容





まとめ

1

2

3

4

5

89


まとめ

• Simple is the BEST– ASMを使用すれば、

I/O性能を最大限に引き出しつつ、容易な管理性を両立可能

• 最新バージョンでは柔軟性が強化され、ASMの基本思想S.A.M.Eをより体現するものに進化– S.A.M.E:=「全てのDiskの均等利用を目的に、データをストライプして全てのDisk上に分散配置し、ミラーリングも行う」という設計手法

90



Oracle ASMの構成例

91

Simple is the BESTDiskgroup


しばちょう先生の試して納得！DBAへの道本資料に関連する記事一覧• Automatic Storage Management

– 第30回 ASMディスク・グループの作成と使用量の確認– 第31回 ASMのストライピングとリバランスによるI/O性能の向上– 第33回 ASMのリバランスの動作– 第34回 ASMのミラーリングによるデータ保護(1) ～障害グループと冗長性の回復～– 第35回 ASMのミラーリングによるデータ保護(2) ～高速ミラー再同期～– 第49回 [Oracle Database 12c] ASMディスク・グループ内のディスクの置換

• I/Oボトルネックのチューニング手法– 第39回 AWRレポートを読むステップ1:バッファキャッシュ関連の待機イベントと統計情報– 第40回 AWRレポートを読むステップ2:アクセス数が多い表領域とセグメント

• データの移動方法– 第41回 [Oracle Database 12c] オンラインでのパーティション移動– 第47回 [Oracle Database 12c] オンライン・データファイルの移動– 第45回 Recovery ManagerのSWITCHコマンドでリストア時間ゼロ

92


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