Oracle Exadata 数据库云服务器和 Oracle SuperCluster 可为所有类型的数据库应用提供卓越的性能和可扩展性，这些应用包括联机事务处理 (OLTP)、数据仓库 (DW)和混合负载整合。经过精心设计的 Oracle Exadata 存储扩展机架能让您以最简便、最迅速、最可靠的方式为 Exadata 数据库云服务器或 SuperCluster 添加更多存储容量。作为 Oracle Exadata 数据库云服务器和 SuperCluster 的自然扩展，Exadata 存储扩展机架可用于满足任意规模任务关键型数据库的大数据需求。

可快速部署所有数据库的集成系统

Exadata 数据库云服务器和 SuperCluster 是易于部署的系统，包含了运行 Oracle 数据库所需的一切硬件。数据库服务器、存储服务器和网络均经过 Oracle 专家预先配置、调优和测试，其部署时间可比通常部署高性能系统所需时间节省数周。广泛的端到端测试确保了所有组件能够无缝协同工作，并且系统中不存在可能影响整个系统的性能瓶颈或单点故障。而 Exadata 存储扩展机架可让这一切更上一层楼。

极致的性能和容量

借助 Exadata 存储扩展机架可以为任何 Exadata 数据库云服务器或 SuperCluster 增加 Exadata 存储容量和带宽。该存储扩展机架专为需要海量数据的数据库部署而设计，这些数据包括：历史或存档数据、备份、文档、映像、XML、LOB 等。可用的型号包括全机架、半机架和四分之一机架，通过集成式 InfiniBand 结构连接 Exadata 数据库云服务器或 SuperCluster。该扩展机架无需设置 LUN 或挂载点，因此配置起来十分简单。只需使用几个简单的命令即可联机完成存储配置，并将存储添加到数据库。

超强的系统可扩展性和增长能力

Exadata 存储扩展机架现有三种型号可供使用，分别是：配有 18 台 Exadata Storage Server 的全机架配置、配有 9 台 Exadata Storage Server 的半机架配置和配有 4 台 Exadata Storage Server 的四分之一机架配置；这些配置可满足各种不同的应用需求。随着处理需求的增长，一种型号可联机升级为另一种型号，确保提供顺畅的升级路径。这三种型号的扩展机架均装配有相同的 1.2 TB 高性能磁盘（或 4 TB 大容量磁盘）和 Exadata 智能闪存缓存，可用于 Exadata 数据库云服务器。除了可将 Exadata 存储扩展机架的配置进行升级外，Oracle 还继续使用构建块方法，用这种方法，您可以通过集成式 InfiniBand 结构将 Exadata 存储扩展机架连接 Oracle 数据库云服务器和 SuperCluster，从而将您的系统轻松扩展至任意规模。Exadata 存储扩展全机架、半机架和四分之一机架几乎能以任意组合纳入到 Oracle 数据库云服务器的全机架、半机架和四分之一机架系统中。通过 InfiniBand 电缆和内部交换机，您可以轻松地将多达 18 台 Oracle 数据库云服务器机架和 Exadata 存储扩展机架连接在一起。18 机架的 Exadata 配置可提供 15360 TB 的原始磁盘容量和 3840 个 CPU 内核来专门进行 SQL 处理。还可通过添加额外的 InfiniBand 交换机构建更大规模的配置。

在将新的 Exadata 存储扩展机架连接 Oracle 数据库云服务器或 SuperCluster 后，系统的存储容量和性能均有提高。此时，系统可运行于单系统映像模式，还可进行逻辑划分以便整合多个数据库。使用 Oracle 数据库云服务器、SuperCluster 和 Exadata 存储扩展机架可轻松实现横向扩展。自动存储管理 (ASM) 可以在系统联机状态下动态、自动地在各台 Exadata Storage Server 之间均衡分布数据，在各个机架之间均匀地分配 I/O 负载，充分利用所有硬件，并将扩展机架轻松纳入整体配置之中。另外，还可以使用 I/O 资源管理器将 I/O 带宽按比例分配给系统中的各个数据库和用户以实现业务服务级别目标。

通过分流数据密集型处理提供极致性能

如今，数据量呈指数级增长，如果要充分发挥 CPU 的处理能力，传统的存储阵列难以按所需的速率将数据从磁盘和闪存传输至数据库服务器。搭载多颗 CPU 的现代服务器每秒可以处理数万 GB 的数据量。这一速率远远超出了采用存储阵列的传统架构通过存储磁头和存储网络实现的水平。 Exadata 数据库云服务器和 SuperCluster 的横向扩展架构不仅提供了高性能和高可扩展性，同时还采用一项独特技术，能够将数据密集型的 SQL 操作分流到 Oracle Exadata Storage Server。通过将 SQL 处理推送至 Exadata Storage Server，从磁盘和闪存中读取数据时就可以立即在所有存储服务器上并行执行数据筛选和处理。不过，只将与某查询直接相关的行和列发送至数据库服务器。

例如，如果某查询要查找三月份订单额超过 1000 美元的客户，那么 Exadata 系统的处理方式如下：将表扫描分流至 Exadata 存储；过滤掉所有金额小于 1000 美元的订单；过滤掉三月份以外的订单；仅提取相关的客户名称。最终传输至数据库服务器的数据量将减少数个量级。这将大幅加快查询执行速度、消除瓶颈和显著降低数据库服务器的 CPU 开销。

每台 Exadata Storage Server 具有两颗用于数据库分流的 Intel® Xeon® 处理器。每台全机架 Exadata 数据库云服务器的存储服务器中都包含 168 个处理器内核用于数据库服务器分流。Exadata Storage Server 中的 CPU 不是要取代数据库 CPU，而是用于加速数据密集型负载，就像显卡加速图像密集型负载一样。

通过压缩优化存储使用和 I/O

Exadata Storage Server 提供了一种非常先进的压缩功能，称为混合列压缩 (HCC)，可显著减少大型数据库的存储占用。混合列压缩可实现最高水平的数据压缩，由于 I/O 减少，可大幅降低成本并显著提高性能，这对于分析负载尤为有效。存储压缩率取决于具体的数据类型，通常在 5 至 20 倍之间。一般情况下，存储压缩率可达到行业领先水平的 10 倍。对于传统系统而言，较高的数据压缩会以性能的降低为代价。由于 Oracle Exadata 数据库云服务器能够将解压开销分流至 Exadata 存储的大量处理器中，因此在多数情况下，使用混合列压缩可加快分析负载运行速度。混合列压缩集列存储的压缩和分析性能优势于一体，同时避免了执行下钻操作时纯列存储速度的急剧下降（单行访问）。
混合列压缩支持两种模式。查询优化式压缩模式适用于数据仓库之类的读取密集型负载，可在大幅节省存储的同时增强分析性能。归档压缩模式可提供最高的压缩率，适用于在线保存但极少访问的数据。 在 OLTP 系统中，混合列压缩可用于压缩较旧且不太活跃的数据，而较新、活跃度较高且经常需要更新的数据则通过采用高级行压缩技术进行压缩。随着数据的老化和活跃度降低，即使表上使用了全局索引来确保不同压缩类型之间的无缝分层，Oracle Database 12c 也能够联机更改各个表分区所采用的压缩类型。

通过 Exadata 智能闪存缓存实现极致性能

Exadata 系统采用最新的 PCI 闪存技术，而非闪存磁盘。PCI 闪存将闪存直接置于高速 PCI 总线上（而非设置在低速磁盘控制器和管理器的后方），可提供超强的性能。每台 Exadata Storage Server 都包含 4 个 PCI 闪存卡，其闪存的总原始容量为 3.2 TB。每台全机架 Exadata 存储扩展机架都包含 72 个 PCI 闪存卡，可提供 57.6 TB 的闪存容量。

Exadata 闪存可直接用作闪存磁盘，不过一般都是将其配置为磁盘前端的闪存缓存，因为缓存可为更多的数据提供闪存级性能，而闪存可直接存储的数据有一定限制。

Exadata 智能闪存缓存可自动将频繁访问的数据缓存到 PCI 闪存中，同时将不常访问的数据保留在磁盘驱动器中。这样，仅利用大容量、低成本的磁盘就可实现闪存级性能。Exadata 智能闪存缓存可识别数据库负载，知道何时应避免缓存数据库较少访问或太大不适于缓存的数据。例如，Exadata 可以判断 I/O 何时用于备份、何时用于表扫描、何时用于存储将很快被删除的临时结果。除了自动缓存以外，管理员还可以选择提供 SQL 指令来确保将特定的表、索引或分区始终保存于闪存中。表可以保留在闪存中，不必像传统存储那样必须移至不同的表空间、文件或 LUN。

Exadata 智能闪存缓存可自动将活跃的 IO 密集型数据移入闪存，将活跃度较低、IO 活动较少的数据保留在磁盘中，从而为较大的数据（通常可达到机器物理闪存容量的数倍）提供闪存级的 IO 速率、吞吐量和响应时间。在实际的数据库负载处理中，Exadata 智能闪存缓存的命中率通常可以超过 90% 甚至达到 98%，而闪存容量却不到磁盘容量的十分之一。这种高命中率意味着 Exadata 智能闪存缓存可提供比物理闪存缓存大 10 倍以上的有效闪存容量。例如，全机架 Exadata 存储扩展 X4-2 的有效闪存容量高达 576 TB。

除了智能缓存带来的优势以外，Exadata 智能闪存缓存压缩还可以透明地压缩存入闪存缓存的用户数据，从而动态增加闪存缓存的容量。这样，用户可以在闪存中存放更多数据，进一步降低在磁盘驱动器上访问数据的需求。这种压缩和解压操作对于应用和数据库是完全透明的。Exadata 智能闪存缓存压缩通过硬件加速提供零性能开销的压缩和解压，即使在每秒运行数百万次 I/O 操作或每秒处理数百 GB 数据时也是如此。
闪存缓存压缩带来的收益因用户数据的可压缩性而异。处理未经压缩的表可实现最高的压缩率。索引的压缩率一般也非常不错。此外，在高级行和基本表压缩的基础上，Exadata 智能闪存缓存压缩仍然可以大幅扩充闪存缓存。尽管 OLTP 应用已经采用高级行压缩，其闪存缓存的总逻辑大小一般也可以再翻一倍。采用混合列压缩或 LOB 压缩的表经过了高度压缩，因而再进一步压缩的空间非常小。启用闪存缓存压缩之后，全机架 Exadata 存储扩展 X4-2 的逻辑闪存缓存容量可达到 115 TB（未考虑数据库级压缩）。

闪存性能通常会受到传统存储架构的约束和限制。而 Exadata 结合使用了横向扩展存储、InfiniBand 网络、数据库分流和 PCI 闪存，可提供超强的闪存性能。一台全机架 Exadata 存储扩展 X4-2 在运行数据库负载时可实现高达每秒 130 GB 的数据库扫描带宽和高达每秒 342 万次的随机 8K 读取 I/O 操作 (IOPS)。这样的性能比传统数据库架构高数个数量级。值得重点注意的是，这些数据是在单机架 Exadata 系统中以实际 IO 规模运行 SQL 负载时测定的真实的端到端性能结果，不是基于低级别 IO 工具进行的组件级测试。

此外，Exadata 智能闪存缓存还可以缓存数据库块写入。写入缓存可消除大规模 OLTP 和批处理负载的磁盘瓶颈。一台全机架 Exadata 存储扩展 X4-2 的闪存写入容量每秒超过 252 万的 8K 写入 I/O。Exadata 写入缓存具备透明性、持久性和完全冗余性。Exadata 智能闪存缓存的 I/O 性能相当于数十个由数千磁盘驱动器组成的企业磁盘阵列。

为了进一步加快 OLTP 负载的处理速度，Exadata 智能闪存缓存还实施了一个专用于减少日志写入 I/O 延迟的特殊算法，即 Exadata 智能闪存日志。用户事务提交时间和关键更新执行时间对日志写入延迟非常敏感。智能闪存日志利用 Exadata 存储中的闪存缓存和 Exadata 磁盘控制器中的高速 RAM 内存来大幅减少日志写入延迟，避免其他闪存解决方案经常遇到的延迟高峰。智能闪存日志算法是 Exadata 独有的特性。

Exadata 只采用闪存制造商设计的企业级闪存，具备极高的耐用性。因为 Exadata 专门针对关键任务负载而设计，所以不会采用在使用多年后会性能下降或发生意外故障的消费级闪存。对于大多数数据库负载，Exadata X4 中所采用的企业级闪存芯片的使用寿命可达到 10 年或更长时间。
与其他基于闪存的解决方案相比，Exadata 的另一大优势是支持在 RAM、闪存和磁盘之间自动进行数据分层。当数据库服务器直接使用第三方闪存卡或闪存磁盘时，闪存中的数据将只能由该服务器使用，因为本地闪存无法在多个服务器之间共享。这将导致无法使用 RAC 并且会将数据库部署规模限制为单一服务器，从而制约数据库的性能、可扩展性和整合能力。单一服务器中的任何组件故障（例如闪存卡）都会导致数据库访问丢失。本地闪存不支持 Exadata 所提供的智能闪存缓存和混合列压缩技术，并且会大幅增加管理复杂性。
实际经验表明，服务器本地闪存卡和闪存磁盘在遇到组件故障时会功能受损 (crippled)，从而导致数据库挂起、性能下降甚至系统崩溃。闪存产品无法避免的问题包括间歇性挂起、性能定期下降和供电期数据丢失，并且这些故障通常不会触发错误或警报来使闪存产品置于离线。更糟糕的是，这些问题有时会导致操作系统内部出现挂起，从而导致整个节点挂起或崩溃。Exadata 软件会自动检测并绕过性能较差或功能受损的闪存。检测到异常状况时，Exadata 会自动将 I/O 操作路由至备用存储服务器。

很多存储供应商已经认识到传统存储阵列架构本身限制了闪存性能的发挥，从而研发了新的全闪存阵列。这些全闪存阵列虽可提供比传统阵列更高的性能，但却舍弃了对磁盘和闪存进行智能数据分层的成本优势。因此，受益于闪存的总数据大小将受到实际闪存大小的限制，而闪存的成本又非常高。Exadata 智能闪存缓存可自动将活跃的 IO 密集型数据置于闪存中，将活跃度较低、IO 活动较少的数据保留在成本较低的磁盘中，这通常可为物理闪存的十倍数据提供闪存级性能。数据库和闪存缓存压缩技术能进一步扩大 Exadata 闪存的容量。第三方闪存阵列不能从 Exadata 混合列压缩获益。

Exadata 不仅可提供比全闪存阵列高得多的容量，还可实现更高性能。全闪存存储阵列无法利用完全基于 InfiniBand 的扩展、快速 PCI 闪存、将数据密集型操作分流到存储及专门针对数据进行了优化的算法来匹配 Exadata 经过集成、优化的架构所支持的吞吐量。

兼顾企业级安全性与卓越性能

Exadata 数据库云服务器是全球最安全的数据库机。在 Oracle 数据库的高安全性功能的基础之上，Exadata 将解密处理从数据库服务器软件移至 Exadata Storage Server 硬件。Exadata 存储通过硬件解密和压缩提供最高性能的安全数据库。加密发生于数据压缩之后，因此解密开销也因压缩得到相应的降低。借助这两项技术，Exadata 可以近乎零开销的方式查询完全加密和压缩的数据库，每秒可处理数百 GB 的用户数据。
Exadata 是一个集成设计的整体式系统，而不是一系列组件的简单集合。在传统的数据库部署中，客户自行负责系统的一切集成工作 — 包括确保各个独立软件和硬件组件的安全性以及确保整个产品体系的安全性。在 Exadata 数据库云服务器中，由 Oracle 确保全体系安全性。
Exadata 的安全性已得到全球数以千计的行业领先银行、电信公司和政府部门的测定和评估。为了打造一个高度安全的数据库系统，Oracle 将所有这些安全性评估结果都整合到了 Exadata 标准配置中。

极速备份与恢复

Exadata 存储扩展机架在大数据处理方面极具优势，这里以其作为 Exadata 数据库云服务器或 SuperCluster 备份之目标为例来进行说明。在 Exadata 存储扩展机架中，如果对写入镜像磁盘的未压缩数据进行备份，整个数据库备份的创建速度可高达 27 TB/小时。如果执行数据库增量备份，备份速度则高达数百 TB/小时；如果对混合列压缩数据进行增量备份，备份速度高达数 PB/小时。Exadata 存储扩展机架上的磁盘备份可以直接使用而不会影响性能，也不必进行恢复。只有在备份到 Exadata 存储扩展机架时，才可以使用这种独特的备份功能。这是迄今为止备份和恢复 Oracle Exadata 数据库云服务器或 SuperCluster 的最快速、最简便的方法。
任务关键型高可用性

Exadata 存储扩展机架经过精心设计，旨在提供最高级别的可用性。该服务器针对所有故障类型提供全方位防护 — 包括针对磁盘、服务器和网络的简单故障以及复杂的站点故障和人为错误。每一台 Exadata 存储扩展机架均配有完全冗余的硬件，包括冗余 InfiniBand 网络、冗余配电单元 (PDU)、冗余电源和冗余存储服务器。Oracle RAC 将保护数据库服务器免受故障影响。ASM 通过数据镜像来防范磁盘或存储服务器的故障。Oracle RMAN 可以极为快速高效地将数据备份到磁盘或磁带。Oracle 闪回技术支持回退数据库、表甚至行级的用户错误。用户可通过 Oracle Data Guard 配置第二台 Exadata 数据库云服务器，在远程站点维护数据库的实时副本，从而针对站点故障和灾难提供全面保护。
由于具备行业领先的可用性，各大领先企业均广泛采用 Exadata 数据库云服务器和 Exadata 存储扩展机架来支持其最关键的应用，包括银行间基金转账、在线证劵交易、实时呼叫追踪以及基于 Web 的零售。任务关键可用性不仅适用于 OLTP 负载，也适用于数据仓储和分析负载。
最高服务级别

Oracle 为 Exadata 产品系列提供了全面的支持服务，包括：24x7 硬件服务、系统监视、软件安装和配置以及其他标准服务和定制服务。
此外还有专为 Oracle 集成系统提供的 Oracle 白金服务。白金服务提供故障监视、更快的响应速度，并将问题快速上报至开发部门。根据白金服务协议，Oracle 工程师将远程执行故障监视、软件维护和补丁安装。白金服务的支持级别比集成系统内所有软硬件（包括 Oracle 数据库）以前所享受的服务级别都要高。对于 Exadata 客户来说，白金服务是一项免费服务。
IT 敏捷性

Exadata 为运行数据库提供一个完备系统，包含存储、服务器和内部网络。传统数据库系统的管理通常涉及众多独立管理团队，如数据库团队、存储团队和系统管理团队。相比之下，Exadata 系统的管理工作通常仅需一个数据库云服务器管理团队即可完成。数据库云服务器管理员全面掌控 Exadata 数据库云服务器中的所有资源，包括存储资源。数据库云服务器管理员可以部署新数据库和实施配置更改，不再需要多个组件管理团队协同作业 — 而这些团队通常都有庞大的工作量并且优先级各不相同。这样，数据库云服务器管理员可以将工作重点放在与应用和业务相关的增强任务上，而不是与各组件团队沟通协调，或者调优和修复低级别的配置问题。

显著降低成本

由于 Exadata 数据库云服务器可提供极致性能、大存储容量和独有的压缩功能，因此，对传统硬件系统要求极高的负载也可以在 Exadata 系统上运行。与传统系统相比，部署于 Exadata 系统上的应用对硬件的需求要低 10 倍。 Exadata 可为大数据集提供巨大的 RAM、闪存和磁盘占用空间。全机架 Exadata 上的原始存储超过 670 TB，并且混合列压缩通常可将存储和内存容量提升 10 倍。通过智能化地在存储和内存层之间移动活跃数据，Exadata 不但提供最高性能，还将成本降至最低。
Exadata 可将支持多种负载的众多数据库整合到单一云平台中，这是一项独一无二的能力。高端 OLTP、分析、批处理、报告和备份操作都可以同时在一个或多个数据库中运行，实现极致性能。Exadata 具备的极致性能和容量可将大量数据库和负载整合到一个 Exadata 平台中。将数据库整合到 Exadata 中可以降低系统硬件成本、软件成本以及大幅降低持续运营成本。
统一的 Exadata 数据库云服务器配置有助于显著节省成本。Exadata 不仅实现技术标准化，而且还打造标准化的集成、测试、增强、调优和支持。客户可以更快速地部署 Exadata 系统，而且工作量相比传统系统减少很多。低级别的调优、集成和维护任务得到减少或完全消除。由于所有 Exadata 用户所采用的配置与数千个其他用户以及 Oracle 内部团队都是完全一样的，因此遇到同类问题的可能性会大大降低，并且能够更轻松快捷地解决问题，降低运营成本和停机成本。

总结

Exadata 提供了一个完全集成的数据库平台，采用最新的硬件技术和独有的软件来确保实现极致性能、高可用性和高安全性。此外，Exadata 还有助于降低成本、简化管理和增强可支持性，将大大提高业务敏捷性和效率。凭借这些卓越的特性，Exadata 当之无愧成为运行 Oracle 数据库的新全球标准。