II

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   II

Abbildungsverzeichnis   III

Abk  ürzungsverzeichnis  IV

Tabellenverzeichnis. V   

Glossar.   VI

Vorbemerkung.............................................................................................................................   1

Einleitung   1

1  Rechtliche Vorgaben  3

2  Wirtschaftlicher/Organisatorischer Bedarf an Hochverfügbarkeit  4

3  Technologische Grundlagen  7

4  Wahl des angemessenen Schutzmodus.  8

4.1  Maximum Protection  9

4.2  Maximum Availability.  11

4.3  Maximum Performance  12

4.4  Zusammenfassung zu den Schutzmodi  14

5  Minimierung Ungeplanter Ausfallzeit: Failover.  15

5.1  Manuelles Failover  15

5.2  Fast-Start Failover  16

5.3  Zeitbedarf für das Failover (RTO)  18

6  Minimierung geplanter Ausfallzeit: Switchover.  19

6.1  Upgrade  19

6.2  Migration auf andere Plattform / anderes Storage  20

7  Zusätzlicher wirtschaftlicher Nutzen - Steigerung des ROI  21

7.1  Nutzung von Standby Datenbanken für Abfragen  21

7.1.1  Zugriff auf Physical Standby Datenbanken  22

7.1.2  Zugriff auf Logical Standby Datenbanken.  23

7.2  Verlagerung des Backups zur Standby Datenbank  25

7.3  Nutzung der Standby Datenbank als Testsystem  26

8  Alternative Hochverfügbarkeitslösungen  28

8.1  Real Application Clusters  28

8.2  Maximum Availability Architecture.  31

8.3  Extended RAC  33

8.4  Remote Mirroring  35

8.5  Zusammenfassung zu den Alternativen  38

Fazit.   40

Literaturverzeichnis   42

III

Abbildungsverzeichnis   

Abb.  1 Arten von Ausfallzeit und typische Ursachen (Eigene Darstellung)  

Abb.  2 Data Guard Architektur (RICH 2009, S. 29)  

Abb.  3 Performance-Verlust bei Maximum Protection/Availability (SMITH 2007, S. 27)  

Abb.  4 RPO bei Maximum Performance (SMITH 2007, S. 26)  

Abb.  5 Fast-Start Failover Konfiguration (Eigene Darstellung)  

Abb.  6 Minimale Ausfallzeit bei Upgrade (Eigene Darstellung)  

Abb.  7 Lesender Zugriff auf Standby Datenbank (Eigene Darstellung)  

Abb.  8 Logical Standby als Replikationslösung (LILLY 2006, S. 15)  

Abb.  9 Backup an Physical Standby bei Real-Time Query (Eigene Darstellung)  

Abb.  10 Snapshot Standby mit fortdauernder Redo-Übertragung (Eigene Darstellung)  

Abb.  11"Gewöhnliche" Oracle-Datenbanken (Eigene Darstellung)  

Abb.  12 RAC mit zwei Knoten (Eigene Darstellung)  

Abb.  13 Maximum Availability Architecture (SCHUPMAN TO 2009, S. 108)  

Abb.  14 Extended RAC (Eigene Darstellung)  

Abb  15 Remote Mirroring (Eigene Darstellung)  

IV

Abkürzungsverzeichnis

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing LAN: Local Area Network MAA: Maximum Availability Architecture MAN: Metropolitan Area Network RAC: Real Application Clusters ROI: Return on Investment RPO: Recovery Point Objective RTO: Recovery Time Objective SAN: Storage Area Network SPOF: Single Point of Failure TCO: Total Cost of Ownership

V

Tabellenverzeichnis

Tab. 1 Schutzmodi in der Zusammenfassung (Eigene Darstellung).......................................... 14 Tab. 2 Hochverfügbarkeitslösungen im Überblick (Eigene Darstellung).................................. 39

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Glossar

Automatic Storage Management: Von Oracle bereitgestellte Infrastruktur zur Verwaltung von Storage; bündelt mehrere physische Laufwerke (Devices) zu übergeordneten logischen Einheiten (Diskgroups), wobei Dateien über diese logischen Einheiten verstreut (striped) und optional gespiegelt werden können.

Active-Active-Cluster: Verbund von Rechnern, die je produktiv im Einsatz sind.

Active-Passive-Cluster: Verbund von Rechnern, bei dem mindestens ein Rechner nicht produktiv arbeitet, sondern nur bei Ausfall eines anderen Rechners als Ersatz aktiviert wird.

Asynchrone Übertragung: Änderungsinformationen, die zur Aktualisierung eines sekundären Datenbestands verwendet werden, der bei Ausfall des primären Datenbestands aktiviert wird, werden in diesem Fall nicht unmittelbar bei Änderung des Originals übertrageninsbesondere kann die Änderung des Originals bereits geschehen, bevor die Übertragung abgeschlossen wurde.

Ausfallzeit: Zeit, in der ein produktives System - im vorliegenden Fall eine Oracle-Datenbank - nicht zur Verfügung steht. Bandbreite: Bezeichnet im Netzwerkumfeld das Datenvolumen, das pro Zeiteinheit übertragen werden kann. Häufig in Megabit/Sekunde angegeben.

Cache Fusion: Begriff aus dem →RAC - Umfeld. Bezeichnet die Möglichkeit, Daten aus einer →Instanz, die auf einem Rechner im Cluster läuft, über den →Private Interconnect in die - auf einem anderen Rechner im Cluster laufende - Instanz zu übertragen, wo die Daten ebenfalls angefordert werden, ohne dass dazu mittels I/O auf Dateien zugegriffen werden müsste.

Connect Time Failover: Technik, mit der die Verbindungsaufnahme von Clients zur produktiven Datenbank auch dann gelingt, wenn die ursprüngliche →primäre Datenbank im Rahmen eines →Failover oder →Switchover durch die →Standby Datenbank ersetzt wurde.

VII

Database Replay: Technik, mit der die Belastung einer produktiven Oracle-Datenbank aufgezeichnet und auf einer Test-Datenbank wieder abgespielt werden kann.

Data Guard: Bezeichnung von Oracle für die Hochverfügbarkeitslösung, bei der eine →primäre Datenbank durch mindestens eine →Standby Datenbank abgesichert wird.

Datenbank: Aus Dateien bestehende Komponente eines Oracle-RDBMS. Delay: Zeitraum, um den die Aktualisierung einer →Standby Datenbank absichtlich verzögert wird.

Failover: Der Wechsel auf eine →Standby Datenbank, wenn die →primäre Datenbank nicht verfügbar ist.

Fast-Start Failover: Automatisches →Failover, das durch einen →Observer ausgelöst wird.

Flashback: Technik, mit der ein logischer Fehler ohne großen Aufwand rückgängig gemacht werden kann.

Geplante Ausfallzeit: Beabsichtigte →Ausfallzeit, die i.d.R. zur Durchführung von Wartungsarbeit erforderlich ist. Heterogene Konfiguration: →primäre Datenbank und →Standby Datenbank befinden sich auf Rechnern mit unterschiedlichem Betriebssystem. Hochverfügbarkeit: Ein System, das selbst bei Ausfall einer (wesentlichen) Komponente weiterhin benutzbar bleibt, wird als hochverfügbar bezeichnet.

Instanz: Komponente eines Oracle-RDBMS, die aus Hauptspeicherstrukturen und Hintergrundprozessen besteht. Erforderlich, um auf die →Datenbank produktiv zugreifen zu können.

Latenz: Begriff aus dem Netzwerkumfeld. Bezeichnet die Zeit, die für die Signalübertragung aufgewendet wird. Häufig in Millisekunden (ms) angegeben.

Local Area Network: Rechnernetzwerk innerhalb eines Gebäudes; i.d.R. mit Distanzen nicht über 2km.

Logical Standby: →Standby Datenbank, die mit →SQL Apply aktualisiert wird.

Metropolitan Area Network: Rechnernetzwerk innerhalb einer Stadt; i.d.R. mit Distanzen nicht über 50km.

VIII

Maximum Availability: Zweithöchster Schutzmodus bei →Data Guard. Ermöglich →Zero-Data-Loss bei Ausfall einer Komponente. Maximum Availability Architecture: Von Oracle empfohlene High-End-Architektur, die die Vorteile von →RAC und →Data Guard kombiniert.

Maximum Performance: Niedrigster Schutzmodus bei →Data Guard. Führt zu keiner Beeinträchtigung der Performance der →primären Datenbank, selbst bei sehr großen Distanzen. Bei →Failover kann Datenverlust auftreten.

Maximum Protection: Höchster Schutzmodus bei →Data Guard. Ermöglich →Zero-Data-Loss, selbst wenn zwei Komponenten ausfallen. Observer: Prozess, der im Schadensfall ein →Fast-Start Failover auslösen kann.

Physical Standby: →Standby Datenbank, die mit →Redo Apply aktualisiert wird.

Plattform-Migration: Wechsel von einer Betriebssystem-Plattform zu einer anderen, z.B. von Windows zu Linux.

Primäre Datenbank: Produktive Datenbank, zu deren Absicherung im Falle einer →Ausfallzeit eine →Standby Datenbank betrieben wird. Private Interconnect: Dedizierte Netzwerkverbindung der Server innerhalb eines →Real Application Clusters zum Zwecke des Austausch von Koordinierungsinformation und produktiv genutzter Daten. RAC on Extended Distance Clusters: →Real Application Clusters, bei dem das →Shared Storage über eine größere Entfernung gespiegelt wird.

Real Application Cluster: →Datenbank, mit der mehrere →Instanzen verbunden sind, wobei die Datenbank auf einem →Shared Storage liegt und die Instanzen auf unterschiedlichen Servern laufen, die daran angeschlossen sind.

Real-Time Query: Technik, mittels derer eine →Physical Standby auch dann jederzeit produktiv lesend verwendet werden kann, während das →Redo Apply durchgeführt wird.

Recovery: Aktualisierung einer zuvor durchgeführten Sicherung mit →Redo- Protokoll.

IX

Recovery-Point-Objective: Datenverlust, der bei einem →Failover maximal hingenommen werden kann, gemessen in Zeiteinheiten. Recovery-Time-Objective: Zeitdauer, die nach einem Ausfall der →primären Datenbank maximal verstreichen darf, bis wieder produktiv mit den (ursprünglich in der primären Datenbank vorhandenen) Daten gearbeitet werden kann.

Redo-Apply: Aktualisierungsform einer →Physical Standby, die nach dem Prinzip des →Recovery arbeitet.

Redo Compression: Technik, bei der das →Redo-Protokoll, das bei →asynchroner Übertragung übertragen wird, zum Zwecke des geringeren Bedarfs an →Bandbreite komprimiert wird. Redo Stream: Bezeichnung für das fortwährende Übertragen des →Redo-Protokolls von einer →primären Datenbank zu einer →Standby Datenbank.

Redo-Protokoll: Information, die bei der Änderung von Daten aufgezeichnet wird, um diese Änderung bei Bedarf - z.B. im Rahmen eines →Recovery - erneut durchführen zu können.

Remote Mirroring: Technik, mittels derer die Änderung von Dateien auf einem Storage-System auf einem - weiter entfernten - zweiten Storage-System gespiegelt wird.

Restore: Bezeichnung für das Wieder-Einspielen einer zuvor durchgeführten Sicherung.

Return on Investment: Bezeichnung für das Verhältnis aus dem erwarteten Mehrwert und den Kosten einer Investition.

Rolling Upgrade: Wechsel auf eine höhere Version der Datenbank-Software, der mithilfe von →Logical Standby mit sehr geringer →geplanter Ausfallzeit durchführbar ist.

Schema: Bezeichnung für einen Benutzer innerhalb einer Oracle-Datenbank inkl. aller Objekte (Tabellen, Indizes etc.), die dieser Benutzer besitzt.

Shared Storage: Storage-System, an das mehrere Rechner angeschlossen sind, die es gleichzeitig verwenden.

Single Point of Failure: Bezeichnung für eine Komponente, deren Ausfall die Verfügbarkeit des gesamten Systems beeinträchtigt.

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Snapshot Standby: →Standby Datenbank, die zu Testzwecken eingesetzt wird. Effekt der bei einem Multikomponenten- Split-Brain:

Datenverarbeitungssystem eintreten kann, wenn aufgrund von Koordinierungsproblemen mehrere Komponenten einen autarken Status beanspruchen, so dass mehrere Systeme entstehen, die nicht länger eine konsistente Darstellung der Daten gewährleisten. Split-Mirror-Backup: Verfahren zur Datensicherung, bei dem die Performance-Beeinträchtigung der zu sichernden Datenbank minimiert wird. Der primäre Datenbestand wird dabei (kostenaufwendig) auf zwei Storage-Systemen gespiegelt, von denen eines zum Zwecke der Sicherung vorübergehend von der Spiegelung des primären Datenbestandes abgekoppelt wird. SQL Apply: Aktualisierungsform einer →Logical Standby, bei der aus dem von der →primären Datenbank stammenden →Redo-Protokoll das dort erfolgte SQL regeneriert und an der Logical Standby ausgeführt wird.

Standby Datenbank: Datenbank, die einen Datenbestand aufweist, der mit einer →primären Datenbank weitgehend identisch ist, so dass auf der Standby Datenbank bei Ausfall der primären Datenbank produktiv weitergearbeitet werden kann.

Standby Logs: Dateien, die bei einer →Standby Datenbank verwendet werden, um das von der →primären Datenbank empfangene →Redo-Protokoll zwischenzuspeichern, bevor es zur

Aktualisierung verwendet wird.

Storage Area Network: An ein Netzwerk angeschlossene Datenspeichersysteme, die Rechnern zur Verfügung stehen, die ebenfalls mit dem Netzwerk verbunden sind.

Storage-Migration: Bezeichnung für die Verlagerung der Daten eines Datenverarbeitungssystems von einem Storage zu einem anderen. Switchover: Bezeichnung für den Rollentausch zwischen →primärer Datenbank und →Standby Datenbank.

Synchrone Übertragung: Änderungsinformationen, die zur Aktualisierung eines sekundären Datenbestands verwendet werden, der bei Ausfall

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des primären Datenbestands aktiviert wird, werden in diesem Fall unmittelbar bei Änderung des Originals übertragen - insbesondere kann die Änderung des Originals nicht geschehen, bevor die Übertragung abgeschlossen wurde.

Transaktion: Eine Folge von verändernden SQL-Befehlen, die bei vollständiger Ausführung einen logisch konsistenten Datenbestand hinterlassen.

Total Cost of Ownership: Die gesamten Kosten, die durch Anschaffung, Betrieb und Wartung eines Produktes entstehen. Ungeplante Ausfallzeit: →Ausfallzeit, die unversehens aufgrund eines technischen Problems oder eines menschlichen Fehlers eintritt. Wavelength Division Multiplexing: Frequenzmultiplexverfahren, das bei der Netzwerk-Übertragung von Daten eine hohe Dichte der zu übertragenden Wellenlängen verwendet.

Zero-Data-Loss: Ausdruck der Fähigkeit einer Sicherungslösung, bei einer Beschädigung des zu sichernden Systems eine vollständige Wiederherstellung des Datenbestandes - ohne jeglichen Verlust einer festgeschriebenen →Transaktion - zu ermöglichen.