Introdução

O recurso DB2(R) pureScale(TM) ajuda a reduzir o risco e o custo do crescimento de negócios fornecendo capacidade praticamente ilimitada, disponibilidade contínua e transparência de aplicativos. O DB2 pureScale se beneficia de uma interconexão de baixa latência, como o InfiniBand, e é construído sobre uma arquitetura de disco compartilhado. Para atingir a baixa latência, são usados o Host Channel Adapters (HCA) do Power Systems InfiniBand e comutadores, e uma SAN de canal de fibra fornece acesso a discos compartilhados.

Este artigo trata as seguintes perguntas:

• Como os membros do DB2 pureScale são conectados?
• Como um membro e o servidor PowerHA™ pureScale são conectados?
• Como os AIX® LPARs do membro e o servidor PowerHA pureScale são conectados a um cluster?
• Todos os AIX LPAR de um host são conectados a todos os LPAR de outro host?
• Como o armazenamento SAN é conectado ao cluster?

Este artigo explica como o hardware de cluster do DB2 pureScale é acoplado a um sistema de produção DB2 pureScale. O artigo também esclarece conceitos relacionados à configuração de um cluster DB2 pureScale. Definir e configurar o cluster requer conhecimento em UNIX(R), InfiniBand e armazenamento SAN.

Entendendo o recurso DB2 pureScale

O recurso DB2 pureScale é baseado na tecnologia de disco compartilhado IBM DB2 RDBMS. Geralmente ouve-se falar sobre o DB2 pureScale no contexto de uma solução com base em uma arquitetura de cluster, composta por vários componentes estreitamente acoplados:

• Pelo menos dois membros DB2
• Servidor PowerHA pureScale (CF)
• Uma rede de comunicações de alta velocidade, como InfiniBand
• Software IBM Tivoli® System Automation for Multiplatforms (Tivoli SA MP)
• Software IBM Reliable Scalable Clustering Technology (RSCT)
• Software IBM General Parallel File System (GPFS™)

O recurso DB2 pureScale trata questões de capacidade e disponibilidade fornecendo uma forma mais fácil de escalar para mais ou para menos, ao mesmo tempo em que garante que todo o banco de dados esteja sempre disponível. O disco compartilhado permite que todos os membros acessem o mesmo conjunto de dados. Qualquer falha de membro ou de CF (no caso de CF duplexado) não impacta na disponibilidade do banco de dados. Com o DB2 pureScale, capacidade adicional é incluída simplesmente colocando novos membros no cluster existente. Global Buffer Manager (GBP) e Global Lock Manager (GLM) do PowerHA pureScale fornecem sincronização centralizada de acesso de dados.

A Figura 1 mostra uma visualização de alto nível de uma instância do DB2 pureScale com quatro membros de dois CFs. Ela mostra clientes DB2 conectados ao servidor de dados. Membros do DB2 processam solicitações de banco de dados e os servidores PowerHA pureScale fornecem serviços de sincronização centralizada. Os dados são armazenados no armazenamento de disco compartilhado, que pode ser acessado por todos os membros.

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Entendendo os componentes de hardware que compõem a solução

A seguir, está uma lista do hardware necessário para o ambiente DB2 pureScale descrito neste artigo:

• Servidores IBM POWER6® ou POWER7® com AIX
• Armazenamento SAN com canal de fibra, comutador SAN e Host Bus Adapters (HBA)
• Comutador InfiniBand, InfiniBand Host Channel Adapters (HCA) e cabos
• Adaptadores Ethernet
• Hardware Management Console (HMC)

As seções abaixo descrevem brevemente cada elemento da solução.

Servidores IBM POWER6 ou POWER7

Os servidores são computadores POWER6 ou POWER7 com AIX Logical Partitions (LPAR) nas quais binários do DB2 pureScale são implementados. Recomenda-se um mínimo de dois membros e dois servidores PowerHA pureScale. Recomenda-se que cada membro e servidor PowerHA pureScale seja implementado em suas próprias LPARs e com um mínimo de dois computadores POWER6 ou POWER7. Atualmente, os seguintes sistemas POWER são suportados:

• POWER6 550
• POWER6 595
• POWER7 710
• POWER7 720
• POWER7 730
• POWER7 740
• POWER7 750
• POWER7 755
• POWER7 770
• POWER7 780
• POWER7 795

Armazenamento SAN de canal de fibra, comutadores e HBA

O armazenamento SAN conectado com canal de fibra é compartilhado por todos os membros DB2. O DB2 pureScale se beneficia do armazenamento com suporte a SCSI3-Persistent Reserve. O DB2 pureScale usa esta tecnologia para confinar membros errantes do armazenamento em caso de uma falha, o que garante que os arquivos do banco de dados mantenham-se consistentes. Para obter uma lista de armazenamentos com suporte a SCSI3-PR que foram testados e são suportados pelo GPFS, consulte as perguntas frequentes on-line em Recursos.

Como os dados compartilhados estão no núcleo de um sistema DB2 pureScale, uma configuração RAID é recomendada para fornecer o máximo em redundância e disponibilidade. Alguns dos níveis de RAID mais tolerantes a falhas, como RAID10 e RAID6, ajudam a fornecer garantia extra de que o subsistema de armazenamento poderá sobreviver a várias falhas de disco.

Comutadores SAN são tipicamente usados para conectar os servidores ao controlador de armazenamento. Para uma implementação do DB2, comutadores SAN deverão ser redundantes e, também, conectados a diferentes fontes de alimentação para máxima disponibilidade.

Host Bus Adapter (HBA) é usado para conectar os servidores ao armazenamento SAN, tipicamente usando um comutador SAN com cabos de canal de fibra. HBAs redundantes em cada membro do DB2 e o uso de software de vários caminhos, como o IBM AIX MPIO, ou de drivers de dispositivo que suportem acesso por vários caminhos a LUNs, é recomendado. Note que o balanceamento de carga está disponível para alguns destes drivers de vários caminhos, o que aumentaria o rendimento quando vários HBAs são usados.

Comutador InfiniBand, HCA e cabos

InfiniBand é uma interconexão de baixa latência e grande largura de banda usada para comunicação entre membros do DB2 e servidores PowerHA pureScale. O InfiniBand Host Channel Adapter (HCA) é o dispositivo que permite que os servidores se conectem. HCAs são conectados a uma malha do comutador InfiniBand usando cabos InfiniBand para formar uma sub-rede. A conectividade InfiniBand é descrita em mais detalhes sob Usando InfiniBand (IB).

Adaptadores Ethernet

Adaptadores Ethernet são tipicamente conectados à rede corporativa e permitem que clientes DB2 conectem-se com a instância do DB2 pureScale, como tecnologia EtherChannel ou Network Interface Backup. O recurso DB2 pureScale automaticamente roteia solicitações de conexão para o membro com a menor carga de trabalho. Alternativamente, é possível especificar que clientes DB2 devem se conectar a membros ativos específicos na instância DB2 pureScale.

Hardware Management Console

O IBM Hardware Management Console (HMC) fornece aos administradores de sistema uma ferramenta para planejar, implementar e gerenciar servidores IBM System p® . O HMC fornece gerenciamento de hardware de servidor e gerenciamento de virtualização (partição).

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Usando InfiniBand (IB)

Os HCAs, cabos InfiniBand e comutador InfiniBand formam uma sub-rede. O desempenho desta rede é crítico, pois ela é usada para comunicar informações de bloqueio e cache no cluster. Todos os hosts na instância devem usar o mesmo tipo de interconexão. O DB2 pureScale explora o InfiniBand, que fornece suporte a Remote Direct Memory Access (RDMA). O uso do RDMA permite atualizações diretas na memória do host membro sem requerer tempo de processamento do membro. Cada um dos componentes IB e seus números de peça estão descritos nas seções seguintes.

Host Channel Adapters (HCA)

O IBM GX++ HCA é instalado nos servidores do sistema POWER, que são usados como parte do cluster DB2 pureScale. O DB2 pureScale suporta somente os adaptadores GX++ HCA. A lista de adaptadores suportados com os códigos de recurso é mostrada na Tabela 1.

HCAs conectados ao comutador IB

Os HCAs são conectados ao comutador IB usando um cabo 12x to 4x para IB, como o cabo de cobre de 10 metros sob a FC 1854, ou usando um cabo IB 4x para 4x, como o da FC 3246 (cabo 4x para 4x somente para a FC 5266).

Vários LPARs em um servidor conectados à malha IB

Existem várias maneiras de conectar as LPARs, dependendo de quantas LPARs existem e quantos HCAs são suportados para aquele modelo de servidor. Algumas das opções incluem:

POWER 750 com uma LPAR

O HCA é atribuído à LPAR. Um cabo IB é conectado ao comutador IB.

POWER 750 com duas LPARs

O HCA é particionado de maneira lógica, usando o hypervisor POWER e cada LPAR é atribuída a uma porção da largura da banda e recursos do HCA. Um cabo IB é conectado ao comutador IB.

POWER 770 com duas LPARs

Dois HCAs são instalados e cada LPAR tem um HCA dedicado. Dois cabos IB são conectados ao comutador IB.

POWER 770 com várias LPARs

Um ou mais HCAs são instalados. Ou cada LPAR tem um HCA dedicado, ou algumas ou todas LPARs compartilham os HCAs. O mesmo número de cabos IB que HCAs são conectados ao comutador IB.

Comutador InfiniBand

No centro da malha InfiniBand está o comutador IB, que conecta todos os servidores DB2 pureScale em uma sub-rede. A linha IBM de comutadores 7874 IB fornece uma ampla variedade de contagens de porta, de 24 a 240.

A Tabela 2 lista os comutadores IBM POWER Systems InfiniBand suportados.

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Explorando modelos de amostra de implementação

Existem várias combinações de servidores para implementação do recurso DB2 pureScale. Esta seção descreve alguns modelos comuns de implementação.

• Implementação de dois servidores
• Implementação de três servidores
• Implementação de quatro ou mais servidores

A Tabela 3 mostra as configurações para os três modelos.

Implementação de dois servidores

Para manter as características de alta disponibilidade (HA), dois servidores são a configuração mínima. Em tal configuração, cada servidor teria duas LPARs (uma DB2 LPAR, uma LPAR de servidor PowerHA pureScale). A perda de um servidor físico nesta configuração permite que a instância do DB2 pureScale continue a estar disponível, porque um membro DB2 e um servidor PowerHA pureScale estarão disponíveis no servidor físico que permaneceu.

Nesta configuração, a alta disponibilidade não é preservada durante uma falha de hardware ou uma janela de manutenção de hardware em qualquer um dos servidores. As placas IB podem ser dedicadas a cada LPAR (se um servidor suportar mais de um HCA) ou compartilhadas. De forma similar, os HBAs podem ser dedicados a cada LPAR ou compartilhados usando Servidor de E/S Virtual (VIOS). Cada um dos HCAs de IB é conectado ao comutador IB com cabos IB. De forma similar, os adaptadores HBA são conectados ao comutador FC SAN com cabos FC SAN. A Figura 2 mostra esta configuração.

Implementação de três servidores

A implementação de três servidores permite alta disponibilidade durante falha de hardware ou manutenção de hardware de um servidor (como aquele sem a LPAR do servidor PowerHA pureScale). Nesta configuração, cada servidor tem uma LPAR membro (em um total de três membros) e duas LPARs de servidor PowerHA pureScale em dois servidores diferentes. A descrição da conectividade do IB e FC SAN é a mesma que para a configuração de dois servidores, exceto que o servidor que é host somente da LPAR membro tem um HCA dedicado. A Figura 3 mostra esta configuração.

Implementação de quatro ou mais servidores

A implementação de quatro ou mais servidores permite membros adicionais e a opção de isolar o servidor PowerHA pureScale nos servidores dedicados. O escalamento do cluster é obtido simplesmente ao inserir servidores adicionais, ao mesmo tempo em que garante que a capacidade de entrada/saída do armazenamento é elevada de forma proporcional e que a capacidade da LPAR do servidor PowerHA pureScale é elevada gradualmente.

A configuração é a mesma para a implementação de três servidores, exceto que são inseridos uma LPAR adicional e um membro nos servidores adicionais. Também é possível implementar uma LPAR por servidor e, neste caso, os membros DB2 pureScale e o servidor PowerHA pureScale usam HCA/HBA dedicado. A Figura 4 mostra esta configuração.

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Conclusão

O recurso IBM DB2 pureScale e os servidores IBM POWER fornecem uma solução estreitamente acoplada que trata o crescimento do negócio e as necessidades de disponibilidade contínua. Este artigo exibiu várias amostras de modelo de implementação, que são construídos a partir de componentes padrão de mercado. Vários modelos de implementação ilustram uma infraestrutura flexível, que pode ser um cluster de 2 a 128 membros e, portanto, satisfaz vários requisitos de negócio.

Recursos

Aprender

• Obtenha mais informações sobre GPFS nas perguntas frequentes do sistema General Parallel File no Centro de Informações do IBM Cluster.
  
  
• Consulte o Centro de Informações do DB2 para Linux, UNIX e Windows para obter mais informações sobre o recurso DB2 pureScale.
  
  
• Leia "Uso do InfiniBand " para obter mais informações sobre o uso do InfiniBand em servidores IBM POWER.
  
  
• Explore "IBM Qlogic" para obter mais informações sobre o comutador IBM Qlogic IB.
  
  
• Saiba mais sobre Gerenciamento de Informação na zona de Gerenciamento de Informação do developerWorks . Encontre documentação técnica, artigos de instruções, educação, downloads, informações de produto e mais.
  
  
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Sobre os autores

Miso trabalha na IBM desde 2000. Ele trabalhou em várias atividades relacionadas ao desempenho do DB2 com foco recente no DB2 pureScale.

Sanjeeva Kumar Ogirala é engenheiro de software na equipe de desempenho do DB2. Ele fez pós-graduação em Power Systems em IIT Delhi. Trabalha na IBM desde julho de 2007, e é certificado pela IBM em DB2 para Linux, UNIX e como administrador de banco de dados Windows.

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Índice

• Introdução
• Entendendo o recurso DB2 pureScale
• Entendendo os componentes de hardware que compõem a solução
• Usando InfiniBand (IB)
• Explorando modelos de amostra de implementação
• Conclusão
• Recursos
• Sobre os autores
• Comentários

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