Oracle RDBMS

Oracle e' il DBMS relazionale commerciale piu' diffuso al mondo. I suoi principali punti di forza sono:

• Enorme diffusione, soprattutto come database Enterprise nelle piu' importanti aziende del mondo
• Un insieme di funzionalita' talmente ampio da rendere difficile farne un elenco. Oracle e' leader riconosciuto per l'integrazione dei dati, l'alta affidabilita' e la scalabilita'
• Un ottimo ed esteso SQL utilizzabile direttamente o con i piu' diffusi linguaggi di programmazione. Disponibilita' nativa nella base dati del PL/SQL e di Java
• Disponibile su tutte le piu' recenti piattaforme HW
• Disponibile in Edition con insiemi di funzionalita' e costi differenti
• Ottime prestazioni ed ottima scalabilita' in particolare con applicazioni complesse e con un elevato carico transazionale

Sull'RDBMS Oracle sono basati altri ambienti distribuiti dalla Oracle Corporation. Tra questi l'ambiente J2EE Oracle Application Server (OAS) e l'ERP Oracle Enterprise Business Suite (EBS). La Oracle Corp. ha inoltre acquisito un grande numero di aziende e di prodotti informatici di straordinaria importanza; solo per citarne alcuni: SUN, Java, MySQL, BEA WLS, PeopleSoft, ...

Questo documento e' stato preparato facendo riferimento alla versione Oracle RDBMS 11g R2 su Unix/Linux ma e', mutatis mutandis, valido anche per le altre versioni [NdA verificato personalmente a partire dalla versione 5.1 fino alla 23c]. Lo scopo di questa pagina e' quella di introdurre le funzionalita' e caratteristiche di Oracle, maggiori dettagli sulla sua storia si possono trovare su questo documento o sul ricchissimo sito ufficiale Oracle (quest'ultimo ovviamente in inglese).

Funzionalita'

Le funzionalita' offerte dall'RDBMS Oracle sono veramente molte. Nel seguito riportiamo un elenco approssimativo delle principali funzionalita' raggruppate per finalita':

• SQL
  Feature rich Structured Query Language; ANSI Standard compliance; Multi-version read consistency; PL/SQL and Java procedural extensions; Analytic SQL; Spatial and text queries; Performances for both OLTP and DWH access: indexes, statistical optimizer, hints, key compression
• Integrazione
  Distributed Queries/Transactions; 2PC; Advanced Queuing; Heterogeneous Databases
• Alta affidabilita'
  ACID; Total Recall; Active Data Guard; Fail Safe; Flashback Query; Flashback Table, Database and Transaction Query; Server Managed Backup and Recovery (RMAN); Global Data Services
• Scalabilita'
  Real Application Cluster (RAC); Real Application Clusters One Node; Integrated Clusterware; Automatic Workload Management; Java, PL/SQL Native Compilation; In-Memory Database Cache; Pluggable Databases
• Sicurezza
  Oracle Database Vault; Oracle Audit Vault; Oracle Advanced Security; Oracle Label Security; Secure Application Roles; Virtual Private Database; Fine-Grained Auditing; Proxy Authentication; Data Encryption Toolkit
• Sviluppo applicazioni
  PL/SQL and Java, Server Pages; Oracle SQL Developer; Application Express; Java Support; Comprehensive XML Support; Comprehensive Microsoft .Net Support, OLE DB, ODBC
• Gestione
  Enterprise Manager; Real Application Testing; Automatic Memory Management; Automatic Storage Management; Automatic Undo Management
• Data Warehousing
  Parallel query; Partitioning; Data Mining; Transportable Tablespaces, Including Cross-Platform; Star Query Optimization; Information Lifecycle Management; Summary Management - Materialized View Query Rewrite; Oracle Exadata Storage Server; Oracle Database Machine; Advanced Compression; OLAP
• Gestione dei contenuti
  XML DB; Multimedia; Text; Locator; Spatial

Architettura

L'architettura dell'RDBMS Oracle presenta una certa complessita': vi sono una serie di processi di sistema che si occupano ciascuno di un compito specifico (eg. la scrittura dei dati, il controllo dei processi, l'esecuzione di job, l'archiviazione, ...). Ad ogni connessione utente viene inoltre lanciato un processo dedicato che esegue l'SQL richiesto dall'utente/applicazione. Con il passare delle versioni di Oracle il numero di processi di sistema (background e shadow) e' sempre cresciuto. Con la versione 11g R2 tale numero supera la ventina. Nella versione 12c e' possibile ospitare piu' database (PDB: Pluggable Database) all'interno dello stesso container... ma il numero di processi di background e' comunque cresciuto (40 processi). I vari processi condividono un'area di memoria, implementata come Shared Memory, denominata SGA. La SGA (System Global Area) mantiene i buffer dei dati, l'elenco dei lock, la cache delle strutture della base dati, ... Per l'accesso in Client-Server viene utilizzato il processo listener che crea una processo dedicato per ogni Client. Se il numero di Client e' molto elevato e' possibile sfruttare la tecnica dell'MTS (Multi Threaded Server) che sfrutta un pool di processi per le diverse sessioni.
Oracle utilizza una serie di file:

• Control File
  I control file contengono le informazioni necessarie al funzionamento interno di Oracle ed all'avvio come l'elenco dei datafile e il loro livello di aggiornamento (eg. SCN: System Change Number).
• Data File
  Nei data file vengono memorizzati i dati e quindi sono la componente piu' significativa come occupazione di spazio. Sui data file sono quindi memorizzate le tabelle, gli indici, i segmenti di rollback, ...
  I datafile sono, dal punto di vista logico, raggruppati in tablespace. Una tabella puo' essere memorizzata su piu' datafile purche' questi appartengano allo stesso tablespace.
• Redo Log File
  Nei log file vengono storicizzate tutte le attivita' di scrittura svolte sui data file.
• init.ora / spfile
  Il file init.ora e' un file di testo che contiene i parametri per l'attivazione di Oracle e di tuning. L'spfile e' l'analogo binario dell'init.ora e consente la modifica on-line dei parametri di sistema

Con l'eccezione del file di parametri, le strutture di Oracle possono essere definite sul file system oppure possono essere appoggiate direttamente sui device fisici (raw devices) [NdE fino alla 12c]. Con l'ASM Oracle puo' gestire direttamente lo storage fisico senza necessita' di utilizzo di Volume Manager e/o di File Systems. La struttura interna dei datafile e' molto complessa poiche' sono molteplici le strutture di memorizzazione che Oracle utilizza. In generale Oracle privilegia la preallocazione degli spazi per costruire strutture di accesso ai dati ottimizzate.

La gestione delle transazioni e' molto efficiente ed affidabile con l'RDBMS Oracle. Per implementarla Oracle utilizza diverse tecniche.
Quando deve essere effettuata una modifica su un dato Oracle salva il contenuto del blocco che lo contiene su un segmento di rollback e quindi effettua la modifica sul dato. In tal modo e' sempre possibile effettuare un rollback della transazione in corso. Quando la transazione viene confermata il segmento di rollback viene segnato come libero ed il dato e' definitivamente confermato. I segmenti di rollback sono mantenuti sui datafile e la loro gestione, via via con le diverse versioni di Oracle, e' divenuta sempre piu' sofisticata ed automatizzata.
Per migliorare le prestazioni Oracle utilizza una cache in memoria ed effettua in modo periodico (o quando richiesto dal commit di una transazione) l'allineamento sui dischi.
Ogni attivita' di scrittura sui dischi e' riportata sui file di log in modo sincrono al commit delle transazioni. I file di log vengono utilizzati in modo circolare, quindi sono periodicamente ricoperti. Per mantenere la "storia" delle transazioni avvenute su un database e' possibile attivare il log archiving. Con il log archiving attivo quando un file di redo log e' stato completato viene salvato sulla directory definita dal DBA con una numerazione progressiva. Il log archiving permette il point in time recovery ed il backup a caldo.
Oracle non implementa il mirroring dei data file. L'implementazione a livello di RDBMS sarebbe infatti inefficiente in termini prestazionali. Tuttavia Oracle mantiene in mirroring le strutture di limitate dimensioni piu' importanti per il suo funzionamento come i Control File ed i Redo Log.

Configurazioni complesse

Oracle puo' essere utilizzato in configurazioni complesse che permettono la realizzazione di architetture in alta affidabilita' con la gestione della Business Continuity, adatte a soluzioni di Disaster Recovery, ... Nel seguito vengono dati alcuni cenni sull'utilizzo dei cluster, dei database distribuiti, della replicazione, del RAC e del Data Guard.

L'RDBMS Oracle e' facilmente integrato in un failover cluster. Molti cluster hanno gia' script o agenti ideati per Oracle, su altri integrare Oracle e' comunque molto semplice. Oracle stessa fornisce i componenti di integrazione su alcuni prodotti di cluster (eg MS-Windows) oppure ha collaborato con i fornitori per l'ottimizzione dei loro prodotti (eg. Veritas/Symantec). Fondamentalmente il database ed il listener sono visti come servizi in grado di migrare tra i nodi che costituiscono il cluster.

Oracle supporta, in modo completo e senza necessita' di configurazioni specifiche, il protocollo di Two-Phase Commit che consente le transazioni distribuite. Con trigger, database link, sinonimi, ... e' possibile costruire una base dati distruibuita in modo trasparente alle applicazioni. Oggetti quali gli snapshot consentono di realizzare in modo semplice la replicazione di tabelle.
Per i casi piu' complessi l'opzione Advanced Replication permette di impostare replicazioni sincrone/asincrone con multimaster e la risoluzione automatica dei conflitti.

E' possibile mantenere un'istanza Oracle in stand-by. In tale modalita' l'istanza non e' attiva ma viene aggiornata continuamente (passando i file di redo log) rispetto all'istanza di produzione. Tale funzionalita' e' presente dalla versione 7.3 di Oracle (col nome di Stand-by Instance). Nelle versioni attuali la configurazione e' chiamata Oracle Data Guard e dispone, nelle versioni piu' recenti, di un'opzione che consente di aprire in lettura il database secondario mantenendo un costante allineamento rispetto al database primario (Active Data Gard).

La miglior soluzione, dal punto di vista tecnico, per il Disaster Recovery (DR) con un database Oracle e' l'utilizzo di Data Guard.

L'opzione Oracle RAC consente la condivisione, da parte di istanze differenti ed attive su macchine distinte, di pool di dischi comuni. In tal modo sistemi differenti utilizzano le stesse risorse sui dischi. In caso di fault di un sistema, il secondo sistema puo' immediatamente sostituirsi ad esso. Si tratta quindi di una configurazione in cluster Active-Active. Nelle versioni precedenti l'opzione era denominata Oracle Parallel Server. Con la versione Oracle 11g R2 e' stata introdotto il RAC one Node: simile ad un ambiente di cluster failover introduce alcune possibilita' come l'Omotion (passaggio trasparente della base dati tra i nodi).

La miglior soluzione, dal punto di vista tecnico, per l'alta affidabilita' e la continuita' operativa (HA: High Availabilty, BC: Business Continuity) con un database Oracle e' l'utilizzo di Oracle RAC.

Utilizzo

L'utilizzo di Oracle e' molto semplice, basta conoscere l'SQL:

$ sqlplus scott/tiger
SQL> create table dummy (c1 varchar2(20));
SQL> select * from dummy;

In caso di errore viene restituito un opportuno codice ed e' possibile consultare un help molto completo direttamente dall'SQL.

Oltre che da linea comando e' possibile utilizzare ambienti grafici Client-Server come Oracle Developer e molteplici strumenti accessibili via web:

Amministrazione

L'installazione di Oracle non e' banale, ma seguendo la documentazione risulta abbastanza veloce. Innanzi tutto occorre scaricare il software dal sito Oracle. Scaricato il software, impostati i prerequisiti di sistema operativo, per effettuare l'installazione dare il comando: ./runInstaller & In meno di 30 minuti l'installazione e' conclusa ed e' possibile accedere alla base dati.

Per attivare un'istanza Oracle il comando da utilizzare e':

$ sqlplus / as sysdba
SQL> startup

$ lsnrctl start

Come tutti i tool grafici e' piu' semplice da utilizzare che da spiegare...

Licensing

Oracle e' l'RDBMS tecnologicamente piu' avanzato e completo con un ottimo supporto, il prezzo e' corrispondente. Gli aspetti relativi al licensing di Oracle sono quindi molto importanti. E' importante utilizzare la licenza corretta per il proprio ambiente per disporre di tutte le funzionalita' necessarie e massimizzare i propri investimenti.

Vi sono diverse modalita' di licensing. Le piu' comunemente utilizzate sono le Processor e Named User dal significato piuttosto evidente...

L'RDBMS Oracle e' disponibile in diverse Edition con funzionalita' e costi differenti.

• La Express Edition e' utilizzabile unicamente come ambiente dimostrativo, per la formazione o lo sviluppo. Ha alcune limitazioni (e.g 1 CPU, 1 GB RAM, 1 istanza, 11 GB Dati) ma e' gratuita.
• La Standard Edition e' una versione limitata su alcune funzionalita' e non ha Option aggiuntive (tranne il RAC che e' gratuito) ma per il resto completa ed equivalente alla edizione Enterprise.
  La Standard Edition One e' analoga tecnicamente alla precedente. Utilizzabile su sistemi di minori dimensioni (eg. senza RAC, 1 socket) ha un costo inferiore.
• La Enterprise Edition e' l'edizione piu' completa e diffusa di Oracle. E' quella che fa di Oracle il primo RDBMS commerciale al mondo. L'elenco delle funzionalita' e' talmente ampio da rendere impossibile riportarlo in modo completo! Sono inoltre disponibili come Option molte funzionalita' particolari (eg. Spatial and Graph, Partitioning, OLAP, RAC, Active Data Guard, ... Le opzioni tipicamente sono a pagamento e vengono quindi attivate quando necessarie. Con ogni nuova versione di Oracle vengono inserite ulteriori opzioni. Ad esempio dalla 11g sono disponibili: Advanced Compression, Total Recall, Real Application Testing (RAT), ...; mentre nella versione 12c e' stata introdotta la Multitenant Option.

Maggiori dettagli si trovano sul listino prezzi.

Varie ed eventuali...

L'evoluzione delle funzionalita' dell'RDBMS Oracle nel tempo e' stata notevole. Maggiori dettagli tecnici sulle diverse versioni di Oracle sono riportate in questo documento mentre l'evoluzione nel tempo viene descritta in modo assai piu' romanzato in questo documento.

L'RDBMS Oracle e' il prodotto di bandiera della Oracle Corporation ma la societa' negli anni ha acquisito parecchie altre societa' allargando di molto le sue attivita'.

Principali acquisizioni (area RDBMS):

• Ottobre 2005: Oracle ha acquistito Innobase, la software house che ha sviluppato e mantiene l'Engine InnoDB.
• Febbraio 2008: Sun Microsystems ha completato l'acquisizione di MySQL AB.
• Aprile 2009: Oracle ha annunciato la firma dell'accordo per l'acquisto di Sun.

Altrettanto significative sono state le acquisizioni sul middleware (eg. BEA WebLogic) e sugli ambienti ERP e CMS (eg. PeopleSoft, Siebel, JD Edwards, Hyperion, ...).

Titolo: Oracle RDBMS: un'introduzione
Livello: Base (1/5)
Data: 14 Febbraio 2009
Versione: 1.0.9 - 14 Febbraio 2023
Autore: mail [AT] meo.bogliolo.name