阿里巴巴數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)師張瑞（Jacky）曾在個(gè)人網(wǎng)站寫(xiě)過(guò)一篇博文《Oracle Exadata技術(shù)淺析》，現(xiàn)轉(zhuǎn)載于此，供大家學(xué)習(xí)：
自從Oracle和HP推出Exadata之后，我就很關(guān)注這個(gè)產(chǎn)品，之前也寫(xiě)了一篇Oracle database machine介紹它。去年，Oracle和SUN合并后，推出了Oracle Exadata V2，相比較上一代產(chǎn)品有幾個(gè)變化：第一，使用SUN的硬件；第二，宣稱支持OLTP應(yīng)用；第三，Oracle 11g R2提供了更多的新特性。
Exadata Smart Flash Cache
Exadata V2整體架構(gòu)并沒(méi)有太多改變，換用了SUN的硬件，除了采用intel最新的nehalem CPU以外，每臺(tái)storage cell更是配置了384GB的flash，這也是為什么V2可以支持OLTP應(yīng)用的關(guān)鍵。
Flash cache完全是自動(dòng)管理，Oracle會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)情況，決定哪些數(shù)據(jù)放在flash cache中。所有的數(shù)據(jù)都是先被寫(xiě)到普通磁盤(pán)上，再根據(jù)訪問(wèn)情況讀入flash cache的，所以如果flash card發(fā)生故障，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。當(dāng)然，Oracle提供了方式，可以讓用戶手動(dòng)將表或者索引pin在flash cache中。
在自動(dòng)管理的方式之外，Oracle還允許用戶人工創(chuàng)建flash disks，和普通磁盤(pán)一樣，這些flash disks通過(guò)ASM輸出給數(shù)據(jù)庫(kù)使用，用戶可以把一些訪問(wèn)非常頻繁的數(shù)據(jù)文件放在上面。這些flash disks不僅僅是cache了，所以ASM會(huì)在cell和cell之間做鏡像。如果某塊卡發(fā)生故障，那么整個(gè)storage cell上的flash disks會(huì)offline，保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。
Smart scan
Smart scan是Exadata最重要的一個(gè)功能，它的作用就是把SQL放在每個(gè)cell上去運(yùn)行，然后每個(gè)cell只返回符合條件的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就極大的降低了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量，并充分利用了cell的計(jì)算資源和IO資源。
傳統(tǒng)方式：所有的數(shù)據(jù)都需要返回給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高，所有的計(jì)算在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上完成。
Smart scan：只返回符合條件的數(shù)據(jù)，減少網(wǎng)絡(luò)帶寬，并充分利用了cell上的計(jì)算和IO資源。
這里有一點(diǎn)要注意，在使用smart scan時(shí)，每個(gè)cell返回給DB server的是結(jié)果集，而不再是傳統(tǒng)的block，DB server完成結(jié)果集的處理，并返回給客戶端。
Smart scan如何處理join？是我一直想要搞清楚的問(wèn)題。事實(shí)上，smart scan只能處理join filtering，而真正join的工作必須在DB Server上完成，而且smart scan僅適合于處理DSS環(huán)境的復(fù)雜join，對(duì)于OLTP類型的簡(jiǎn)單join，smart scan并不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。設(shè)想下面的查詢：
select e.ename,d.dname from emp e, dept d where and e.ename=’Jacky’ and e.deptno=d.deptno;
假設(shè)采用nested loops join，smart scan只能完成e.ename=’Jacky’這個(gè)條件的過(guò)濾，然后將符合條件的emp表的數(shù)據(jù)返回到DB server，然后由DB Server完成join的工作，逐條查詢dept表(e.deptno=d.deptno)的數(shù)據(jù)。所以smart scan并不適合nested loop join（我認(rèn)為smart scan只有在適合的條件下才會(huì)啟用），只有DSS環(huán)境的大數(shù)據(jù)量復(fù)雜join才會(huì)發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)。而且smart scan只能完成filtering的工作，而不能真正完成join的工作，這個(gè)與Greenplum數(shù)據(jù)庫(kù)是不同的（有興趣可以看我的文章，Greenplum技術(shù)淺析）。設(shè)想下面的查詢（emp和dept都是大表）：
select e.ename,d.dname from emp e, dept d where e.deptno=d.deptno;
假設(shè)采用hash join，由于沒(méi)有任何過(guò)濾條件，smart scan只能把兩個(gè)表的數(shù)據(jù)全部返回到DB Server上進(jìn)行join操作，不過(guò)smart scan也不是一點(diǎn)用都沒(méi)有，至少還可以進(jìn)行column的過(guò)濾，只返回需要的字段就可以了。
Oracle的文檔中，曾經(jīng)提到對(duì)于一個(gè)大表和小表join時(shí)，smart scan會(huì)采用bloom filter來(lái)快速定位（可以看我以前的文章，有趣的bloom filter）。方法是把小表build成為bloom filter，然后在每個(gè)storage cell上對(duì)大表做scan，利用bloom filter快速定位符合條件的結(jié)果，并返回給DB Server作join。
Storage index
存儲(chǔ)索引，顧名思義是在存儲(chǔ)級(jí)別建立的索引，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是為表中的每一列數(shù)據(jù)建立一個(gè)索引，每個(gè)index entry記錄一段數(shù)據(jù)區(qū)間的最大值，最小值以及它們的物理位置，文檔上說(shuō)1MB數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一條index entry，見(jiàn)下圖：
如果我們查詢B<2，或者B>8的數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲(chǔ)索引，我們就可以跳過(guò)這些不在min和max之間的數(shù)據(jù)塊，極大的提高了掃描的速度，這就是存儲(chǔ)索引的意義。
Hybrid Columnar Compressed
首先我們要搞清楚，什么是行壓縮，什么叫列壓縮。我們熟悉的數(shù)據(jù)庫(kù)，如Oracle，MySQL等都是基于行的數(shù)據(jù)庫(kù)，就是行的不同字段物理上存放在一起，還有一種是基于列的數(shù)據(jù)庫(kù)，就是每個(gè)字段的不同行物理上存放在一起。他們的優(yōu)缺點(diǎn)同樣突出：
基于行的數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問(wèn)一行非常方便，但是由于同一列的數(shù)據(jù)是分開(kāi)存放的，如果要針對(duì)某一列進(jìn)行查詢時(shí)，幾乎要掃描整個(gè)表才能得到結(jié)果。基于行數(shù)據(jù)庫(kù)的壓縮，稱為行壓縮。
基于列的數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橥涣械臄?shù)據(jù)物理上放在一起，所以訪問(wèn)一列非常方便，也就是說(shuō)如果針對(duì)某一列進(jìn)行查詢時(shí)，不需要掃描整個(gè)表，只需要掃描這一列的數(shù)據(jù)就可以了，但是訪問(wèn)一行的全部字段非常不方便（又是廢話）。基于列數(shù)據(jù)庫(kù)的壓縮，稱為列壓縮。
Oracle通常說(shuō)的compress功能（包括11g R2的Advanced compress），都是行壓縮，因?yàn)镺racle是個(gè)基于行的數(shù)據(jù)庫(kù)。大概的方法就是在block頭部存放一個(gè)symbol table，然后將相同的值放在那里，每行上相同的數(shù)據(jù)指向symbol table，以此來(lái)達(dá)到壓縮的目的。行壓縮的效果通常不好，因?yàn)槲覀冎佬信c行之間，其實(shí)相同的數(shù)據(jù)并不多。但是列壓縮則不同，因?yàn)橄嗤械臄?shù)據(jù)類型相同，很容易達(dá)到很好的壓縮效果。
行壓縮和列壓縮都有其優(yōu)缺點(diǎn)，而Oracle的混合列壓縮技術(shù)，實(shí)際上是融合了列壓縮的高壓縮比和行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)特性，將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。Oracle提出了CU的概念（compress unit），在一個(gè)CU內(nèi)，是一個(gè)基于列的存儲(chǔ)方式，采用列壓縮，但是一個(gè)CU內(nèi)保存了行的所有字段信息，所以在CU與CU之間，Oracle還是一個(gè)基于行的數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問(wèn)某一行，總是只在一個(gè)CU內(nèi)。每個(gè)CU由一些連續(xù)的block組成，CU header中記錄了每一行的各個(gè)列在CU中的分布情況，在混合列壓縮模式下，一行通常是跨多個(gè)block的。
所以說(shuō)混合列壓縮，結(jié)合了列壓縮和行訪問(wèn)的特點(diǎn)，即可以提供非常高的壓縮率，又很好的保證了基于行類型的訪問(wèn)。
Exadata的另一個(gè)重要功能是IO resource management，如果我們?cè)谝粋€(gè)Exadata上部署了很多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以用它來(lái)管理IO資源，這里就不作闡述了。
目前，我還沒(méi)有了解到在國(guó)內(nèi)有Exadata的應(yīng)用，而且資料也是比較少的。希望有機(jī)會(huì)可以真實(shí)的測(cè)試一下它的性能，我不懷疑他在DSS環(huán)境下的表現(xiàn)，但是對(duì)于OLTP類型的應(yīng)用，是否真的象Oracle說(shuō)的那么強(qiáng)勁，還有待于驗(yàn)證。
原文鏈接：http://www.hellodba.net/2010/02/oracle_exadata.html