Oracle Exadata Database Machineは、データベース・コンピューティング、ストレージ、ネットワーク、ソフトウェアを包括する最新のスケールアウト・アーキテクチャを採用しています。Oracle Exadataは、Oracle Databaseを実行する理想的なプラットフォームとして独自に設計されており、企業はワークロードの規模に合わせて容量を追加し、パフォーマンスを向上させることができます。Oracle Exadataは、最高水準のハードウェアと専用ソフトウェアを活用し、最高のデータベース・パフォーマンスを実現します。すべてのデータベース・サーバーとストレージ・サーバーは相互に接続され、インテリジェントで高速かつ低レイテンシのネットワーク・ファブリックを介して通信します。

リモート・ダイレクト・メモリアクセス(RDMA)は、Exadataの重要なアーキテクチャ・コンポーネントです。これは、ハードウェア、Oracle Database、Exadata System Softwareの各世代のリリースで強化されています。RDMAにより、OSやネットワークスタックとも通信することなく、1台のサーバーがもう1台のサーバーのメモリ構造と通信することが可能になります。各データベースサーバーおよびストレージ・サーバーには、余分なコピーやバッファリングを必要とせずに直接リモート・メモリに対し読み込みと書き込みができるRDMA対応ネットワークカードが装備されています。また、RDMAはExadata上で稼働するOracle DatabaseがReal Application Clusters(RAC)インスタンス間の通信を最適化する際にも使用されます。

Exadataのアーキテクチャの根幹をなすのは、モジュール式で共有可能なスマートストレージです。各ストレージ・サーバーは、独立してデータの解釈と処理を行うことができます。ストレージ・サーバーのCPUは、データベースのCPUを置き換えるものではありません。むしろ、グラフィックカードが画像処理の負荷を軽減するのと同様に、データベースの負荷を軽減するものです。Exadata System Softwareは、従来のストレージのボトルネックを排除し、Exadataストレージ・サーバーの比類ないパフォーマンスを実現します。ディスクからExadata Smart Flash CacheおよびExadata RDMA Memory (XRMEM) (高速で低レイテンシのストレージメディアへの複数レベルの階層化) へのデータの自動キャッシュにより、驚異的なパフォーマンスを実現します。すべてのストレージ・サーバーは、すべてのデータベースサーバーからアクセス可能です。その結果、フラッシュとXRMEMを複数のデータベース・ワークロードで効果的に共有できます。ディスク上のデータをフラッシュとXRMEMに自動的にキャッシュすることで、これらのテクノロジーのメリットがすべてのワークロードで利用可能になります。

Oracle Exadataは、データベースサーバー、ストレージ・サーバー、高速・低レイテンシのネットワーク・ファブリック、Oracle Databaseソフトウェア、Exadata System Softwareで構成されています。これら5つのコンポーネントが一体となって、Oracleデータベースの共有型アーキテクチャであるReal Application Clusters (RAC)のニーズに対応します。

Exadata System Softwareリリース24.1以降、Oracle Exadata Exascaleは、Oracle DatabaseおよびGIクラスターを、基盤となるExadataストレージサーバーから切り離すことで、Exadataストレージ管理を刷新します。新規および既存の導入環境のいずれにおいても、Exascale、ASM、またはその両方を活用した構成を導入することが可能です。このオプションにより、新規および既存のお客様は、実績あるASMによるストレージ管理基盤上で特定のデータベースを維持しつつ、Exascaleの導入を実現できます。

Exadataデータベースサーバー上で稼働するOracleデータベースは、専用プロトコルであるiDBと、RDMA(Remote Direct Memory Access) over Converged Ethernet(RoCE)を利用して、Exadataストレージと通信します。

iDBは、ストレージ・サーバー上のスマートI/O操作を指示するために使用されます。スマートI/Oには、スマートスキャン (SQLオフロード) 、高速ファイル初期化、およびRMAN増分バックアップオフロードが含まれます。Exadataは、数百から数千テラバイトのデータをディスクからデータベースサーバーに移動させるのではなく、データベースサーバーからストレージ・サーバーに処理を移行またはプッシュできます。ストレージ・サーバーがスマートI/Oの実行要求を受信すると、Exadata System SoftwareはiDBメッセージを展開し、I/O要求をローカルで実行および処理します。この際、ストレージ・サーバー上でOracle Databaseコードの一部を実行し、要求を満たすデータのみをデータベースサーバーに送り返し、最終処理 (集約など) を行います。

iDBは、バックアップや分析クエリなどI/O負荷の高い処理をストレージサーバー側にオフロードする際に使用されますが、ExadataはOLTPワークロードに対しても高速なRoCEネットワークファブリックを活用しています。High Capacity Exadata Storage Serverは、Exadata RDMA Memory（XRMEM）、フラッシュドライブ、従来型ハードディスクを搭載しています。Exadata System Softwareは、受信したワークロードに基づいてデータを自動的にフラッシュおよびXRMEMにキャッシュします。この自動管理キャッシュ戦略により、I/Oリクエストの処理に最も適したストレージ層が確実に使用されます。

例えば、増分高速バックアップはExadataストレージ・サーバーにオフロードされます。Exadataは、バックアップ中に読み取られたブロックは、バックアップ以外のI/O操作には使用されない可能性が高いことを認識しているため、このデータはフラッシュにもXRMEMにもキャッシュされません。一方、ストレージ・サーバーは、OLTPワークロードの読取りおよび書込みデータベース・リクエストを満たすために、フラッシュとXRMEMの両方にブロックをキャッシュします。

このようにデータを自動的にキャッシュすることで、すべてのワークロードがより高速に処理され、各データベースのリソースをより効率的に活用できるようになります。また、高度なデータベース統合も実現します。

Oracle DatabaseとExadataは、互いに連携するように設計されています。Oracle Databaseは、Exadataが提供するハードウェアとソフトウェアを活用します。Exadata Storage ServerにはXRMEMが含まれ、RoCEネットワークファブリックを介してアクセスできます。OLTPのワークロードは通常、1行または数行というごく少量のデータにアクセスし、変更を加えるため、XRMEMのような高速デバイス上にこのデータをキャッシュすることで、このようなデータに対する読取りおよび書込み速度を最速にできます。Exadataはスケールアウトのハードウェアとネットワーク・アーキテクチャを採用しているため、XRMEMをストレージ・サーバに配置することで、すべてのデータベース・インスタンスがこの最先端のテクノロジーの恩恵を受けることができます。

Oracle Exadata System Softwareは、すべてのデータベースおよびストレージ・サーバー上で実行され、Oracle DatabaseがExadataのハードウェアおよびネットワーク機能のあらゆる側面を活用できるようにします。

各データベースサーバーには、Oracle Linuxオペレーティングシステム、Oracle Grid Infrastructure、Automatic Storage Management（ASM）、Oracle Databaseソフトウェアおよびインスタンスに加えて、以下のプロセスやライブラリが含まれています。

• MS – Exadata System Software Management Server – Exadata Database Serverの管理のための主要なインターフェースであり、ハードウェアとソフトウェアの監視、メトリック収集、アラート通知、およびコマンドラインインターフェース（DBMCLI）を含みます。
• RS – Exadata System Software Restart Server – MSプロセスを監視し、必要に応じてMSプロセスを再起動します。
• libcell – Oracle DatabaseおよびGrid InfrastructureにリンクされるExadata専用ライブラリで、OracleがiDBコマンドやRDMAを用いてExadata Storage Serverと通信できるようにします。
• EGSB/EDSB – Exascale Global Services – 各データベースインスタンスごとに動作し、Exascaleクラスタおよびボールトのメタデータを管理します。
• EGS – Exascale Global Services – Exascaleシステムの中核となる基盤を提供します。Exadata構成でストレージサーバーが5台未満の場合、EGSインスタンスはデータベースサーバー上で稼働します。
• ESNP – Exascale Node Proxy – Exascaleクラスタの現在の状態に関する情報を保持し、それをローカルのOracle Grid InfrastructureおよびOracle Databaseプロセスに提供します。
• EDV – Exascale Direct Volume – ExascaleのブロックストレージをExadataコンピュートノード上でRAWブロック・デバイスとして公開します。
• BSW – Block Store Worker – 主にブロック・ストア・クライアントからのリクエストに対応し、その結果としてストレージサーバーへのI/O処理を実行します。

Oracle Exadata System Softwareは、すべてのデータベースおよびストレージ・サーバー上で実行され、Oracle DatabaseがExadataのハードウェアおよびネットワーク機能のあらゆる側面を活用できるようにします。

各Extreme FlashおよびHigh Capacity Storage Serverには、Oracle Linuxオペレーティングシステムに加え、以下のプロセスやライブラリが含まれています。

• MS – Exadata System Software Management Server – Exadata Storage Serverの管理のための主要なインターフェースで、ハードウェアとソフトウェアの監視、メトリック収集、アラート通知、およびコマンドラインインターフェース（CELLCLI）を含みます。
• RS – Exadata System Software Restart Server– MSプロセスを監視し、必要に応じてMSプロセスを再起動します。
• CELLSRV – Exadata Cell Server – Storage Serverが提供するサービスの大部分を担うExadata System Softwareの中核コンポーネントです。SQLオフロード、I/Oリソース管理（IORM）、Exadata RDMAメモリ（XRMEM）、フラッシュ・キャッシュ階層化、ストレージ索引の作成と管理などを含みます。
• IORM – I/Oリソース・マネージャ – CELLSRVプロセスのサブプロセスです。複数のデータベースが同じI/Oリソースを共有できるようにし、同じインフラストラクチャ上のデータベースがI/O帯域幅を独占して他のデータベースのパフォーマンスを低下させないようにします。
• CELLOFLSRVn – セル・オフロード・サーバー – バージョン固有のストレージ・オフロード機能を提供する、Cell Server プロセスのサブプロセスです。Oracle Databaseの各バージョンでは、関連付けられたバージョン固有のCELLOFLSRVプロセスが使用されます。
• EGS – Exascale Global Services – Exascaleシステムの中核となる基盤を提供します。すべてのExascaleクラスタには5つのEGSインスタンスが含まれており、それぞれがストレージサーバー上で稼働します。
• ERS – Exascale RESTful Services – Exascaleの管理操作のための管理エンドポイントを提供します。
• EDS – Exascale Data Services – ファイルおよびボールトのメタデータを管理するExascaleソフトウェアサービスの総称です。
  • SYSEDS – System Vault Manager Service – Exascaleボールトのメタデータを提供・管理します。
  • USREDS – User Vault Manager Service – Exascaleボールト内のファイルのメタデータを提供・管理します。
• BSM – Block Store Manager – Exascaleブロックストレージのメタデータを提供・管理します。
• BSW – Block Store Worker – 主にブロック・ストア・クライアントからのリクエストに対応し、その結果としてストレージサーバーへのI/O処理を実行します。
• IFD – Instant Failure Detection – ストレージサーバーの障害を迅速に検出し対応するための専用軽量サービスです。