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、ソフトウェアを含む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 Databaseを実行するための理想的なプラットフォームとして独自に設計されたOracle Exadataにより、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、最先端のハードウェアと専用のソフトウェアにより、最高のデータベース・パフォーマンスを実現します。

各データベース・サーバーは、Closトポロジで他のデータベース・サーバーやストレージ・サーバーに直接接続され、コンポーネント間のホップ数が最小限に抑えられます。

Remote Direct Memory Access（RDMA）は、Exadataのアーキテクチャに不可欠なコンポーネントです。これはすべての世代のハードウェア、Oracle Database、Exadata System Softwareリリースで強化されています。RDMAによって、どちらのマシン上のOSやネットワーク・スタックともやり取りする必要なしに、あるサーバーから別のサーバー上のメモリ構造とやり取りをすることができます。各データベース・サーバーとストレージ・サーバーには、RDMA対応のネットワーク・カードが搭載されており、リモート・メモリとの間で読取り/書込みを直接行うことができ、余分なコピーやバッファリングは必要ありません。RDMAは、Real Application Clustersインスタンス間の通信を最適化するために、Exadata上で実行するOracle Databaseによっても使用されています。

Exadataのアーキテクチャの基本は、モジュール化された共有のスマート・ストレージです。各ストレージ・サーバーは、独立してデータを解釈し、処理することができます。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。代わりに、グラフィックス・カードが画像処理集中型ワークロードの処理を加速するのと同様の方法で、データベース処理集中型ワークロードの処理を加速させます。Exadata System Softwareは、従来のストレージのどのようなボトルネックもなしに、Exadata Storage Serverからその比類ないパフォーマンスを引き出します。ディスクからExadata Smart Flash Cacheおよびパーシステント・メモリ・データ・アクセラレータへのデータの自動キャッシュにより（高速で待機時間の短いストレージ・メディアへのデータのマルチレベル階層化）、驚異的なパフォーマンスを実現します。各ストレージ・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・メモリとパーシステント・メモリを複数のデータベース・ワークロード間で効果的に共有することができます。ディスクからフラッシュ・メモリやパーシステント・メモリにデータを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利点をすべてのワークロードで利用して実現できます。

Oracle Exadataは、データベース・サーバー、ストレージ・サーバー、高速で待機時間の短いネットワーク・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の組合せによって、Real Application Clusters（RAC）という、Oracle Databaseのシェアード・エブリシング・アーキテクチャのニーズに対応します。

Exadata Database Server上で実行するOracle Databaseは、専用プロトコルの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・サーバーのSmart IO操作を指示するために使用されます。Smart IOには、Smart Scan（SQLオフロード）、Fast File Initialization、RMAN Incremental Backup Offloadが含まれています。Exadataは基本的に、数百～数千テラバイトにもなり得る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・サーバーに処理をプッシュする"ファンクション・シップ"を行うことができます。ストレージ・サーバーがSmart IOの実行要求を受け取ると、Exadata System SoftwareはiDBメッセージを解凍し、I/O要求（ストレージ・サーバー上でOracle Databaseコードの一部を実行するなど）をローカルに実行および処理し、それから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、最終処理（集約など）を行います。

iDBを使用してバックアップや分析クエリーなどI/Oの多い処理をストレージ・サーバーにオフロードする場合、ExadataはOLTPワークロード用に高速RDMA over Converged Ethernetネットワーク・ファブリックも活用します。大容量のExadata Storage Serverは、パーシステント・メモリ、NVMe Flash Drive、および従来型のハード・ディスクを搭載しています。Exadata System Softwareは、受信ワークロードに応じて、データを自動的にフラッシュ・メモリとパーシステント・メモリにキャッシュします。この自動的に管理されるキャッシュ戦略により、あらゆるI/Oリクエストに最適なデバイスが使用されるようになります。

たとえば、Incremental Fast BackupはExadata Storage Server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にはほとんど使用されることがないと認識しており、そのデータはフラッシュ・メモリにもパーシステント・メモリにもキャッシュされません。同時に、ストレージ・サーバーは、OLTPワークロードのデータベース読取り/書込み要求を満たすために、フラッシュ・メモリとパーシステント・メモリ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、OLTPや分析のワークロードをより高速に実行し、個々のデータベースに対してより効率的にリソースを使用できます。また、高度なデータベース統合も可能です。

Oracle DatabaseとExadataは一緒に開発されています。そのため、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。OLTPデータベースのワークロードは、このような共同開発の良い例です。前述のとおり、Exadata Storage Serverにはパーシステント・メモリが搭載されており、RDMA over Converged Ethernet（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ワークロードは通常、ごくわずかな量のデータ（1行～数行）しかアクセスしたり変更したりしないため、このデータをパーシステント・メモリのような高速デバイスにキャッシュすることで、データの読取り/書込み速度を最速化できます。Exadataはスケールアウト型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、このパーシステント・メモリをストレージ・サーバーに配置することで、すべてのデータベース・インスタンスがこの最先端技術の恩恵を受けられるようになります。

Oracle Exadata System Softwareは、すべてのデータベース・サーバーとストレージ・サーバー上で動作します。これによってOracle Databaseは、Exadataのハードウェア機能とネットワーク機能をあらゆる側面から活用できるようになります。

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を含む）、Oracle Databaseソフトウェアとインスタンスに加え、以下のプロセスとライブラリがあります。

• MS - Exadata System Software Management Server - Exadata Database Serverを管理するための主要なインタフェースであり、ハードウェアとソフトウェアの監視、メトリックの収集、アラート、コマンドライン・インタフェース（DMBCLI）などがあります。
• RS - Exadata System Software Restart Server - MSプロセスを監視し、必要に応じて再起動します。
• diskmon.bin - 各Oracle DatabaseとASMインスタンスのDSKMプロセスを監視し、それに状態情報を伝播する、親diskmonプロセス。データの整合性を保護するためにI/Oフェンシングを実行します。
• DSKM - diskmon子プロセス。各データベース（およびASM）インスタンスでのバックグラウンド・プロセス。
• libcell - これはOracle DatabaseとOracle Grid InfrastructureにリンクされたExadata固有のライブラリで、OracleはiDBコマンドおよびRDMAを使用してExadata Storage Serversと通信できます。

Oracle Exadata System Softwareは、すべてのデータベース・サーバーとストレージ・サーバー上で動作します。これによってOracle Databaseは、Exadataのハードウェア機能とネットワーク機能をあらゆる側面から活用できるようになります。

Extreme Flash Storage Server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、以下のプロセスとライブラリがあります。

• MS - Exadata System Software Management Server - Exadata Storage Serverを管理するための主要なインタフェースであり、ハードウェアとソフトウェアの監視、メトリックの収集、アラート、コマンドライン・インタフェース（CELLCLI）などがあります。
• RS - Exadata System Software Restart Server - MSプロセスを監視し、必要に応じて再起動します。
• CELLSRV - Exadata Cell Server - Exadata System Softwareのコア・コンポーネントであり、SQLオフロード、I/Oリソース管理、パーシステント・メモリとフラッシュ・キャッシュの階層化、ストレージ索引の作成と保守など、ストレージ・サーバーが提供するサービスの大半の役割を担います。
• IORM - I/Oリソース・マネージャ - CELLSRVプロセスのサブプロセス。複数のデータベース（非CDBおよびプラガブル）が同じ共有I/Oリソースを共有できるようにする役割を担い、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 - Cell Offload Server - Cell Serverプロセスのサブプロセスであり、バージョン固有のストレージ・オフロード機能を提供します。Oracle Databaseの各バージョンでは、関連するバージョン固有のCELLOFLSRVプロセスが使用されます。

* Exadata System SoftwareはExtended Storage Server上にも存在していますが、Exadata System Softwareライセンスがないと、SQLオフロードやその他の機能は利用できません。