Что такое Oracle и зачем он нужен?

Содержание

• Что такое Oracle Database простыми словами
     Версии и редакции программного продукта
     Oracle Database в России: аналоги и ограничения
• Ключевые архитектурные компоненты Oracle
     Глобальная область памяти и структуры памяти
     Файлы базы данных
     Процессы (потоки)
• Как работает Oracle: принципы обработки запроса
• Главные технологии и уникальные возможности Oracle
• Для каких задач и отраслей нужна Oracle Database
• Преимущества Oracle
• Недостатки Oracle
• Сравнение Oracle с другими СУБД (PostgreSQL, MySQL, MS SQL)
• Заключение: будущее Oracle Database

СУБД Oracle Database (Oracle RDBMS, Oracle Autonomous Database) — коммерческая система управления базами данных. Доступна в нескольких редакциях в зависимости от сценариев разработки и развертывания приложений. Считается первой коммерчески доступной РСУБД, использующей язык запросов SQL: система Oracle V2 (версия 2)¹ представлена в 1979 году.

Oracle Database — это объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД). Она нужна для создания баз данных и управления ими. Позволяет наполнять БД, редактировать и удалять информацию, а также делать многое другое.

ОРСУБД Oracle RDBMS (Relational Database Management System):

• имеет клиент-серверную архитектуру, связь между клиентом и сервером обеспечивается при помощи компонента SQL *Net;

• поставляется в облаке (cloud), на сервера заказчика (on-prem) или по гибридной модели;

• поддерживает и объектно-ориентированную, и реляционную модель организации данных;

• работает с языком запросов Structured Query Language и собственным процедурным расширением — PL/SQL (Procedural Language / Structured Query Language);

• подходит для высоконагруженных сервисов и бизнес-приложений (банки, логистика, страхование, ретейл, телеком, промышленность и производство);

• совместима с аппаратными платформами Linux, Windows, Mac OS X Server и иными.

Как и другое корпоративное ПО, ОРСУБД поставляется в нескольких версиях и редакциях:

• бесплатная Oracle Database Express Edition (XE) для учёбы и ознакомления с функциональностью;

• коммерческая версия Oracle Database Standard Edition 2 (SE2) — с Oracle Database 12c Release 1 (12.1.0.2), (для 12.1.0.1 и ранее — Standard Edition One и Standard Edition);

• корпоративные решения Oracle Enterprise Edition (EE) с расширенной функциональностью;

• однопользовательская Personal Edition на платформах Linux, Windows.

ОРСУБД разрабатывается и поддерживается иностранной компанией Oracle Corporation, зарегистрированной в США. Зависимость от зарубежных систем делает российский бизнес уязвимым:

• сложности с лицензиями;

• привязка пользователя к одному поставщику (вендору);

• требования российского законодательства.

Методические рекомендации Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций² предписывают переход на отечественные СУБД к 1 января 2026 года. В качестве альтернативы зарубежному ПО рассматривают Platform V Pangolin. Это специальная сборка PostgreSQL корпоративного уровня, содержащая более 80 доработок для повышения отказоустойчивости, производительности, безопасности и удобства сопровождения.

Platform V Pangolin работает в высоконагруженных системах Сбера³, имеет сертификат ФСТЭК по 4-му уровня доверия, соответствует требованиям ЗОКИИ, включена в реестр российского ПО, разрабатывается с 2019 года. Позволяет мигрировать с Oracle, MS SQL, PostgreSQL. В частности, миграция базы данных Oracle на Pangolin возможна с помощью утилиты ora2pg.

СУБД создавали как максимально портируемую — доступную и работающую на разных видах платформ.

Компоненты архитектуры зарубежной ОРСУБД:

• файлы: образуют БД и поддерживают экземпляр;

• структуры памяти: глобальная область и входящие в неё пулы;

• потоки (процессы): фоновые, подчинённые, серверные.

При рассмотрении архитектуры ОРСУБД важно учитывать физические и логические сущности:

• база данных: набор файлов ОС (физическая сущность);

• экземпляр (инстанс): ПО, набор процессов, глобальная область SGA, память сервера (логическая сущность).

Пользователь не может обратиться к базе данных напрямую: только через экземпляр.

Авторы книги «Oracle 11g. Основы»⁴ Рик Гринвальд, Роберт Стаковьяк и Джонатан Стерн сравнивали экземпляр с мостом к БД, а саму базу данных — с островом. Автомобиль попадает на остров через мост. Если мост перекрыт, то попасть на остров нельзя.

Аналогично: когда экземпляр запущен и работает, то данные могут попадать в БД и уходить из базы. Как только экземпляр останавливается, пользователь не может получить доступ к БД (даже если физически она продолжает существовать). Конкретный экземпляр обслуживает запросы к одной выбранной базе данных в каждый момент времени. Это важно для безопасности и целостности информации.

Системная глобальная область — часть общей памяти, разделяемой серверными процессами. После запуска экземпляр занимает место в памяти ОС. Этот объём памяти в инициализационном файле определяет компонент системной области. После остановки экземпляра память, которую использовала глобальная область, возвращается операционной системе.

Системная область SGA содержит внутренние структуры. Процессам нужен доступ к ним, чтобы:

• кешировать данные с диска;

• хранить планы выполнения запросов;

• кешировать данные повторного выполнения перед записью.

Глобальная область памяти SGA включает несколько структур. Среди них есть обязательные и необязательные. Вторые используются опционально в зависимости от проекта.

Разработчик может управлять областью SGA: выполнять калибровку и изменять требования к памяти активного рабочего экземпляра. Можно взять память у разделенного пула и увеличить выделенную буферному кешу, выполнить задание и вернуть изначальное распределение памяти.

БД включает табличные пространства (tablespace) — логические контейнеры, которые группируют файлы данных. Таблицы и прочие объекты базы данных логически располагаются внутри табличных пространств, но физически хранятся в файлах данных.

Типы файлов в зарубежной ОРСУБД:

• файлы данных;

• управляющие;

• журналы;

• архивные журналы;

• файлы резервных копий (RMAN, Recovery Manager) и другие.

Доступны трассировочные файлы (Trace File) и парольные (Password File). Они не относятся к обязательным и используются в зависимости от проекта.

ОРСУБД поддерживает и другие типы файлов. Среди них:

• bak, dbf (образы), файлы в FAST_RECOVERY_AREA — для резервного копирования и восстановления;

• pks, pkb (пакеты) или fnc, prc (функции, процедуры) — для запросов PL/SQL;

• xml — для хранения и обмена данными, а также иные.

Внутри файлов можно хранить строковые и числовые форматы, дата/время, большие объекты LOB (Large Object) и прочие.

Чтобы экземпляр БД работал, нужны процессы. Они управляют:

• памятью;

• записью в БД или журналы;

• вводом-выводом;

• очередями;

• хранением;

• восстановлением и другими критическими операциями.

В ОРСУБД Oracle Database используют три типа процессов.

СУБД Oracle основана на клиент-серверной модели. В ней:

• Клиент отправляет запрос. Запрос проходит этапы парсинга, семантического анализа, оптимизации (план выполнения из кеша или построение нового).

• Сервер выполняет запрос и возвращает результат. Для этого использует кеш запросов и управляет данными через экземпляры с процессами и глобальной памятью SGA.

Этапы обработки запроса, отправленного клиентом:

1. Синтаксический анализ (парсинг, parsing). Проверка правильности написания команды на языке структурированных запросов.

2. Семантический анализ. Оценка существования объектов (таблиц, столбцов) и прав доступа.

3. Кэширование. Проверка, есть ли готовый план выполнения запроса в кеше разобранных запросов Library Cache. Если есть, используется он. Если нет, строится новый план запросов.

4. Трансформация. Переписывание запроса с помощью эвристических правил.

5. Оптимизация (запроса Cost-Based Optimizer, CBO). Выбор оптимального плана выполнения (с наименьшей «стоимостью»).

6. Выполнение. Сервер выполняет выбранный план.

7. Кэширование плана запросов. Система сохраняет новый план в Library Cache для будущих запросов.

Для отображения плана запросов и анализа эффективности используют встроенные инструменты:

• EXPLAIN PLAN FOR (или DBMS_XPLAN.EXPLAIN_PLAN) — построить план и записать в системную таблицу PLAN_TABLE;

• DBMS_XPLAN.DISPLAY() — прочитать данные из таблицы и отобразить в удобном формате.

Функция DBMS_XPLAN.DISPLAY() отображает ожидаемое и фактическое количество строк, количество логический и физических чтений, информацию о потреблении памяти и другие сведения.

ОРСУБД поддерживает возможности:

• управление многоверсионным параллелизмом MVCC (MultiVersion Concurrency Control);

• работа с объектными типами (объектно-ориентированный подход);

• система очередей Advanced Queuing;

• запрос прошлых данных Flashback Query.

Программный продукт используют для обработки онлайн-транзакций OLTP (online transaction processing), хранилищ данных DW (data warehousing).

Резервное копирование и восстановление:

• программа Recovery Manager, в версии Enterprise Edition — инкрементальное резервное копирование / восстановление;

• решение для бэкапов Oracle Secure Backup.

Доступность базы данных:

• секционирование (партиционирование, partitioning);

• компонент Data Guard для перехвата управления при отказе;

• подсистема Fail Safe для восстановления после катастрофического сбоя;

• технология Real Application Clusters (RAC) для развёртывания нескольких экземпляров в кластере;

• подсистема расслоения и зеркалирования данных Automated Storage Management.

Безопасность:

• шифрование с Advanced Security Option (ранее — Advanced Networking Option, ANO);

• работа с доступами и привилегиями с Label Security Option;

• аудит с инструментом Audit Vault Server.

Инструменты разработки:

• программа для разработки Oracle JDeveloper;

• инструмент Oracle SQL Developer для соединения с базой данных;

• решение Oracle Forms Developer для создания приложений и диаграмм на основе форм.

Предусмотрены инструменты для установления соединения с БД, обработки распределенных запросов и транзакций, повышения производительности, организации хранилищ.

Система управления базами данных Oracle Database используется в сферах, где важно обрабатывать большой объём информации, обеспечивая производительность и высокую надёжность.

В корпоративной среде решения Oracle используются в ИТ-системах:

• управления ИТ-активами компании (ITAM, IT Asset Management);

• планирования ресурсов предприятия ERP (Enterprise Resource Planning);

• организации эксплуатации зданий CAFM (Computer-Aided Facility Management);

• планирования технического обслуживания и ремонта CMMS (Computerized Maintenance Management System)

• взаимоотношений с клиентами CRM (Customer Relationship Management).

Oracle предоставляет ИТ-решения для отдельных сфер. Например, Oracle Financial Crime and Compliance Management Cloud Service (FCCM Cloud Service)⁵ — пакет облачных программ для отслеживания подозрительных транзакций и борьбы с преступлениями в сфере финансов.

Система управления базами данных Oracle известна с 1970-х годов. Это зрелый коммерческий продукт для средних компаний и крупного бизнеса.

Плюсы внедрения ОРСУБД:

• надёжность и отказоустойчивость, ориентация на работу в условиях высоконагруженных систем и крупного бизнеса;

• мультимодальность, работа с реляционными данными, JSON, XML, графами и другими;

• безопасность с передовыми методами шифрования, системами привилегий и доступов;

• выбор модели развёртывания (локально, в облаке, гибридная модель), автоматизация и минимальное администрирование с Autonomous Database.

Важно учитывать минусы системы управления базами данных Oracle:

• сложность доступа для российских компаний из-за регуляторных ограничений и санкционного давления;

• стоимость лицензии за один процессор для Oracle Database Standard Edition 2 (SE 2) может исчисляться миллионами рублей, зависит от модели лицензирования;

• затраты на техническую поддержку (около 22% от стоимости лицензии), услуги внедрения и настройки;

• требования к администраторам баз данных и разработчикам, сертификация специалистов платная;

• привязка к поставщику (вендор-лок), зависимость от политики лицензирования компании;

• расходы на инфраструктуру, требования к ресурсам и мощностям.

На международном рынке коммерческих РСУБД программный продукт конкурирует с IBM Db 2 и Microsoft SQL Server. В облачной среде — с AWS (Amazon Web Services), Microsoft Azure и Google Cloud Platform. Важно, что компании часто выбирают инструменты на базе технологии открытого программного обеспечения — PostgreSQL, MongoDB, Couchbase, Neo 4j, ArangoDB.

В России с 2022 года наблюдается устойчивый спрос на импортозамещение⁶ западного программного обеспечения. Один из вариантов — миграция с иностранного ПО на отечественное ИТ-решение Platform V Pangolin DB.

Platform V Pangolin — высокопроизводительная РСУБД, которая поддерживает миграцию с зарубежных систем Oracle, MS SQL, PostgreSQL. Входит в портфель решений Platform V с доступностью до 99,9%, обрабатывает до 6000 операций в секунду, обеспечивает горизонтальное и вертикальное масштабирование. Признана СУБД года для корпоративного сегмента по версии CNews Awards.⁷

По данным DB-Engines, ОРСУБД возглавляет рейтинг популярности СУБД. За лидером следуют MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL и MongoDB. Вендор развивает программные продукты с учётом тенденций рынка: миграция в облака, искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение, автоматизация и минимизация человеческого труда.

• Компания-разработчик инвестирует средства в облачные технологии. Пользователям доступна платформа Oracle Cloud Infrastructure (OCI): здесь предоставляются готовые решения для бизнеса. Например, корпоративное ИТ-решение Oracle ERP Cloud для управления ресурсами организации или CX Cloud для взаимодействия с клиентами.

• Поставщик развивает направления машинного обучения и ИИ. В 2024 представлена версия 23ai, а 2025 году вышла 26ai: они поддерживают мультимодальность и встроенные возможности искусственного интеллекта.

Корпорация предлагает автономные БД (Autonomous Database). Они уменьшают участие человека в работе с данными.

Важно, что в рамках импортозамещения в России государственные корпорации, крупный и средний бизнес переходят с иностранного ПО на отечественное. В частности, на Platform V Pangolin с графическим интерфейсом Platform V Kintsugi для управления и разработки (аналог Oracle Enterprise Manager).

Оставьте заявку на сайте или по электронной почте platformv@sbertech.ru, чтобы протестировать возможности Platform V Pangolin (бесплатно на срок до трёх месяцев).

Источники:

1. Brief History of Oracle Database.

2. Методические рекомендации по цифровой трансформации государственных корпораций и компаний с государственным участием (утв. Министерством цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации 12 января 2024 г.).

3. Переход Сбера на новую базу данных – Platform V Pangolin.

4. Гринвальд Р., Стаковьяк Р., Стерн Дж. Oracle 11g. Основы; 4-е издание. —Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2009. — 464 с.

5. Financial Crime and Compliance Management Cloud Service.

6. СУБД (рынок России).

7. Platform V Pangolin ­признана СУБД года для корпоративного сегмента.