P R E F Á C I O A UNIÃO FAZ A FORÇA

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1 P R E F Á C I O G de grid. Fazer mais com menos. Essa é a grande promessa por trás da Grid Computing, a nova arquitetura de aplicativos desenvolvida pela Oracle. Lançada oficialmente no Brasil em 20 de novembro de 2003, com a apresentação da família de produtos 10g que compreende o Oracle Database 10g, o Oracle Enterprise Manager 10g e o Oracle Application Server 10g, a Grid Computing é a grande aposta da Oracle. A força da geração de soluções Oracle 10g reside exatamente na proposta simples que norteia sua tecnologia: ela prevê que o gerenciamento dos recursos de rede seja feito de tal maneira que o processamento e o armazenamento de dados possam ser realocados rápida e automaticamente dentro de uma malha corporativa, conforme as demandas de cada área da organização. Tudo de forma dinâmica, automática e transparente ao usuário. Simples assim. Essa simplicidade, no entanto, pressupõe alguns elementos que levaram décadas para estar disponíveis no mercado: redes de alta velocidade, clustering avançados, o amadurecimento do gerenciamento de sistemas corporativos e a gradual adoção por equipamentos padrão, ao lado da massificação do uso de servidores blade de preço baixo. Embora muitos dos conceitos da Grid Computing estejam no mercado há anos, somente agora foi possível fazer o uso integrado e funcional de todos esses conceitos e tecnologias. A UNIÃO FAZ A FORÇA Na prática, a Grid Computing, ou, em bom português, a computação em malha, integra um número variável de máquinas capazes de atuar como um só equipamento. Ela consolida virtualmente por meio de uma camada de software os servidores e os sistemas de armazenamento em um único pool de recursos. Uma das conseqüências dessa característica é que o processamento de aplicativos passa a ser distribuído por toda a rede de maneira dinâmica. A carga de trabalho é balanceada automaticamente em função da ociosidade e capacidade de recursos existentes, evitando o desperdício e a subutilização dos equipamentos. Com isso, o novo modelo elimina as ilhas de computação, pois permite que se monitore o uso de muitos servidores pequenos, que passam a atuar como uma única máquina de grande porte para executar aplicativos padrão. A família 10g lança um novo paradigma em tecnologia da informação, o qual eliminará o uso ineficiente dos recursos de informática. Com essa tecnologia, custosas infra-estruturas tecnológicas que possuam servidores com capacidade subexplorada em boa parte do tempo,

2 VI Oracle 10g Editora Thomson apenas para comportar picos de demanda, não farão mais qualquer sentido. Entre os principais benefícios do Grid Computing estão melhoria de performance, facilidade de expansão do sistema, tolerância às falhas (os recursos são reunidos em cluster com processamento espelhado) e automação do gerenciamento de recursos. MUITO ALÉM DE UM CLUSTER Embora o conceito de Grid Computing possa se confundir com o conceito de cluster, existem diferenças. Um cluster é uma das tecnologias utilizadas para criar uma infra-estrutura de grid. Clusters simples possuem recursos estáticos usados por aplicativos predefinidos por alguns usuários. As grids, ao contrário, vão muito além: podem ser constituídas por vários clusters. Na prática, grids são pools dinâmicos, nos quais os recursos diversos, de configurações distintas, podem ser compartilhados entre vários usuários, no processamento de muitos aplicativos. Em uma grid não é obrigatório que todos os servidores estejam executando o mesmo conjunto de aplicativos. Ao contrário, nessa nova arquitetura, os aplicativos podem ser migrados entre os servidores, conforme a necessidade da empresa. Isso resulta em um sistema extremamente dinâmico, capaz de redistribuir a carga de trabalho do processamento de aplicativos e o armazenamento de dados entre os equipamentos automaticamente, conforme a situação, otimizando de modo contínuo a utilização dos recursos disponíveis. Ele evita, ainda, que haja a sobrecarga em um determinado servidor ou sistema de armazenamento. INOVAÇÕES DA GRID COMPUTING Existem quatro grandes áreas de inovação que se combinam em uma grid. A primeira diz respeito à padronização dos equipamentos. Essa arquitetura foi pensada para servidores de baixo custo, baseados em processadores Itanium, servidores blade rodando sobre Linux, assim como para sistemas de armazenamento modular, de alta densidade, também de baixo custo. A segunda grande inovação é a consolidação e a virtualização de clusters de servidores, compartilhados em um ou mais datacenters. Também a automação das tarefas de gerenciamento do dia-a-dia é uma contribuição que a arquitetura em grid traz às corporações. Essa terceira tendência possibilita que um único profissional controle, simultaneamente, até centenas de servidores em clusters, reduzindo radicalmente os custos de administração e suporte da tecnologia da informação (TI). Por fim, vale ressaltar uma quarta novidade prevista na Grid Computing: a habilitação de serviços de infra-estrutura e de aplicativos. Ou, em outras palavras, uma interface padrão gerencia várias camadas de software que compõem o sistema. Dentre os benefícios resultantes dessa interface centralizada está, por exemplo, a possibilidade de se fazer o gerenciamento de identidades dos usuários de um conjunto diversificado de serviços em um mesmo ponto, ainda que sejam milhares e milhares de pessoas no sistema. Com um serviço no cerne da arquitetura apoiando todos os aplicativos de uma grid, o gerenciamento de identidades, por exemplo, permite que um usuário faça seu login uma única vez em vez de perder seu tempo

3 Prefácio Ramalho VII tentando recordar senhas novas a cada aplicativo que desejar acessar e tenha acesso a todas as aplicações a que esteja previamente autorizado, de maneira segura. O modelo, desde seu projeto, prevê a tolerância a falhas, pois os recursos de cluster oferecem redundância l ao sistema. Com isso, as falhas de hardware e de software, assim como os erros do operador, são absorvidas sem downtime. Nesse sentido, a infra-estrutura é muito mais segura do que qualquer outra arquitetura de rede conhecida. NOVA GERAÇÃO ORACLE Os produtos Oracle lançados no Brasil em novembro de 2003 são os primeiros do mercado a ser totalmente desenvolvidos para a Grid Computing. O banco de dados, ou Oracle Database 10g, permite o balanceamento da carga de processamento entre os diversos servidores que compõem o pool de equipamentos formados pela malha do sistema corporativo. Essa característica garante um melhor processamento das aplicações e maior segurança contra as falhas do sistema. Também facilita uma rápida expansão do pool, com novos servidores, que podem ser acrescentados conforme a demanda. Já o Oracle Enterprise Manager 10g é o primeiro software do setor desenhado para administrar as grids corporativas proporcionando uma visão completa da infra-estrutura tecnológica de uma empresa. Por meio de uma única interface, permite o gerenciamento integrado de todas as camadas de software que compõem a arquitetura: banco de dados, sistema de armazenamento e servidor de aplicações. Por fim, o Oracle Application Server 10g permite um processamento colaborativo com outros servidores de aplicação que compõem o pool. Oferece, ainda, total interação da malha tecnológica corporativa, ao simplificar a administração das aplicações executadas em grid, a exemplo de sistemas de ERP, Supply Chain, Business Inteligence, gerenciamento de identidades, servidor J2EE, portal corporativo e web services. MUDANÇA SUAVE, SOB MEDIDA Ainda que a arquitetura seja totalmente nova, as empresas poderão utilizar os mesmos aplicativos de sempre, migrando sua infra-estrutura para o Grid Computing à medida que for necessário. Não há a necessidade de customização ou alteração do código existente para que as soluções rodem sobre uma grid. Os aplicativos que terão o maior benefício da nova família 10g serão ERPs (softwares integrados de gestão empresarial), CRMs (relacionamento com o cliente), BIs (inteligência em negócios) e demais soluções corporativas já existentes nas organizações. Uma grid pode ser implementada somente na camada do servidor de aplicações, ou apenas na camada do servidor do banco de dados. No quesito de segurança, a família 10g trouxe uma série de características que a tornam especialmente atraente: as funcionalidades para a classificação de informações, auditoria, gerenciamento e validação de grandes comunidades de usuários são apenas algumas delas. No coração de toda essa tecnologia está o banco de dados Oracle 10g. Neste livro buscamos introduzir o leitor ao banco de dados de forma gradativa e tendo em mente

4 VIII Oracle 10g Editora Thomson o desenvolvedor e DBA iniciantes que precisam ter uma visão geral dos recursos de desenvolvimento e administração do banco. Ideal para um primeiro contato com a tecnologia Oracle de banco de dados, o livro é composto por 25 capítulos e repleto de exemplos práticos que ajudarão ao leitor aplicar imediatamente os conceitos apresentados. Fique à vontade para enviar suas críticas e sugestões pelo site ou pelo jose.antonio@ramalho.com.br.

5 S U M Á R I O 1. Introdução ao Oracle Server 1 Estrutura do banco de dados 1 Estrutura física do banco de dados 1 Estrutura lógica do banco de dados 2 Uma instância Oracle 2 Estrutura de bancos de dados e gerenciamento de espaço 3 Estruturas lógicas de um banco de dados 3 Blocos de dados, extensões e segmentos 4 Estruturas físicas de banco de dados 5 Estruturas de memória e processos 7 Estruturas de memória 8 Arquitetura de processo 9 A interface de programa 13 Um exemplo de como o Oracle funciona 13 O modelo relacional de objeto para o gerenciamento de banco de dados 14 O modelo relacional 14 O modelo relacional de objeto 15 Esquemas e objetos de esquema 15 O dicionário de dados 19 Arquitetura de cliente/servidor: processamento distribuído 19 O cliente 19 O servidor 20 Oracle Net 20 Como funciona o Oracle Net 21 Bancos de dados distribuídos 22 Replicação de tabela 23 Oracle Real Application Clusters 23 Segurança do banco de dados 24 Mecanismos de segurança 25 Backup e recuperação do banco de dados 29 Tipos de falhas 29

6 X Oracle 10g Editora Thomson Estruturas usadas na recuperação 30 Acesso aos dados 32 Declarações SQL 33 Declarações Data Definition Language (DDL) 34 Declarações Data Manipulation Language (DML) 34 Transações 34 Transações committing e rolling back 35 Savepoints 36 Flashback Query 36 PL/SQL 36 Procedimentos e funções 37 Pacotes 37 Triggers de banco de dados 37 Métodos 38 Integridade de dados Schema Objects 41 Tabelas 42 Tabelas aninhadas 43 Tabelas temporárias 43 Tabelas externas 44 Visões 44 Funcionamento de uma visão 45 Visões do tipo Join 45 Seqüências 45 Sinônimos 45 Índices 46 Clusters 47 Hash clusters 47 Stored procedures e funções 48 Packages 48 Triggers 49 Roles 50 Database links 50 SnapShots 50 Usuários 51 Dimensions Tablespaces, Datafiles e Control Files 53 Databases, tablespaces e datafiles 53

7 Sumário Ramalho XI Tablespaces 54 Tablespace System 54 Criando diversos tablespaces 54 Undo Tablespaces 56 Datafiles 56 Control Files Data Blocks, Extents e Segments 59 Data Blocks 60 Compreendendo PCTFREE, PCTUSED e Row Chaining 60 Extents 62 Segments Dicionário de Dados 65 A estrutura do dicionário de dados 65 Visões do tipo USER 66 Visões do tipo ALL 66 Visões do tipo DBA 66 A tabela dual 66 All_Users 67 User_Trigger_Cols 67 Dba_Catalog SQL*Plus 75 O SQL*Plus 75 Carregando o programa 75 Os menus 78 O menu File (Arquivo) 78 O menu Edit (Editar) 79 O menu Search (Procurar) 79 O menu Options (Opções) 79 O comando SET 81 Comandos do SQL*Plus 82 Editando a linha de comando 84 Corrigindo erros 85 Alterando uma linha 85 Adicionando uma nova linha 86 Adicionando texto ao final de uma linha 87 Excluindo linhas 88

8 XII Oracle 10g Editora Thomson O comando DESCRIBE 88 Formatando colunas 89 Trocando cabeçalhos 89 Formatando colunas numéricas 91 Copiando atributos de colunas 92 Exibindo os atributos de uma coluna 92 Desativando temporariamente os atributos da coluna 93 Salvando comandos em disco 93 O comando INPUT 94 Recuperando arquivos de comando 95 Executando comandos para arquivos 96 Usando o editor padrão 96 Acessando o banco de dados 97 O isql*plus 98 isql*plus Workspace 98 Os botões de controle 99 Clear (Limpar) 99 Execute (Executar) 99 Load Script (Carregar Script) 99 Save Script (Salvar Script) 100 Cancel (Cancelar) 100 Digitando comandos na área de entrada 101 Histórico 101 Logout 102 Variáveis de substituição 102 Preferências SQL Básico 107 O Oracle e a linguagem SQL 107 SQL essencial 107 Oracle 10 datatypes 114 Sinônimos 115 XML Type 119 Expressões e operadores 119 Funções 122 O comando INSERT 125 O comando UPDATE 127 O comando DELETE 128 Transações 129

9 Sumário Ramalho XIII 8. Integridade de Dados 133 Tipos de integridade 134 Integrity constraints 135 Triggers 135 Compreendendo constraints 136 Primary keys Criação e Manutenção de Tabelas 141 Planejando antes de criar a tabela 141 O comando CREATE TABLE 142 Criando uma tabela com o conteúdo de outra 150 Alternando o processamento de queries por meio da adição de Parallel 151 Modificação de tabelas 151 Exemplo de desabilitação de constraints 151 Ativando a validação de uma constraint 152 Modificando uma coluna Índices 161 Tipos de índices 162 Quando criar os índices? 163 Índices e chaves 163 Armazenamento dos índices 163 A estrutura interna dos índices 164 Índices simples e compostos 165 Criando índices com constraints 165 Criando índices com o comando CREATE INDEX 165 Criando um índice baseado em função 168 Criando um índice usando key-compressed 169 Alteração de um índice 169 Recriando um índice 170 Obtendo informações sobre os índices 170 Eliminando um índice 173 Reverse Key Indexes Seqüências 175 Pseudocolunas 176 Criando uma seqüência 177 Outras pseudocolunas 182

10 XIV Oracle 10g Editora Thomson 12. Visões 185 Funcionamento de uma visão 185 Vantagens de usar uma visão 185 Restrições no uso de uma visão 186 Propriedades e privilégios de uma visão 186 Criando uma visão 186 Usando o comando SELECT em uma visão 190 Substituição de uma visão 193 Visualizando as definições da visão 194 Visões materializadas Usuários, Privilégios e Papéis 197 Usuários 197 Privilégios 197 Papéis 200 O comando CREATE USER 202 O comando GRANT 204 Criando um novo papel 209 Revogando um privilégio de sistema/papel concedido 211 Label Security 213 Virtual Private Database Sinônimos 215 Usando SQL 216 Obtendo informações sobre objetos de esquema A Linguagem PL/SQL 223 Blocos PL/SQL 224 Funcionamento do PL/SQL 227 Integrando SQL em um programa PL/SQL Triggers 239 Restrições de uso 240 Tipos de trigger 240 Replicando uma Deleção 251 Obtendo informações de um trigger 252

11 Sumário Ramalho XV 17. Stored Procedures 253 Criando uma stored procedure 254 Executando uma stored procedure 256 Excluindo uma stored procedure 259 Funções Packages 263 Estrutura de um package 263 Seção de especificação 264 Criando um package 265 Criando o corpo (body) 266 Referenciando um subprograma do package 266 Excluindo um package 267 Recompilando um package 268 Packages prontos do Oracle Cursores 271 Tipos de Cursor 271 Criando um Cursor 272 Declaração de um Cursor 272 Abertura de um Cursor 273 Atributos de Cursor explícito 274 Atributos de Cursor implícito 275 Acessando as linhas do Cursor 276 Fechando um Cursor 277 Um exemplo prático 277 Usando FOR...LOOP Transações 281 Execução de declaração e controle de transação 282 Rollback no nível de declaração 282 O Oracle e o gerenciamento de transação 282 Committing de transações 283 O rollback de transações 284 Savepoints 284 O mecanismo de commit em duas fases 285 Gerenciamento discricionário de transação 286 Transações autônomas 286

12 XVI Oracle 10g Editora Thomson Blocos PL/SQL autônomos 287 Declarações de controle de transação nos blocos autônomos Processamento Distribuído 289 Arquitetura de cliente e servidor do Oracle 289 Processamento distribuído 289 Net Services 291 Como funciona o Oracle Net 292 O network listener 292 Arquitetura multicamadas 293 Clientes 293 Servidores de aplicativo 294 Servidores de banco de dados Replicação 295 Objetos de replicação 295 Grupos de replicação 296 Replicação de multimestres 297 Replicação de SnapShot 298 Configurações híbridas de multimestre e SnapShot 300 Administrando um ambiente replicado 301 Conflitos de replicação Oracle Enterprise Manager 307 Arquitetura 307 Identificação automatizada 308 Monitoramento de ponta a ponta e resposta a problemas 308 Monitorando eventos 308 Gerenciamento cooperativo 308 Página Home do banco de dados Oracle 311 Página Administração de banco de dados 315 Gerenciamento de configuração 327 Página Manutenção de banco de dados 334 Recursos do Enterprise Manager para Suporte à Grid Computing 343 Grupos: utilização na comparação de métrica 344 Database Clusters 344 Clusters de servidores de aplicações 344 Implementação da Grid Computing com o Enterprise Manager 344 Arquitetura flexível 345

13 Sumário Ramalho XVII 24. Utilitários 349 Data Pump Export e Import 350 Compatibilidade 350 Data Pump Export 350 Data Pump Import 352 Data Pump API 352 Metadata API 352 SQL*Loader 353 Esquema de funcionamento 353 External tables 354 LogMiner 354 DBVERIFY 355 DBNEWID Utility intermedia 357 A tecnologia relacional de objetos 357 A arquitetura do intermedia 357 Gerenciamento do conteúdo de multimídia 359 Armazenamento de dados multimídia 361 Consulta aos dados multimídia 362 Acesso e manipulação dos dados multimídia 362 Um exemplo prático 362 Exemplo prático 367

14 C A P Í T U L O 1 INTRODUÇÃO AO ORACLE SERVER Neste capítulo, vamos proporcionar uma visão geral sobre um banco de dados Oracle, mostrando a sua estrutura física e lógica, de forma que o leitor possa compreender qual o relacionamento e a finalidade de cada componente desse banco de dados. Dada a extensão de recursos do Oracle 10g, seria impossível descrever todos os seus recursos em um livro de apenas 400 páginas. Em função disso, selecionamos os principais recursos ou características que vão permitir ao leitor o entendimento de suas estruturas e funcionalidades de uma forma geral. Embora este capítulo seja extenso e com muitos assuntos abordados, ele é o pontapé inicial do livro. Praticamente todos os recursos abordados neste capítulo serão vistos com mais detalhes ao longo do livro. ESTRUTURA DO BANCO DE DADOS Um banco de dados Oracle tem uma estrutura física e lógica. Como essas estruturas no servidor são separadas, o armazenamento físico dos dados pode ser gerenciado sem afetar o acesso às estruturas lógicas de armazenamento. ESTRUTURA FÍSICA DO BANCO DE DADOS A estrutura física desse tipo de banco de dados é determinada pelos arquivos do sistema operacional que o constituem. Cada banco de dados Oracle é formado por três tipos de arquivos: um ou mais datafiles, dois ou mais arquivos de registro redo e um ou mais arquivos de controle. Esses arquivos fornecem para as informações do Oracle um armazenamento físico real.

15 2 Oracle 10g Editora Thomson ESTRUTURA LÓGICA DO BANCO DE DADOS A estrutura lógica do Oracle é determinada por um ou mais tablespaces que são espaços lógicos de armazenamento e pelos objetos de esquema do banco de dados. Um esquema é uma coleção de objetos, que, por sua vez, são as estruturas lógicas que se referem diretamente aos dados do banco de dados. Os objetos de esquema incluem estruturas, como tabelas, visões, seqüências, procedimentos armazenados, sinônimos, índices, agrupamentos e links de banco de dados. As estruturas de armazenamento lógico, incluindo os tablespaces, os segmentos e as extensões, dizem como é usado o espaço físico de um banco de dados. Os objetos de esquema e os relacionamentos entre eles formam o projeto relacional de um banco de dados. UMA INSTÂNCIA ORACLE Toda vez que um banco de dados é iniciado, uma System Global Area (SGA área global de sistema) é alocada e os processos de segundo plano do Oracle são inicializados. A System Global Area é uma área pertencente à memória usada para as informações que são compartilhadas pelos usuários do banco de dados. A combinação dos processos de segundo plano e dos buffers de memória é chamada instância Oracle. Ela tem dois tipos de processos: os de usuário e os Oracle. Um processo de usuário executa o código de um aplicativo, tal como um Oracle Forms, um Oracle Tools ou um Oracle Enterprise Manager. Os processos Oracle são processos de servidor que executam o trabalho de usuário e de segundo plano, que, por sua vez, executam o trabalho de manutenção do servidor Oracle. Figura 1.1 Uma instância do Oracle.

16 CAPÍTULO 1 Introdução ao Oracle Server Ramalho 3 ESTRUTURA DE BANCOS DE DADOS E GERENCIAMENTO DE ESPAÇO Esta parte descreve as estruturas que formam um banco de dados Oracle. A discussão permite compreender as soluções do Oracle para a disponibilidade controlada de dados, a separação lógica e física entre as estruturas de dados e o controle mais rígido do gerenciamento do espaço em disco. O Oracle é uma coleção de dados tratada como uma unidade. O objetivo de um banco de dados é armazenar e recuperar as informações relacionadas. ESTRUTURAS LÓGICAS DE UM BANCO DE DADOS As estruturas lógicas de um banco de dados Oracle incluem tablespaces, objetos de esquema, blocos de dados, extensões e segmentos. TABLESPACES Um banco de dados divide-se em unidades lógicas de armazenamento chamadas tablespaces, que agrupam também estruturas lógicas relacionadas. Por exemplo, os tablespaces normalmente agrupam todos os objetos para simplificar algumas operações administrativas. BANCOS DE DADOS, TABLESPACES E DATAFILES O relacionamento entre os bancos de dados, os tablespaces e os datafiles (descritos na próxima seção) é ilustrado na Figura 1.2. Dois tablespaces Figura 1.2 Bancos de dados, tablespaces e datafiles. Essa figura ilustra o seguinte: Cada banco de dados divide-se logicamente em um ou mais tablespaces.