Oracle

Datenbankarchitektur

Wie andere relationale Datenbankmanagementsysteme (RDBMS) baut Oracle Database auf SQL auf, einer standardisierten Programmiersprache, die Datenbank-Administratoren (DBA), Datenanalysten und andere IT-Experten zur Verwaltung von Datenbanken und zur Abfrage der darin gespeicherten Daten verwenden.

Die Oracle-Software ist an PL/SQL gebunden, eine von Oracle entwickelte Lösung, die eine Reihe von proprietären Programmiererweiterungen zu Standard-SQL hinzufügt – eine gängige Praxis unter RDBMS-Anbietern. Oracle Database unterstützt die Programmierung in Java und PL/SQL. In Java geschriebene Programme können aber mit PL/SQL aufgerufen werden.

Wie auch andere relationale Datenbanktechnologien verwendet Oracle Database eine Zeilen- und Spaltentabellenstruktur, die verwandte Datenelemente in verschiedenen Tabellen miteinander verbindet. Dadurch müssen die Benutzer nicht dieselben Daten in mehreren Tabellen speichern, um die Verarbeitungsanforderungen zu erfüllen. Das relationale Modell bietet auch eine Reihe von Integritätsbeschränkungen zur Aufrechterhaltung der Datengenauigkeit. Diese Überprüfungen sind Teil einer umfassenderen Einhaltung der Prinzipien der Atomarität, Konsistenz, Isolation und Dauerhaftigkeit – bekannt als AKID-Eigenschaften – und sollen gewährleisten, dass Datenbanktransaktionen zuverlässig verarbeitet werden.

Die Architektur des Oracle-Datenbankservers umfasst eine Datenbank zur Speicherung von Daten und eine oder mehrere Datenbankinstanzen zur Verwaltung der in der Datenbank enthaltenen Dateien. Datenbanken bestehen aus einem Mix physischer und logischer Speicherstrukturen. Zu den physischen Speicherstrukturen gehören Datendateien, Steuerdateien, die Metadaten über die Datenbank enthalten, und Redo-Log-Dateien, die Änderungen an Daten dokumentieren. Zu den logischen Speicherstrukturen gehören Datenblöcke, Extents, die logisch zusammenhängende Datenblöcke gruppieren, Segmente, die Sätze von Extents sind, und Tablespaces, die als logische Container für Segmente dienen.

Eine Oracle-Datenbankinstanz basiert auf einer Reihe von Caches, die als System Global Area (SGA) bezeichnet werden und Pools gemeinsam genutzten Speichers enthalten. Eine Instanz enthält auch Prozesse, die im Hintergrund ausgeführt werden und I/O-Funktionen verwalten und Datenbankvorgänge überwachen, um die Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren. Separate Client-Prozesse führen den Anwendungscode für Benutzer aus, die mit einer Instanz verbunden sind, während Serverprozesse Interaktionen zwischen den Client-Prozessen und der Datenbank verwalten. Jedem Serverprozess wird ein privater Speicherbereich zugewiesen, der als Program Global Area bezeichnet wird und von der SGA getrennt ist.

Versionshistorie von Oracle Database

Der langjährige CEO Larry Ellison und seine Mitarbeiter Bob Miner und Ed Oates gründeten 1977 das Beratungsunternehmen Software Development Laboratories (SDL), das später in Oracle umbenannt wurde. Sie begannen mit einer Investition von 2.000 Dollar und wollten nachweisen, dass relationale Datenbanken – damals eine noch junge Technologie, die bei IBM als Prototyp entwickelt worden war – kommerziell rentabel sein kann.

SDL nannte sein RDBMS Oracle, nach einem Projekt, an dem die drei Gründer für die CIA arbeiteten. Im Jahr 1978 erstellte SDL eine erste Version der Software, die jedoch nie als Produkt veröffentlicht wurde. Im folgenden Jahr folgte Oracle Version 2 und wurde damit die erste relationale Datenbank auf dem Markt. Zu diesem Zeitpunkt änderte das Unternehmen seinen Namen in Relational Software Inc.. 1982 wurde es in Oracle Systems Corp. umbenannt, was 1995 in Oracle Corp. abgekürzt wurde.

Wenn man chronologisch auf die Entwicklung der RDBMS-Software zurückblickt, wurde 1983 Oracle Version 3 veröffentlicht. In C geschrieben, wurde sie für einen Mix aus Mainframe-, Minicomputer- und PC-Systemen portiert, wodurch die Verfügbarkeit der Technologie über die Digital Equipment Corp. hinaus erweitert wurde. PDP-11-Minicomputer, die ab Version 2 unterstützt wurden, schufen die Voraussetzungen für eine breitere Akzeptanz durch die Benutzer.

Oracle Version 4 folgte 1984 und führte eine Lesekonsistenz ein, die den Benutzern konsistente Datenansichten bot. Im folgenden Jahr erschien Version 5, die Unterstützung für Client-Server-Computing und Abfragen in verteilten Datenbanken bot. Version 6, die 1988 veröffentlicht wurde, führte PL/SQL und Funktionen wie Sperren auf Zeilenebene und Hot-Backups von Datenbanken während ihrer Verwendung ein.

Mit der Annahme einer neuen Namenskonvention für die Software lieferte Oracle 1992 ein Oracle7-Update aus, das unter anderem Stored Procedures, Trigger und deklarative referentielle Integrität enthielt. Fünf Jahre später fügte Oracle8 Unterstützung für objektorientierte Programmierung hinzu und verwandelte die Software in eine hybride, objektrelationale Datenbankplattform.

1999 führte die Oracle8i-Datenbank – eine von Oracle8 getrennte Version mit einem anderen Namensformat – Internetfunktionen ein, indem Java- und HTTP-Unterstützung hinzugefügt wurde. Oracle Database 9i wurde 2001 mit XML-Support und der Real Application Clusters (RAC)-Technologie von Oracle veröffentlicht, die es den Benutzern ermöglichte, Datenbanken auf mehrere Server in einer Cluster-Umgebung zu verteilen, um die Betriebszeit und Verfügbarkeit zu verbessern.

Oracle Database 10g wurde 2003 mit einem weiteren Namenskonzept veröffentlicht; es baute auf dem RAC-Setup auf, indem es die Grundlagen einer Grid-Computing-Infrastruktur hinzufügte, die eine verteilte Verarbeitung über eine große Anzahl von Commodity-Computern unterstützte.

Als Nächstes erschien 2007 Oracle Database 11g, mit dem die Technologie der Oracle Grid-Infrastruktur formalisiert und erweitert wurde und das eine Vielzahl neuer Management-Tools umfasste. Zusammen mit den 12c-Versionen kann die 11g-Software auch als Grundlage für den Oracle Database Cloud Service verwendet werden, der als Standard-Cloud-Angebot oder in einer Bare-Metal-Konfiguration mit dedizierter Hardware verfügbar ist.

Im Jahr 2013 veröffentlichte Oracle Database 12c, drei Jahre später wurde Release 2 des RDBMS verfügbar gemacht. Die erste Version 12c fügte der Datenbank eine Multi-Tenant-Architektur hinzu, die es Benutzern ermöglicht, eine große Anzahl operativer Datenbanken in einer einzigen Container-Datenbank zu konfigurieren und diese dann als eine einzige auf Container-Ebene zu verwalten. Die  Multi-Tenant-Technologie wurde entwickelt, um Upgrades, Backups und andere Verwaltungsaufgaben auf den „pluggable databases“, wie Oracle sie nennt, zu rationalisieren.

Oracle Database 12c beinhaltete native Unterstützung für JSON-Dokumente und führte Oracle Database In-Memory ein, eine In-Memory Processing Engine, die als optionales Add-on verkauft wurde. Darüber hinaus wurde die Datenbank für die Cloud konzipiert – Release 2 wurde zunächst nur in der Cloud zur Verfügung gestellt, bevor es im März 2017 für den On-Premises-Einsatz geöffnet wurde. Oracle Database 12c Release 2 fügte die Unterstützung für das Sharing großer Datenbanken in Partitionen mit eigenen Server- und Speicherressourcen hinzu; es steigerte auch die Leistung von Oracle Database In-Memory und erweiterte die Funktionen von Oracle Multitenant.

Im August 2017 gab Oracle Pläne zur Umstellung auf einen jährlichen Veröffentlichungsplan für die Datenbanksoftware bekannt, wobei die letzten beiden Ziffern des Jahres als Versionsnummer der entsprechenden Version verwendet werden. Dieser Ansatz begann 2018. Die aktuelle Version ist Oracle Database 19c. Software-Patches und Bugfixes werden vierteljährlich in zwei Formen herausgegeben: Release-Updates, die bekannte Probleme in der Datenbank beheben, und Release-Update-Revisionen, die Probleme beheben, die später in den Updates gefunden werden.

Oracle Database Editionen

Oracle Database ist in vier kommerziellen Editionen erhältlich, die unterschiedliche Funktionsstufen und Skalierbarkeit bieten. Oracle Database Enterprise Edition enthält alle Funktionen der Software und ist für den Einsatz in großen Unternehmen konzipiert, die mit Transaktionsverarbeitung, Data Warehousing, Analytics und Internetanwendungen arbeiten. Die Standard Edition bietet einen begrenzteren Funktionsumfang für einzelne Arbeitsgruppen und Abteilungen.

Zusätzlich zur herkömmlichen Standalone-Lizenzierung für lokale Implementierungen kann Oracle Database Enterprise Edition für den Einsatz auf der Exadata Database Machine lizenziert werden, einer gebündelten Appliance, die für die Datenbanksoftware optimiert und Teil der Produktlinie Engineered Systems ist.

Die Enterprise Edition kann in drei verschiedenen Varianten mit unterschiedlichen Funktionen als Teil des Oracle Database Cloud Service lizenziert werden, plus einer vierten Konfiguration für eine Cloud-Version von Exadata. Die Standard Edition 2 kann auch als Teil des Oracle Database Cloud Service lizenziert werden.

Oracle bietet die Oracle Database Personal Edition für den On-Premises-Einsatz an; sie bietet eine eigenständige Entwicklungs- und Bereitstellungslizenz mit einem vollständigen Satz von Funktionen und Optionen der Software mit Ausnahme der RAC-Technologie. Schließlich gibt es die kostenlose Einstiegsversion Express Edition.

Hauptmerkmale der Datenbank

Oracle Database umfasst eine lange Liste von Standardfunktionen, Zusatzoptionen und Verwaltungspakete in verschiedenen Funktionskategorien, darunter Hochverfügbarkeit, Skalierbarkeit, Performance, Security und Analytics. Zusätzlich zu Oracle Multitenant, Oracle Database In-Memory und RAC umfassen einige der Add-ons, die für die Enterprise Edition erhältlich sind, Module für automatisches Workload-Management, Database Lifecycle Management, Leistungsoptimierung, Online Analytical Processing (OLAP), Partitionierung, Datenkomprimierung und Management von Raum- und Grafikdaten.

Die Option Oracle Advanced Analytics unterstützt datenbankinterne SQL-Abfragen und Open Source R-Algorithmen für ein breiteres Spektrum der analytischen Verarbeitung. Zu den Hochverfügbarkeitsfunktionen gehören Tools zur Gewährleistung der Anwendungskontinuität und zur automatischen Blockreparatur sowie Data Guard und Active Data Guard, die eine Reihe von Diensten zur Erstellung von Backup-Datenbanken bereithalten, um Disaster-Recovery-Funktionen bereitzustellen und vor Datenbeschädigung zu schützen.

In Oracle Database gespeicherte Daten können verschlüsselt werden, um die Datensicherheit zu gewährleisten, und sowohl die Standard als auch die Enterprise Edition unterstützen Netzwerkverschlüsselung und starke Authentifizierung. Viele andere Sicherheitsfunktionen sind als Zusatzfunktionen in der Enterprise Edition verfügbar. Zum Beispiel bewahrt Oracle Key Vault alle Verschlüsselungsschlüssel an einem Ort auf, um das Entschlüsseln von Daten zu erleichtern. Mit Oracle Advanced Security können Daten transparent verschlüsselt und bearbeitet werden, so dass es möglich ist, Daten mit anderen Benutzern auszutauschen, ohne dass diese vertrauliche Informationen sehen, auf die sie nicht zugreifen sollen.

Mit dem Oracle Data Masking and Subsetting Pack können Daten weiter verschlüsselt oder anderweitig maskiert werden, wenn sie für die Entwicklung und das Testen verwendet werden, und Oracle Label Security hilft Datenbank-Administratoren (DBAs) dabei, Grenzen dafür zu setzen, wer welche Daten sehen kann. Es ermöglicht eine granulare Zugriffskontrolle, indem einzelnen Datenzeilen eine Klassifizierung oder ein Label zugewiesen wird und die Benutzer dann nur die Zeilen sehen können, die ihrer Label-Berechtigung entsprechen.

Die Oracle Database Enterprise Edition verfügt auch über Sicherheitsfunktionen, mit denen DBAs feststellen können, wer auf Daten zugreifen darf, wie zum Beispiel Oracle Database Vault, das verhindert, dass Benutzer auf Daten zugreifen, für die sie keine Berechtigungen haben, um sie zu sehen. Oracle Database Vault führt auch eine Berechtigungsanalyse durch, so dass Benutzern die niedrigstmögliche Zugriffsebene gewährt werden kann, die sie benötigen, um ihre Arbeit zu erledigen. Oracle Audit Vault und die Datenbank-Firewall unterstützen eine Policy-basierte Prüfung des Datenzugriffs, um die Nutzung zu überwachen; sie überwacht auch die SQL-Aktivität und verhindert, dass unbefugter SQL-Verkehr in die Datenbanken gelangt.

Andere Datenbankprodukte von Oracle

Neben Oracle Database bietet der Softwareanbieter verschiedene andere Datenbanktechnologien an.

Mit der Übernahme von Sun Microsystems 2010 erweiterte Oracle sein Portfolio um die Datenbank MySQL, die Sun 2008 gekauft hatte. MySQL ist eine beliebte relationale Open-Source-Datenbank, die zusammen mit dem Linux-Betriebssystem, dem Apache-Webserver und PHP, Perl oder Python als Programmiersprache Teil der LAMP-Softwareplattform ist. Oracle verkauft kommerzielle Versionen von MySQL zusätzlich zur frei verfügbaren Community-Edition.

Darüber hinaus vermarktet Oracle TimesTen, eine relationale In-Memory-Datenbank, die es 2005 erwarb, und Essbase, eine multidimensionale Datenbank für den Einsatz in OLAP-Anwendungen, die Oracle beim Kauf der Hyperion Solutions Corp. im Jahr 2007 erwarb.

Darüber hinaus vertreibt Oracle eine NoSQL-Datenbank, die intern entwickelt und 2011 erstmals veröffentlicht wurde. Dieses Produkt mit der Bezeichnung Oracle NoSQL Database ist ein Key-Value Data Store. Wie andere NoSQL-Technologien ist es eine Alternative zu relationalen Datenbanken für einige Verarbeitungsaufgaben, wie zum Beispiel Big-Data-Anwendungen mit unstrukturierten und halbstrukturierten Daten.

Andere Technologien von Oracle

Neben den Datenbanken gehören unter anderem folgende Produkte zum Oracle-Portfolio: E-Business Suite (EBS), Fusion Applications, Exadata, Enterprise Manager, Fusion Middleware, und Analyse-Tools wie Oracle Business Intelligence 12c und Big Data Discovery.

Oracle hat durch seine aggressive Akquisitionsstrategie mehr als nur neue Datenbanken zugekauft. Zum Beispiel hat das Unternehmen sein Produktportfolio für Geschäftsanwendungen durch eine Reihe von Akquisitionen erheblich erweitert, darunter zwei wichtige Transaktionen, die dazu beigetragen haben, dass es zu einem der Top-Anbieter in diesem Teil des Marktes für Unternehmenssoftware wurde.

Oracle stellte 1990 seine ersten Enterprise-Anwendungen unter dem dem Namen Oracle Applications vor. Zehn Jahre später wurde die E-Business Suite eingeführt, eine Sammlung von Anwendungen für Enterprise Resource Planning (ERP), Finanzen, Personalwesen (HR) und Supply Chain Management. Im Jahr 2005 kaufte Oracle außerdem PeopleSoft, womit das Unternehmen mit JD Edwards ein weiteres Paket von ERP-, Finanz- und HR-Anwendungen in sein Portfolio integrierte.

Elemente all dieser Produktlinien wurden in der Oracle-Suite Fusion Applications zusammengefasst, die Oracle 2011 nach langen Entwicklungsverzögerungen veröffentlichte. Es werden jedoch auch weiterhin die einzelnen Linien entwickelt und verkauft. Darüber hinaus hat das Unternehmen Ende 2016 einen vollständigen Satz von Cloud-basierten Unternehmensanwendungen für Unternehmen erstellt und diese durch die Übernahme von NetSuite, einem Anbieter von Cloud-Anwendungen, die hauptsächlich für kleine bis mittelständische Unternehmen bestimmt sind, erweitert.

Insgesamt hat Oracle seit 2005 mehr als 100 Unternehmen akquiriert und seine Beteiligungen in verschiedenen Technologiebereichen aufgestockt. Mit der Übernahme von Hyperion integrierte Oracle eine breite Palette von Tools für Corporate Performance Management (CPM). Eine weitere große Akquisition erfolgte 2008, als Oracle BEA Systems kaufte, einen Anbieter von Middleware- und SOA-Tools (serviceorientierte Architektur).

Hardware von Oracle

Die Übernahme von Sun führte Oracle direkt in das Hardwaregeschäft. Bereits zuvor stieg Oracle mit der Veröffentlichung des Exadata-Systems im Jahr 2008 in dieses Marktsegment ein. Oracle bietet außerdem eigene Unix-Server an, die auf der SPARC-Mikroprozessorarchitektur von Sun und dem Solaris-Betriebssystem basieren, sowie eine Reihe von x86-basierten Servern, die Windows, Linux und Solaris unterstützen. Die Servererlöse von Sun gingen jedoch bereits vor der Übernahme stark zurück. Oracle ist seitdem bei Gartner und IDC aus den Top-5-Rankings der Serveranbieter herausgefallen.

Neben der Weiterentwicklung der Hardware von Sun hat Oracle mit Exadata eine Appliance, die Hardware und Software bündelt, im Angebot. Das Hardwarepaket beinhaltet Produkte wie Oracle SuperCluster, Big Data Appliance, Exalogic Elastic Cloud und Exalytics In-Memory Machine. Bei den technischen Systemen handelt es sich um speziellen Engines, die in erster Linie zur Unterstützung von Hochleistungsanwendungen entwickelt wurden.

Da Sun Schöpfer von Java war, brachte die Übernahme auch die weit verbreitete Open-Source-Programmiersprache in den Einflussbereich des Unternehmens und ebnete Oracle den Weg, seine Entwicklung voranzutreiben. Die Dinge liefen jedoch nicht ganz reibungslos. Ein Java 8-Update, das ursprünglich 2013 veröffentlicht werden sollte, verzögerte sich um ein Jahr. Die geplante Version Java 9 wurde von September 2016 auf Juli 2017 und dann erneut auf September 2017 verschoben. Die aktuelle Version 14 ist seit Mitte März 2020 verfügbar.

Lange vor dem Sun-Deal unternahm Oracle eine weitere öffentlich bekannt gewordene Anstrengung, um in das Hardwaregeschäft einzusteigen: Mitte der neunziger Jahre trieb Larry Ellison die Idee des Network Computer (NC) voran. Dahinter steckt ein Thin-Client-System, das er sich als kostengünstigere Alternative zu PCs vorstellte. Oracle gründete eine Abteilung, um NCs zu entwickeln und zu verkaufen, und überzeugte Anbieter wie IBM und – ironischerweise, wie sich herausstellte – Sun, ähnliche Geräte zu entwickeln. Doch das Konzept ging nicht auf, und Oracle stellte 1999 den NC-Betrieb ein.

In jüngerer Zeit hat Oracle stark in Cloud Computing investiert und eine Suite von Cloud-basierten Infrastruktur-, Plattform-, Anwendungs- und Datendiensten veröffentlicht, mit denen Kunden ihre gesamten Rechenzentren auf die Oracle Cloud-Plattform migrieren können. Das Unternehmen bietet außerdem den lokal verwalteten Service Oracle Cloud at Customer an, über den die Public-Cloud-Technologie von Oracle bei Kunden bereitgestellt und ausgeführt werden.

Als die Akzeptanz von Oracle Database zunahm und Oracle begann, sein Produktportfolio auf andere Bereiche auszudehnen, wurde Ellison zu einem der bekanntesten, aber auch umstrittensten Führungskräfte in der IT-Branche. Er war bis 2014 CEO von Oracle, als er von dieser Position zurücktrat und CTO und Executive Chairman des Board wurde. Oracle wird derzeit von Safra Catz und Larry Ellison geführt, nachdem Co-CEO Mark Hurd aufgrund einer Erkrankung im Oktober 2019 verstarb.