Die Funktionen des relationalen Datenbank-Management-Systems (RDBMS) IBM DB2

Von DB2 unterstützte Betriebssysteme

DB2 steht primär für drei Plattformen zur Verfügung:

• Workstation, mit DB2 für Linux, Unix und Windows (LUW);
• Midrange, mit DB2 für iSeries;
• Mainframe, mit DB2 für z/OS, dem dominierenden relationalen DBMS auf Mainframes.

DB2 unterstützt diese Unix-Varianten: AIX, Solaris und HP-UX. Zu den unterstützten Linux-Varianten zählen Red Hat, SUSE, Ubuntu und Linux auf pSeries und z Systems. DB2 for i ist auf dem iSeries-Server vorinstalliert und wird daher hier nicht weiter thematisiert.

DB2-Funktionen

Die aktuelle Version von DB2 für LUW ist 11. Diese Version konzentriert sich auf Verbesserungen der BLU Acceleration und die pureScale Funktionalität. BLU (Blink Ultimate) geht auf das Projekt Blink des IBM-Forschungszentrums in Almaden zurück und wurde in Version 10.5 erstmals hinzugefügt. BLU Acceleration kombiniert mehrere Technologien wie In-Memory-Computing, spaltenorientierte Datenbank-Tabellen, Data Skipping, SIMD und das aus dem Supercomputing stammende Vektorrechnen.

DB2 BLU legt grundsätzlich die Daten spaltenorientiert im RAM ab. Damit ist es bei bestimmten Operationen deutlich schneller als die bisherigen zeilenorientierten DB2-Systeme. Durch die spaltenorientierte Speicherung der Daten in den Tabellen wird eine zusätzliche Komprimierung um etwa Faktor fünf bis zehn erzielt.

Beim Smart Caching werden die Daten in der bitorientierten, komprimierten Form im L1-L2-Cache gehalten, dem Pufferspeicher also mit den schnellsten Zugriffszeiten. Von dort werden sie dann direkt von der CPU ausgelesen und verarbeitet. Durch diese Datenhaltung ganz nahe an der CPU müssen die Daten vom Prozessor nicht aus dem RAM gelesen werden, was Zeit spart.

Bei den neueren x86- und Power-CPUs unterstützt BLU die SIMD-Technologie (Single-Instruction-Multiple-Data). SIMD verarbeitet mit einem einzigen Maschinenbefehl mehrere Daten gleichzeitig im CPU. Diese Abarbeitung einer Vielzahl von Daten mit einer einzelnen Instruktion erhöht die Performance von DB2.

Im neuen DB2 Buffer-Pool, der ebenfalls die spaltenorientierten Daten komprimiert vorhält, cacht schließlich ein hocheffizienter, neuer Algorithmus die Daten. Gecacht werden nicht die ganzen Tabellen, sondern nur diejenigen Spalten, die für die Applikationen relevant sind.

Mit diesen neuen Methoden kann die zu verarbeitende Datenmenge von mehreren Terabytes auf letztendlich den Inhalt eines Datensatzes einer kleinen Größe komprimiert – und damit die Datenverarbeitung und –analyse deutlich beschleunigt werden. Für DB2 11 kann BLU Acceleration über eine massiv parallele (MPP) Netzwerk-Cluster-Architektur implementiert werden.

High Availability Disaster Recovery

DB2 für LUW 11 unterstützt auch High Availability Disaster Recovery – oder kurz HADR – in pureScale geclusterten DB2-Datenbanken. Daten können von einem primären pureScale-Datenbank-Cluster zu einem zweiten lokalen oder entfernten Standby-Cluster gespiegelt werden, wodurch die Wiederherstellbarkeit verbessert wird. Eine zusätzliche Verbesserung für pureScale ist die Bereitstellung des Online Fix Pack Update Supports. Dies ermöglicht es Benutzern, DB2 11.1 Fix Packs auf einzelne Knoten in einem pureScale-Cluster anzuwenden, ohne dass das gesamte Cluster offline sein muss.

Sicherheitstechnisch ermöglicht DB2 11 nun die Verwendung von Enterprise-Key-Management-Systemen zur Speicherung von nativen Verschlüsselungs-Masterschlüsseln. DB2 Advanced Recovery ist ein Bündel von Datenbank Backup-, Recovery- und Data-Extraction-Tools, die Benutzern helfen können, die Verfügbarkeit zu verbessern, Risiken zu minimieren und administrative Aufgaben zu optimieren.

Die aktuelle Version von DB2 für z/OS wurde im Oktober 2013 veröffentlicht. Die Highlights von DB2 11 für z/OS sind Performance- und Verfügbarkeitsverbesserungen, verbesserte Analytics-Fähigkeiten, Anwendungskompatibilitätsfunktionen, verbesserte Zugriffspfadstabilität und Archivtransparenz. IBM bietet auch den DB2 Analytics Accelerator an, der bei DB2 für z/OS hilft, analytische Abfragen als Add-on zu beschleunigen.

DB2 für LUW benötigt zwei Konfigurationsdateien: Erstens, die Database-Manager-Konfigurationsdatei, die Konfigurationsparameter für eine ganze Instanz enthält und zweitens, die Datenbank-Konfigurationsdateien für jede Datenbank.

DB2 für LUW ist auch in die IBM PureData Appliance eingebettet und ermöglicht dort eine schlüsselfertige Implementierung von DB2 – ohne die bei einer normale DBMS-Installation erforderliche zeitaufwendige Installation und Konfiguration.

DB2 für z/OS wird als Subsystem installiert mit Komponenten für Datenbankdienste, das Lock-Management, verteilte Anforderungsverarbeitung und Anbindung an andere Mainframe-Agenten. Das Subsystem wird mit einem Satz von Parametern konfiguriert, die DSNZPARMs genannt werden.

DB2-Angebote

IBM bietet ab Version 11 acht Editionen von DB2 für LUW an:

• DB2 Advanced Enterprise Server Edition umfasst die höchstmögliche Funktionalität von DB2 und eignet sich für transaktionale, operationale und gemischte Workloads. Diese Edition ist bei Prozessor-, Speicher- oder Datenbankgrößen nicht beschränkt und enthält ergänzend Warehouse-Tools, InfoSphere Optim Tools und IBM Data Studio.
• DB2 Advanced Workgroup Server Edition ähnelt der DB2 Advanced Enterprise Server Edition. Es gibt allerdings Einschränkungen bei der Prozessor-, Storage- und Datenbankgröße. Diese Edition eignet sich am besten für den Einsatz in einer Abteilung, einer Arbeitsgruppe oder in mittelständischen Betrieben.
• DB2 Enterprise Server Edition eignet sich für Transaktions- und gemischte Workloads. Wie die Advanced-Version hat diese Edition keine Beschränkungen bei der Prozessor-, Storage- und Datenbankgröße. Im Gegensatz zur Advanced-Version fehlt es dieser Edition jedoch an spaltenbasierten Tabellen, In-Memory-Datenbanken, Datenkomprimierung, Workload-Management, Replikation und verteilten Partitionierungsfunktionen.
• DB2 Workgroup Server Edition ist in erster Linie für Transaktions-Workloads geeignet. Diese Edition ist bei der Prozessor-, Speicher- und Datenbankgröße eingeschränkt, womit die Datenbank ideal für den Einsatz bei mittelgroßen Workloads geeignet ist.
• DB2 Direct Advanced Edition ist eine Version von DB2 Advanced Workgroup Server Edition für die digitale Auslieferung.
• DB2 Direct Standard Edition ist eine digitale Version von DB2 Workgroup Server Edition für die digitale Auslieferung.
• DB2 for Big Data kombiniert die relationale Engine von DB2 mit der BigInsights-Plattform von IBM für Big Data und Analytics. Diese Edition wurde entwickelt, um die Portabilität von Daten über relationale Systeme und Hadoop zu verbessern.
• DB2 Developer Edition ist für einen einzelnen Anwendungsentwickler konzipiert, um Anwendungen für eine der IBM Information Management Client- oder Serverplattformen zu entwerfen und zu erstellen.

Darüber hinaus steht die DB2 Express-C Edition kostenlos zur Verfügung, eine Einstiegsversion des DB2-Datenservers für Entwickler und die Partner-Community. Diese Edition kann auf physischen oder virtuellen Systemen mit beliebig vielen CPUs und RAM installiert werden und ist darauf optimiert, maximal bis zu zwei Kernen und 16 GB Speicher zu verwenden.

DB2-Datentypen

DB2 unterstützt die üblichen numerischen, Zeichen- und Datum/Zeit-Datentypen sowie LOBs, XML und benutzerdefinierte Typen. JSON wird über DB2 JSON unterstützt, eine treiberbasierte Lösung, die die JSON-Datenrepräsentation im Rahmen eines RDBMS liefert.

DB2-Benchmarks

IBM hat zahlreiche TPC-Benchmarks für DB2 auf allen unterstützten Plattformen veröffentlicht. Verkauft wird DB2 für LUW direkt über Geschäftspartner, online und über anwendungsspezifische Lizenzierung. Letzteres ermöglicht es Herstellern wie SAP, DB2 als Teil ihrer Anwendungen zu lizenzieren und zu verkaufen.

Die Preisgestaltung basiert auf der Processor Value Unit (PVU) – einer Einheit, die IBM zur Lizenzierung seiner Software verwendet. Für die PVU-basierte Lizenzierung ist laut IBM jeder einzelne Prozessorkern auf einem Chip ein Prozessor. PVUs werden also pro Kern und nicht pro Prozessor zugewiesen. Die Preisgestaltung basiert auf der Anzahl der PVUs für den Prozessor und der Anzahl der Prozessoren, die DB2 zur Verfügung gestellt werden.

Die Entwicklerausgabe wird nicht über die PVU lizenziert, sondern von autorisierten Benutzern. Es gibt aber weitere Möglichkeiten der Preisgestaltung und Lizenzierung auf Basis von DB2-Editionen, die hier nicht abgedeckt sind.

DB2-Lizenzierung

Die Lizenzkosten für DB2 beinhalten Support und Abonnement für das erste Jahr und berechtigen den Besitzer, IBM für Support-Zwecke zu kontaktieren sowie Updates und Upgrades auf zukünftige Versionen/Releases des Produkts herunterzuladen.

DB2 für z/OS wird direkt von IBM verkauft und über eine monatliche Lizenzgebühr (MLC) lizenziert. Für die Preisgestaltung der MLC-Produkte gibt es zahlreiche Metriken. Ein 90-Tage gültiger kostenloser Test-Download ist auf der IBM Website verfügbar.

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