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简介:Oracle海量数据库架构设计旨在为处理惩罚大规模数据的大型企业或组织提供解决方案,夸大Oracle数据库的稳定性和可扩展性。资料聚集包罗理论讲解、Hadoop教程、PPT和代码示例,帮助学习者构建和优化数据库系统。涵盖焦点组件、分布式数据库解决方案(如RAC和OGG),以及与Hadoop结合实现数据分析和ETL流程。学习分区技术、数据导入导出、SQL优化等实战操纵,最终提升对Oracle大数据设计架构的理解与应用能力。
1. Oracle数据库架构焦点组件
1.1 Oracle数据库体系布局概述
Oracle数据库架构是一个复杂而强大的系统,它由若干焦点组件构成,共同确保数据库的高效运行和数据安全。焦点组件包罗实例、数据库和存储布局。实例是运行中的数据库,由系统全局区(SGA)和后台历程构成。数据库则是长期的数据存储聚集,由数据文件、控制文件和在线重做日志 文件等构成。存储布局定义了数据在物理层面的存储方式,包罗表空间、数据块、段和区等概念。相识这些组件及其相互作用对于优化数据库性能和管理至关告急。
1.2 内存和历程管理
在Oracle数据库架构中,SGA是内存中用于存储数据库数据和控制信息的部分,它由多个缓冲区构成,如共享池、数据缓冲区、重做日志 缓冲区等。SGA的工作服从直接影响数据库性能。后台历程则负责数据库的维护和数据的存取操纵,例如SMON和PMON历程分别负责实例规复和历程监控 。理解并合理设置内存和历程管理,可以显著提升数据库的稳定性和响应速度。
1.3 控制文件与重做日志 的作用
控制文件是Oracle数据库的焦点组件之一,它纪录了数据库的物理布局和状态信息。重做日志则纪录了数据库所有更改的具体信息,用于规复和维护数据的同等性。控制文件和重做日志是数据库规复机制不可或缺的部分,它们确保了纵然发生系统故障,数据也不会丢失。优化这些组件的设置和管理,对于提高数据库的可用性和灾难规复能力至关告急。
2. 海量数据处理惩罚与RAC和OGG解决方案
在当代IT领域,随着数据量的爆炸式增长,高效处理惩罚海量数据已经成为企业数据库管理的关键需求。Oracle数据库提供了多种解决方案来应对这一挑战,其中Oracle Real Application Clusters(RAC)和Oracle GoldenGate(OGG)在海量数据处理惩罚中饰演着告急角色。本章节将深入探讨RAC和OGG的技术原理、应用、设置及优化,为IT专家提供实用的指导。
2.1 Oracle RAC的原理与应用
2.1.1 RAC技术背景和上风分析
Oracle RAC是一种高可用性和可扩展性解决方案,允许多台服务器共享同一个数据库实例,使得数据库可以或许以集群的方式运行。RAC的上风在于提供无缝的故障转移和负载平衡机制,确保了数据的高可用性和业务的连续性。
多实例架构
RAC通过多个实例访问同一数据存储,消除了单点故障的隐患,并在节点发生故障时通过集群ware(如Oracle Clusterware)实现快速故障转移。
负载平衡
RAC能根据工作负载动态地将数据库请求分配给各个节点,从而平衡系统负载,提升资源利用率。
2.1.2 实现RAC环境的步骤与设置要点
安装和设置RAC需要精确的规划和步骤,确保集群可以或许稳定高效地运行。
环境准备
在开始安装之前,要确保所有节点的硬件设置相同,并安装好操纵系统和Oracle软件。
安装Oracle Clusterware
集群ware是RAC的焦点组件,负责整个集群的高可用性和节点间通信。
- # 安装Oracle Clusterware的命令示例
- ./runcluvfy.sh stage -pre crsinst -n cluster_name -g db_group -a nodes
复制代码 安装RAC数据库
完成Clusterware安装后,按照Oracle官方文档举行RAC数据库的安装和设置。
- # 创建监听器以便客户端连接
- lsnrctl start
复制代码 2.1.3 RAC环境下的性能监控 和故障排查
性能监控 和故障排查是RAC环境日常运维中的告急内容。
使用RAC特有的视图和工具
RAC提供了许多特有的视图和工具,如GV$视图、Oracle Enterprise Manager、Automatic Workload Repository(AWR)等,用于监控RAC集群的性能。
- -- 查询GV$视图获取RAC集群状态示例
- SELECT * FROM GV$SESSION;
复制代码 故障排查流程
RAC环境的故障排查通常遵照一定的流程,包罗检查日志、网络连接和集群状态。
- # 查看Oracle日志文件
- tail -f /u01/app/oracle/diag/rdbms/<db_name>/<db_name>/trace/alert_<db_name>.log
复制代码 2.2 Oracle OGG的架构与上风
2.2.1 OGG的根本架构和工作原理
Oracle GoldenGate(OGG)是一种及时数据集成软件,可以或许捕获、路由、转换和交付及时数据流。
架构概览
OGG由以下几个焦点组件构成: Extract、Data Pump、Replicat和Delivery Service。
及时数据集成
OGG通过捕获源数据库的事务日志来实现数据的及时集成。
- # OGG配置文件示例
- EXTRACT EXT1
- SETENV (ORACLE_HOME=/u01/app/oracle/product/12.2.0/dbhome_1)
- SETENV (NLS_LANG=.AL32UTF8)
- EXTRACT EXT1, TRANLOGOPTIONS, BEGIN(pdtime 2017-12-07 00:00:00)
复制代码 2.2.2 OGG在数据迁徙和同步中的应用
OGG广泛应用于数据迁徙、灾难规复、报表集成等多种场景。
数据迁徙
使用OGG可以实如今线的数据迁徙,大幅减少业务停止时间。
- # 使用OGG命令行工具进行数据迁移
- ggsci
- add extract ext1, tranlog, begin now
- add replicat rep1, extp ext1
复制代码 及时数据同步
OGG可以及时同步数据到目标数据库,保证数据的同等性。
- # 定义目标数据库连接信息
- TARGETDB DB LIBFILE libggdb12.so SETLOGPARMS, DBログの場所
复制代码 2.2.3 OGG的高级设置和性能优化
OGG设置的灵活性和可扩展性是它的一大上风,但合理设置和优化同样告急。
高级设置计谋
OGG允许管理员举行高级设置,以满足特定的业务需求。
- # 配置高级参数以优化OGG性能
- MAXTransactionsPerFile 100
- MAXFILESIZE 10M
复制代码 性能优化本领
性能优化包罗合理设置内存分配、CPU资源和调整日志处理惩罚流程。
- # 监控和优化OGG性能的示例
- ggsci
- show status
复制代码 通过上述分析和具体的设置示例,我们可以看到RAC和OGG在海量数据处理惩罚中的告急性。它们提供了可靠的数据高可用性、及时数据集成和无缝的扩展性。对于运维职员来说,理解其架构原理、把握设置和优化本领是提升Oracle数据库性能和稳定性的关键。
在接下来的章节中,我们将继续深入探讨Oracle在大数据环境下的应用,以及如何利用Hadoop与Oracle的集成提高数据处理惩罚能力。
3. Hadoop在Oracle中的集成应用
Hadoop与Oracle的集成应用为数据管理和处理惩罚提供了新的大概性。这一章节将深入探讨Hadoop生态系统与Oracle数据库之间的数据交互技术,并将具体介绍如何实现这两种技术的集成。
3.1 Hadoop与Oracle的数据交互
3.1.1 Hadoop生态系统简介
Hadoop是一个开源的框架,旨在可以或许高效地处理惩罚大规模数据集,它运行在商业硬件上。Hadoop的焦点是HDFS(Hadoop Distributed File System),一个分布式文件系统,它可以存储大量数据,并通过数据副本提高容错性。另一个焦点组件是MapReduce,一个用于并行处理惩罚大量数据集的编程模子和处理惩罚环境。
除此之外,Hadoop生态系统还包罗了多种处理惩罚工具和数据堆栈技术,如Apache Hive、Pig和Apache Spark等,它们都是为了简化大数据处理惩罚而设计的。Hive支持数据堆栈功能,提供了SQL-like的查询语言HiveQL,使用户无需编写复杂的MapReduce步调。Pig是一个高层次的数据流语言和执行框架,用于分析大数据。Spark则是另一种大数据处理惩罚框架,它提供了更加灵活的数据处理惩罚能力,并且与Hadoop兼容。
3.1.2 Oracle与Hadoop的数据交互技术
Oracle与Hadoop集成的目标是将Hadoop作为一个低成本的大数据存储和处理惩罚平台,并利用Oracle强大的事务处理惩罚和分析功能。Oracle提供了一种名为“Hadoop Adapters”的技术,允许Oracle数据库直接读取和写入HDFS数据。
这种集成技术利用了Oracle GoldenGate来同步数据更改,使得Hadoop可以作为Oracle数据库的一个扩展存储层来使用。别的,Oracle Big Data SQL提供了直接查询Hadoop数据的能力,这意味着可以在Oracle SQL环境中编写查询语句,直接查询存储在HDFS中的数据。
3.2 实现Hadoop与Oracle集成的计谋
3.2.1 Oracle Big Data Appliance简介
Oracle Big Data Appliance是一个集成了Hadoop、Oracle Linux和Oracle JavaVM的大数据处理惩罚平台。它通过优化的硬件和软件来实现快速部署和大数据处理惩罚。这种预集成的解决方案为用户提供了处理惩罚、分析和存储大规模数据集的能力,同时提供与Oracle数据库的紧密集成。
通过使用Oracle Big Data Appliance,用户可以更加轻松地将Hadoop集成到现有的Oracle生态系统中,从而实如今Oracle中直接操纵和分析Hadoop数据集。
3.2.2 集成方案的选择与实施
选择符合的集成方案对于实现Oracle与Hadoop的集成至关告急。集成计谋的制定应考虑如下几个关键方面:
- 数据迁徙计谋 :定义Oracle到Hadoop的数据迁徙操持,以及Hadoop到Oracle的数据同步计谋。
- 存储和计算分离 :利用Hadoop的存储能力和Oracle的计算能力,实现数据的高效处理惩罚。
- 数据集成工具 :选择符合的数据集成工具,如Oracle GoldenGate或Oracle Data Integrator。
- 实施步骤 :规划实施的步骤,包罗环境设置、数据迁徙、系统测试和生产部署。
在实施阶段,需要具体规划和执行数据同步、数据迁徙和查询优化等关键步骤。这通常需要跨职能团队的互助,包罗数据库管理员、数据工程师和大数据分析师。
下面是一个简朴的代码示例,展示如何使用Oracle Big Data SQL在Oracle数据库中执行对HDFS数据的查询:
- SELECT
- page_url,
- COUNT(*) AS total_views
- FROM
- HDFS('hdfs://namenode:8020/path/to/page_views/*')
- WHERE
- REGEXP_LIKE(page_url, 'http://.*\.com')
- GROUP BY
- page_url
- ORDER BY
- total_views DESC;
复制代码 该查询将返回一个按访问次数排序的网页列表,数据来源于HDFS中存储的页面欣赏纪录。在这个查询中,HDFS函数允许用户直接在Oracle SQL查询中引用HDFS上的数据文件。
在执行查询前,需要设置得当的外部表和数据源,以确保Oracle可以或许正确地访问和剖析HDFS中的数据。这个过程大概涉及设置网络参数、安全设置和数据格式映射。
通过本节的介绍,我们看到了Hadoop与Oracle集成的实际应用,以及如何利用Oracle Big Data Appliance和Big Data SQL等技术实现高效的数据交互。通过具体的操纵案例和计谋,我们可以进一步理解Hadoop和Oracle集成所涉及的技术细节和实施步骤。
4. Oracle分区技术介绍与应用
4.1 分区技术的根本概念和范例
4.1.1 分区技术的定义和上风
分区技术是数据库设计中的一个高级特性,旨在将大型表或索引分解成较小、更易于管理的部分,这些部分称为分区。每个分区可以单独管理,从而提高了操纵的灵活性和性能。分区技术的定义是为了优化大型数据库对象的操纵,包罗数据加载、备份、规复和查询优化。
分区的上风在于以下几个方面:
- 提高性能 :对于分区表的查询,数据库可以只扫描相关的分区,而不是整个表,这样可以极大地减少I/O操纵和提高查询服从。
- 简化管理 :分区表的数据维护和管理使命可以单独针对分区举行,好比举行数据归档,这将制止大规模的数据移动操纵。
- 增强可用性 :在分区表中,可以单独脱机或只读访问某个分区,这意味着整个表不会因单个分区的操纵而不可用。
- 提高可伸缩性 :随着数据量的增长,可以动态地添加新的分区,而不必重新组织整个表,这样可以适应数据量的增长。
4.1.2 Oracle中的分区范例及其应用场景
Oracle支持多种分区范例,每种范例实用于特定的业务场景和需求:
- 范围分区(Range Partitioning) :
- 定义 :按照数据范围对表举行分区,每个分区包含一定范围内的数据。
- 应用场景 :实用于数据有显着分段并且查询时通常会指定范围的环境,如日期、月份、地区。
- 列表分区(List Partitioning) :
- 定义 :按照一组值列表举行分区,每个分区对应一个值列表。
- 应用场景 :实用于需要按照具体值举行分区的场景,例如,销售数据可以根据国家或地区举行分区。
- 散列分区(Hash Partitioning) :
- 定义 :使用散列算法对分区键的值举行散列处理惩罚,每个散列值对应一个分区。
- 应用场景 :实用于数据分布均匀时,用于实现负载平衡和并行处理惩罚。
- 复合分区(Composite Partitioning) :
- 定义 :结合了以上两种或多种分区方式。
- 应用场景 :实用于需要按范围处理惩罚数据,但又希望在范围内举行更细致的处理惩罚的复杂场景。
- 间隔分区(Interval Partitioning) :
- 定义 :是范围分区的一种变体,它允许数据库自动创建新分区,并按照预定义的间隔自动确定分区的范围。
- 应用场景 :实用于数据按照可猜测的区间增长的场景。
4.2 分区技术在海量数据库中的应用
4.2.1 分区设计的最佳实践
在海量数据库中实施分区技术时,最佳实践包罗:
- 明确定义分区计谋 :根据数据访问模式和业务逻辑来选择符合的分区范例和键值。
- 合理规分别区数目 :分区数目过多或过少都大概带来性能问题。通常,分区数应该富足多,以便可以更精致地管理数据,但又不至于过多导致管理上的复杂性。
- 实施分区键选择 :选择符合的分区键至关告急,应该基于最频繁的查询和数据维护操纵来选择。
- 使用分区裁剪 :确保查询可以辨认并仅访问相关的分区,减少扫描的数据量。
- 制止分区键更改 :更改分区键大概会引起表重写,这好坏常耗时的操纵。
4.2.2 分区管理与维护本领
分区管理与维护本领包罗:
- 监控分区性能 :定期使用Oracle的性能分析工具检查各个分区的性能,确保它们处于最优状态。
- 分区维护操纵 :相识并合理执行分区维护操纵,如归并空分区、扫除汗青数据分区等。
- 数据迁徙计谋 :对于需要长期保存的数据,可以通过压缩、迁徙等操纵来减少存储成本并提升性能。
- 备份和规复计谋 :对分区表举行备份和规复时,应该根据分区的逻辑举行计谋性的操纵,而非整个表。
- 自动化脚本 :创建自动化脚本来处理惩罚日常的分区维护使命,确保工作服从和准确性。
接下来,让我们通过一个具体的分区技术应用案例,展示如何在Oracle中实施分区计谋。
5. Oracle数据操纵实战示例
数据是当代企业运营的焦点资产,而如何高效地举行数据操纵则是数据库管理员和数据工程师必须把握的技能。Oracle数据库作为业界广泛应用的数据库系统,提供了强大的数据操纵工具和优化技术,使得数据的导入导出、转换、性能优化和安全保障变得更加高效和安全。本章将通过实例操纵和具体分析,深入探讨Oracle数据操纵实战本领。
5.1 数据导入导出与转换本领
数据导入导出是数据库日常维护的告急环节,它涉及到数据迁徙、备份规复以及跨平台数据整合等场景。Oracle提供了多种工具来完成这一使命,其中Data Pump和SQL*Loader是两个最常用的工具,它们各自有着独特的应用场景和操纵上风。
5.1.1 使用Data Pump举行数据操纵
Oracle Data Pump是一个高速的数据和元数据导入导出工具,它提供了一套完备的下令行界面和API,支持数据泵导出(expdp)和数据泵导入(impdp)。其上风在于速度快、支持大容量数据处理惩罚,并且可以并行操纵,非常得当处理惩罚大规模数据集。
Data Pump的根本使用方法
- # 数据导出操作
- expdp system/password@db_name directory=DATA_PUMP_DIR dumpfile=export.dmp logfile=export.log schemas=SCHEMA_NAME
- # 数据导入操作
- impdp system/password@db_name directory=DATA_PUMP_DIR dumpfile=export.dmp logfile=import.log schemas=SCHEMA_NAME
复制代码 参数说明
- directory=DATA_PUMP_DIR 指定一个在数据库中创建的目次对象,用于指定数据泵文件的存放位置。
- dumpfile=export.dmp 指定导出的文件名。
- logfile=export.log 指定日志文件名,用于纪录导出操纵的具体信息。
- schemas=SCHEMA_NAME 指定导出或导入的方案名。
操纵逻辑说明
使用Data Pump时,可以通过添加各种参数来实现定制化的数据操纵需求。例如,可以指定过滤条件来导出或导入特定的表或表分区,也可以使用转换参数来转换数据格式或布局。
5.1.2 SQL*Loader在海量数据场景的应用
SQL Loader是Oracle提供的一个传统的数据加载工具,它通过读取外部文件的数据来加载数据到Oracle数据库中。SQL Loader在处理惩罚布局化精良的数据文件(如CSV或固定格式的文件)方面非常高效。
SQL*Loader的下令布局示例
- sqlldr system/password@db_name control=load CTL log=load.log direct=true
复制代码 参数说明
- control=loadCTL 指定控制文件的名称,控制文件定义了加载操纵的具体信息,如源数据文件格式、目标表和字段映射。
- log=load.log 指定日志文件名,用于纪录加载过程中的具体信息。
- direct=true 表示使用直接路径加载,该模式比传统的路径加载更快,因为它直接写入数据文件,绕过了SQL引擎。
操纵逻辑说明
在使用SQL Loader时,编写控制文件是关键步骤。控制文件定义了源数据文件和目标表的映射关系,以及错误处理惩罚和数据转换的规则。在海量数据场景下,使用SQL Loader可以有效减少数据加载的时间,尤其是在传统数据库和数据堆栈场景中。
5.2 SQL性能优化与数据安全
优化SQL查询是提高数据库性能的告急本领之一,而保证数据安全则是数据库管理的根本要求。本节将介绍SQL查询优化的常见方法和Oracle数据安全机制的实现。
5.2.1 SQL优化的常用方法
优化SQL查询不仅仅是减少查询运行时间,还包罗提升查询效果的准确性、降低系统负载等多个方面。通常,优化方法包罗但不限于:索引优化、查询重写、执行操持分析等。
索引优化
索引是数据库中提高查询服从的告急本领。合理地使用索引可以或许大幅减少查询所需的磁盘I/O操纵。例如,对于常常用于查询条件的列,创建单列索引;对于常常一起查询的多个列,创建复合索引。
- CREATE INDEX idx_column_name ON table_name(column_name);
复制代码 查询重写
偶然候,通过重写查询语句,改变查询逻辑,可以达到优化的效果。例如,使用EXISTS代替IN、用连接(JOIN)代替子查询等。
执行操持分析
Oracle的执行操持分析是SQL优化的关键步骤。通过查看SQL语句的执行操持,可以相识Oracle如何处理惩罚该查询,进而判定是否可以举行优化。
- EXPLAIN PLAN FOR SELECT * FROM table_name WHERE condition;
- SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY);
复制代码 5.2.2 Oracle的数据安全机制及实现
Oracle提供了多种数据安全机制来确保数据的安全性,包罗但不限于:数据加密、访问控制列表(ACLs)、审计跟踪等。
数据加密
Oracle支持透明数据加密(TDE)和列加密,可以对存储在数据库中的敏感数据举行加密,以防止未授权访问。
- -- 透明数据加密(TDE)
- ALTER SYSTEM SET encryption.keySTORE=wallet_directory CONTAINER=ALL;
复制代码 访问控制列表(ACLs)
ACLs可以用来控制特定用户或角色对数据库对象的访问权限,包罗表、视图、序列等。
- -- 给予用户访问表的权限
- GRANT SELECT ON table_name TO user_name;
复制代码 审计跟踪
审计跟踪功能允许数据库管理员纪录数据库运动,包罗用户操纵、系统事件等。这样,管理员可以在事后检察这些运动,确保数据安全。
- -- 开启审计跟踪
- AUDIT ALTER SYSTEM BY user_name;
复制代码 Oracle数据库操纵实战不仅要求数据库管理员具备扎实的技术功底,还需要丰富的经验积累。通过本章的介绍,我们学习了如何高效使用Data Pump和SQL*Loader举行数据导入导出和转换,同时把握了SQL优化和数据安全机制的根本知识。随着技术的不断进步,把握这些焦点技能将使数据操纵更加得心应手。
6. 大数据环境下的Oracle工作原理
6.1 Oracle在大数据环境中的角色
6.1.1 Oracle数据库与大数据技术的关系
在大数据时代,Oracle数据库不仅是传统的数据存储和处理惩罚的中央,而且也正在逐步融入到大数据处理惩罚的生态系统中。Oracle数据库的事务处理惩罚能力、强大的并发控制和安全特性,使其在处理惩罚传统业务数据方面具有得天独厚的上风。然而,随着数据量的爆炸性增长,传统数据库的局限性逐渐显现,如程度扩展能力不敷、对非布局化数据支持有限等问题。
Oracle数据库为了适应大数据环境,提供了一系列解决方案,包罗但不限于Oracle Big Data Appliance、Oracle GoldenGate、Oracle Data Integrator等。这些技术可以或许帮助Oracle数据库与Hadoop、Spark、NoSQL数据库等大数据技术举行集成,从而在保证数据同等性和完备性的基础上,实现海量数据的高效处理惩罚和分析。
6.1.2 Oracle如何支持大数据处理惩罚需求
Oracle支持大数据处理惩罚需求主要通过以下几个方面:
- 扩展性和性能 :Oracle数据库通过RAC(Real Application Clusters)技术实现数据库集群,支持横向扩展,提高处理惩罚大数据的能力。
- 数据集成 :利用Oracle GoldenGate等数据集成工具,Oracle可以及时同步和迁徙大量数据,减少数据孤岛问题。
- 及时分析 :Oracle数据库内置的分析工具如SQL/JSON、SQL/Polygon等允许用户在数据库层面执行复杂的数据分析操纵。
- 大数据集成技术 :Oracle与Hadoop生态系统的集成技术,如HDFS适配器、Oracle Big Data SQL等,允许用户直接在Oracle环境中查询和处理惩罚存储在Hadoop集群上的数据。
6.2 Oracle与大数据生态系统集成案例
6.2.1 Oracle与Spark、Hive的集成方案
Oracle与Spark、Hive集成的关键在于提供一个同一的数据分析平台,允许用户利用Spark的快速处理惩罚能力和Oracle的事务处理惩罚能力。一个典型的集成方案如下:
- 数据存储 :使用Oracle数据库作为中央数据存储系统,存储布局化数据,并通过HDFS适配器将数据传输到Hadoop集群上举行大数据处理惩罚。
- 数据处理惩罚 :通过Oracle Big Data SQL,用户可以直接在Oracle环境中编写SQL查询来分析Hive中的数据。同时,Spark可以作为计算引擎,提供高速的数据处理惩罚能力。
- 数据集成 :Oracle GoldenGate等工具可以用来保证数据在Oracle和Hadoop集群之间及时同步,确保数据的及时性和同等性。
6.2.2 集成后的性能测试与案例分析
性能测试对于评估集成方案的有效性至关告急。测试通常会涉及数据加载服从、查询响应时间、系统稳定性等多个方面。例如:
- 数据加载服从 :将大量数据加载到Hadoop集群,并通过Oracle举行及时监控和性能分析。
- 查询响应时间 :比较在Oracle中直接查询和通过Big Data SQL查询Hive数据的响应时间,评估不同场景下数据处理惩罚的服从。
- 案例分析 :真实的业务案例分析,如在金融行业中的客户交易数据分析,评估Oracle与Spark、Hive集成对业务流程的影响和优化。
通过实际案例的测试和分析,我们可以清楚地看到Oracle与大数据技术集成带来的上风和大概面临的挑战,并据此举行相应的调整和优化。
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