Oracle Sharding: Oracle Globally Distributed AI Database
Oracle Sharding é uma arquitetura de banco de dados distribuído que permite particionar horizontalmente os dados entre múltiplos bancos Oracle independentes, chamados de shards. Na documentação atual do Oracle AI Database 26ai, a tecnologia passou a ser apresentada como Oracle Globally Distributed AI Database.
O objetivo é distribuir dados, processamento e armazenamento entre múltiplos servidores e regiões, permitindo escalabilidade horizontal, isolamento de falhas e distribuição geográfica dos dados.
Para as aplicações, o conjunto de shards pode ser apresentado como um único banco de dados lógico. A distribuição física dos dados fica sob responsabilidade da arquitetura distribuída.
Documentação oficial da Oracle: Oracle Globally Distributed AI Database Guide.
O que é Oracle Sharding?
Sharding é uma técnica de particionamento horizontal na qual os dados de uma tabela são distribuídos entre múltiplos bancos de dados independentes.
Cada banco participante é denominado shard. O conjunto dos shards forma um sharded database, apresentado logicamente às aplicações como um único banco de dados.
Em vez de concentrar todo o processamento e armazenamento em uma única instância, a arquitetura distribui os dados entre diferentes recursos computacionais.
A Oracle descreve essa arquitetura como shared-nothing, pois os shards não compartilham recursos físicos como CPU, memória e armazenamento.
Oracle Database 26ai — Globally Distributed Database Architecture
Oracle Sharding no Oracle Database 26ai
No Oracle AI Database 26ai, a nomenclatura oficial utilizada pela Oracle é Oracle Globally Distributed AI Database.
A tecnologia mantém os princípios fundamentais do Oracle Sharding e adiciona recursos voltados para ambientes distribuídos modernos, incluindo suporte a AI Vector Search, novas formas de distribuição de dados, replicação baseada em Raft e melhorias no gerenciamento de tabelas duplicadas.
Isso torna a arquitetura especialmente relevante para aplicações de grande escala, ambientes globais e workloads que precisam distribuir dados entre múltiplas regiões.
Oracle — Changes in Oracle Globally Distributed AI Database for Oracle AI Database 26ai
Como funciona o Oracle Sharding?
Em uma arquitetura Oracle Sharding, uma tabela pode ser dividida horizontalmente entre vários shards.
Cada shard possui as mesmas estruturas lógicas necessárias para a tabela, mas armazena apenas uma parte das linhas.
Por exemplo, uma tabela de clientes pode ser distribuída utilizando o identificador do cliente como chave:
- Shard 1: clientes 1 a 10 milhões;
- Shard 2: clientes 10 milhões a 20 milhões;
- Shard 3: clientes 20 milhões a 30 milhões.
A aplicação pode continuar trabalhando com a tabela de maneira lógica, enquanto a infraestrutura distribui os dados fisicamente.
O que é um shard?
Um shard é uma unidade independente de banco de dados participante da arquitetura distribuída.
Na arquitetura atual baseada em Oracle AI Database 26ai, os shards podem ser PDBs hospedados em diferentes CDBs, permitindo distribuir os dados horizontalmente entre diferentes recursos computacionais.
Os shards podem ser distribuídos entre diferentes servidores, ambientes de nuvem, data centers ou regiões geográficas, dependendo da arquitetura adotada.
O que é Sharded Database?
O Sharded Database (SDB) é o conjunto de shards que, para a aplicação, representa um único banco de dados lógico.
A aplicação não precisa necessariamente conhecer a localização física de cada parte dos dados. O mecanismo de distribuição e roteamento direciona as solicitações para os shards apropriados.
Sharding Key
A sharding key é um dos elementos mais importantes da arquitetura.
Ela determina como os dados são distribuídos entre os shards.
Exemplos de possíveis chaves incluem:
- ID do cliente;
- Número da conta;
- ID da empresa;
- País;
- Região;
- Unidade de negócio.
A escolha inadequada da chave pode provocar concentração excessiva de dados ou processamento em determinados shards.
Por isso, o desenho da sharding key deve considerar distribuição de dados, padrão das consultas, volume de transações e crescimento futuro.
Benefícios do Oracle Sharding
Escalabilidade horizontal
A arquitetura permite adicionar recursos distribuindo os dados e a carga entre múltiplos shards.
Essa abordagem é especialmente interessante para aplicações cujo crescimento ultrapassa a capacidade de uma única infraestrutura.
Isolamento de falhas
Como os shards possuem recursos independentes, uma falha localizada pode afetar apenas uma parte dos dados ou usuários associados ao shard.
Distribuição geográfica
Os shards podem ser distribuídos geograficamente, permitindo aproximar os dados dos usuários e atender requisitos relacionados à residência e soberania dos dados.
Escala para workloads de grande volume
A distribuição horizontal permite dividir o processamento entre diferentes recursos computacionais.
Oracle — Oracle Sharding Overview
Oracle Sharding e Data Sovereignty
Um dos usos importantes do Oracle Globally Distributed Database é a distribuição de dados de acordo com requisitos geográficos.
Uma organização pode precisar manter determinados dados em uma região específica devido a requisitos regulatórios, contratuais ou de residência de dados.
Com uma arquitetura distribuída geograficamente, os shards podem ser posicionados em diferentes regiões e os dados podem ser direcionados de acordo com as regras de distribuição.
Oracle — Implementing Data Sovereignty with Oracle Globally Distributed AI Database
Oracle Sharding e Global Data Distribution
O Oracle Globally Distributed Database permite distribuir uma única base lógica entre múltiplas regiões.
Isso pode reduzir a distância entre usuários e dados e permitir arquiteturas alinhadas às necessidades geográficas das aplicações.
Uma solicitação pode ser direcionada ao shard que possui os dados correspondentes à chave utilizada pela aplicação.
Oracle Sharding e Shard Catalog
O Shard Catalog é um componente central da arquitetura distribuída.
Ele mantém informações de configuração do banco distribuído e fornece funcionalidades como gerenciamento centralizado e suporte a consultas que envolvem múltiplos shards.
Entre suas responsabilidades estão:
- Armazenamento da configuração do ambiente distribuído;
- Gerenciamento centralizado;
- Informações sobre os shards;
- Suporte a operações envolvendo múltiplos shards;
- Armazenamento de uma cópia principal do schema;
- Coordenação de determinadas operações distribuídas.
Oracle — Globally Distributed Database Concepts
Shard Director
O Shard Director é utilizado para direcionar as conexões da camada de aplicação para os shards apropriados.
Ele faz parte da infraestrutura Global Data Services e ajuda a encaminhar as solicitações diretamente ao shard adequado.
Esse mecanismo é importante para evitar que a aplicação precise conhecer manualmente a localização física dos dados.
Oracle — Global Data Services Concepts and Administration Guide
Oracle Sharding e Global Data Services
O Global Data Services fornece componentes utilizados para gerenciamento e roteamento de serviços em ambientes distribuídos.
Em arquiteturas Oracle Sharding, esses componentes podem participar do direcionamento das conexões para os shards apropriados.
O objetivo é fornecer uma camada de localização e gerenciamento de serviços que permita às aplicações utilizar a infraestrutura distribuída sem precisar controlar manualmente todos os detalhes de localização.
Oracle Sharding e tabelas duplicadas
Nem todas as tabelas precisam ser particionadas entre shards.
Determinadas tabelas podem ser replicadas para os shards para permitir que informações comuns estejam disponíveis localmente.
Esse conceito é especialmente útil para tabelas de referência utilizadas por diferentes regiões ou unidades da aplicação.
No Oracle AI Database 26ai, a Oracle adicionou suporte a tabelas duplicadas sincronizadas em determinadas configurações.
Oracle — Synchronous Duplicated Tables
Oracle Sharding e Raft Replication
Uma das novidades do Oracle Globally Distributed AI Database no Oracle AI Database 26ai é a Raft Replication.
A Oracle descreve a replicação Raft como uma tecnologia de replicação lógica baseada em consenso que fornece replicação integrada ao Oracle Globally Distributed AI Database.
O objetivo é simplificar a configuração de replicação e failover em ambientes distribuídos.
A Oracle informa que a tecnologia pode fornecer failover em subsegundos em determinadas arquiteturas.
Oracle Sharding e Oracle Data Guard
Oracle Data Guard continua sendo uma tecnologia importante para proteção e alta disponibilidade dos bancos que participam de arquiteturas distribuídas.
Dependendo da arquitetura e versão utilizada, os shards podem possuir bancos standby para proteção contra falhas.
Em ambientes que utilizam Oracle Data Guard, o desenho deve considerar a proteção individual dos shards e os requisitos de recuperação da aplicação.
Veja também:
Oracle Sharding e Oracle RAC
Oracle Sharding e Oracle RAC solucionam problemas diferentes.
O RAC permite que múltiplas instâncias Oracle acessem o mesmo banco de dados e compartilhem os recursos do ambiente.
Sharding, por outro lado, distribui os dados entre bancos independentes em uma arquitetura shared-nothing.
Dependendo do projeto, as duas tecnologias podem participar de uma arquitetura de alta disponibilidade e escalabilidade, mas não devem ser tratadas como tecnologias equivalentes.
Oracle Sharding e Oracle MAA
A arquitetura Oracle Maximum Availability Architecture pode ser utilizada como referência para projetar ambientes Oracle de alta disponibilidade e proteção de dados.
Em uma arquitetura distribuída, os mecanismos de disponibilidade devem ser avaliados tanto no nível do shard quanto no nível da aplicação.
Oracle Sharding e Oracle Exadata
Oracle Exadata pode ser utilizado como plataforma para workloads Oracle de grande escala.
Em projetos distribuídos, a decisão entre concentrar cargas em uma infraestrutura Exadata ou distribuí-las entre shards depende do perfil da aplicação, crescimento, requisitos geográficos, disponibilidade e arquitetura desejada.
Oracle Sharding e Oracle Cloud Infrastructure
Arquiteturas distribuídas podem ser implementadas em ambientes de nuvem, incluindo Oracle Cloud Infrastructure.
O uso da nuvem permite combinar diferentes regiões, recursos computacionais e serviços para criar arquiteturas distribuídas globalmente.
Oracle Sharding e Autonomous Database
A Oracle também oferece arquiteturas de banco de dados globalmente distribuído no contexto de serviços Autonomous.
Esses serviços podem automatizar diversas atividades operacionais, incluindo tarefas relacionadas a gerenciamento, patching, tuning e backup.
Oracle — Globally Distributed Autonomous AI Database
Veja também:
Oracle Sharding e AI Vector Search
O Oracle AI Database 26ai adicionou suporte a AI Vector Search em ambientes Globally Distributed Database.
Com esse recurso, tabelas contendo vetores podem ser distribuídas e replicadas entre múltiplos bancos Oracle que não compartilham hardware.
As pesquisas por similaridade podem ser executadas em paralelo entre shards ou direcionadas a um shard específico quando a sharding key estiver disponível.
Isso permite combinar distribuição horizontal de dados com workloads modernos de inteligência artificial e busca vetorial.
Oracle — Sharding Support for AI Vector Search
Tipos de distribuição de dados
O Oracle Globally Distributed AI Database oferece diferentes estratégias para distribuir os dados.
System-Managed Sharding
O sistema determina automaticamente a distribuição dos dados de acordo com a sharding key e as regras definidas para o ambiente.
User-Defined Sharding
Permite maior controle sobre a associação dos dados aos shards.
Composite Sharding
Combina estratégias para permitir maior flexibilidade na distribuição dos dados.
Directory-Based Distribution
No Oracle AI Database 26ai, a distribuição baseada em diretório permite controlar explicitamente o relacionamento entre valores da chave e shards.
Isso pode ser útil quando existe uma quantidade limitada de valores de chave ou quando a organização precisa controlar precisamente a localização dos dados.
Oracle — Directory-Based Data Distribution
Oracle Sharding e consultas entre múltiplos shards
Nem todas as consultas podem ser direcionadas para um único shard.
Consultas que necessitam de informações distribuídas podem envolver múltiplos shards.
O ambiente pode utilizar o shard catalog e mecanismos de coordenação para executar operações que envolvam múltiplos bancos.
Por isso, o desenho das consultas e a escolha da sharding key são fundamentais para evitar operações distribuídas desnecessárias.
Oracle Sharding e performance
Uma arquitetura distribuída pode aumentar significativamente a capacidade de processamento, mas o resultado depende diretamente do desenho da distribuição.
Os principais pontos de atenção são:
- Escolha da sharding key;
- Distribuição uniforme dos dados;
- Distribuição do workload;
- Quantidade de consultas cross-shard;
- Localização geográfica;
- Capacidade de cada shard;
- Rede entre regiões;
- Latência;
- Estratégia de replicação.
Uma chave mal escolhida pode gerar hot shards, concentrando uma parcela excessiva do workload em um único shard.
Oracle Sharding e monitoramento
O monitoramento de uma arquitetura Oracle Sharding deve considerar tanto o ambiente global quanto cada shard individualmente.
É importante acompanhar:
- CPU por shard;
- Memória;
- I/O;
- Latência;
- SQL;
- Quantidade de sessões;
- Distribuição de dados;
- Espaço utilizado;
- Falhas de shard;
- Replicação;
- Consultas cross-shard.
As ferramentas de monitoramento Oracle podem complementar a análise do ambiente.
Veja:
Oracle Sharding e backup
Em um ambiente distribuído, a estratégia de backup deve proteger cada componente crítico da arquitetura.
O planejamento deve considerar:
- Backup dos shards;
- Backup do shard catalog;
- Recuperação de dados;
- RPO;
- RTO;
- Replicação;
- Disaster Recovery;
- Testes periódicos de recuperação.
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Oracle Sharding e segurança
A segurança de uma arquitetura distribuída deve ser tratada de forma integrada.
Entre os pontos importantes estão:
- Criptografia;
- Controle de acesso;
- Proteção das conexões;
- Gestão de chaves;
- Auditoria;
- Segurança das aplicações;
- Residência dos dados;
- Proteção dos diferentes shards.
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Quando utilizar Oracle Sharding?
Oracle Sharding é indicado principalmente para aplicações que precisam de escala horizontal, distribuição geográfica ou isolamento de falhas em grande escala.
Alguns cenários incluem:
- Plataformas SaaS;
- Aplicações globais;
- Grandes plataformas de comércio eletrônico;
- Serviços financeiros;
- Telecomunicações;
- Aplicações com grande volume de transações;
- Workloads com crescimento contínuo;
- Ambientes com requisitos de residência de dados.
Quando Oracle Sharding pode não ser necessário?
Nem todo banco de dados de grande porte precisa de sharding.
Antes de adotar uma arquitetura distribuída, é importante avaliar alternativas como:
- Otimização de SQL;
- Indexação;
- Particionamento;
- Oracle RAC;
- Oracle Exadata;
- Scale-up de infraestrutura;
- Otimização de aplicação;
- Oracle Performance Tuning.
A complexidade operacional do ambiente distribuído deve ser justificada pelos requisitos de escala, disponibilidade ou distribuição geográfica.
Oracle Sharding e Oracle Partitioning
Partitioning e Sharding são conceitos relacionados, mas não são equivalentes.
O particionamento divide os dados dentro de uma estrutura de banco de dados. O sharding leva o conceito de distribuição horizontal para múltiplos bancos independentes.
Em Oracle Sharding, as tabelas são distribuídas entre os shards de acordo com a estratégia de distribuição.
Oracle — Sharded Tables and Partitioning
Oracle Sharding e alta disponibilidade
A alta disponibilidade de um ambiente distribuído deve ser planejada em múltiplos níveis.
É necessário considerar:
- Disponibilidade individual dos shards;
- Replicação;
- Failover;
- Disponibilidade do shard catalog;
- Roteamento;
- Rede;
- Data centers;
- Regiões de nuvem;
- Disaster Recovery.
Uma arquitetura distribuída bem projetada pode limitar o impacto de falhas localizadas, mas isso depende da estratégia de replicação e do desenho da aplicação.
Oracle Sharding e Disaster Recovery
O Disaster Recovery de um ambiente distribuído precisa considerar cada componente da arquitetura.
O planejamento deve definir como recuperar shards individuais e como restaurar a operação global da aplicação após eventos de maior impacto.
Veja:
Consultoria Oracle Sharding
A implantação de Oracle Sharding exige planejamento de arquitetura, distribuição de dados, escolha da sharding key, dimensionamento dos shards, segurança, monitoramento, alta disponibilidade e recuperação.
Uma avaliação especializada pode ajudar a determinar:
- Se o ambiente realmente precisa de sharding;
- Qual estratégia de distribuição utilizar;
- Como escolher a sharding key;
- Como dimensionar os shards;
- Como distribuir os dados geograficamente;
- Como estruturar alta disponibilidade;
- Como implementar monitoramento;
- Como estruturar backup e recuperação.
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Conclusão
Oracle Sharding, atualmente denominado pela Oracle como Oracle Globally Distributed AI Database no Oracle AI Database 26ai, é uma arquitetura destinada a distribuir dados e processamento entre múltiplos bancos Oracle independentes.
A tecnologia pode proporcionar escalabilidade horizontal, isolamento de falhas e distribuição geográfica dos dados, sendo especialmente relevante para aplicações de grande escala.
Entretanto, o sucesso de uma implementação depende do desenho correto da arquitetura, principalmente da escolha da sharding key, distribuição do workload, estratégia de replicação, localização dos dados e capacidade de monitoramento.
Com o Oracle AI Database 26ai, a tecnologia também incorpora recursos como Raft Replication, distribuição baseada em diretório, tabelas duplicadas sincronizadas e suporte a AI Vector Search.
Documentação oficial Oracle
- Oracle Globally Distributed AI Database Guide
- Changes in Oracle Globally Distributed AI Database for Oracle AI Database 26ai
- Oracle AI Database 26ai — Globally Distributed Database Architecture
- Implementing Data Sovereignty with Oracle Globally Distributed AI Database
- Oracle Global Data Services Concepts and Administration Guide
- Oracle AI Database 26ai — Sharded Tables
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