Oracle RAC原理及关键技术

课程计划1、什么是OracleRAC2、OracleRAC的结构4、OracleRAC的关键技术5、OracleRAC的优缺点6、OracleRAC架构的延伸3、OracleRAC的原理RAC，全称realapplicationclusters，译为“实时应用集群”，是Oracle新版数据库中采用的一项新技术，是高可用性的一种，也是Oracle数据库支持网格计算环境的核心技术。1、什么是OracleRAC1.2、什么是集群Interconnectednodesactasasingleserver.Clustersoftwarehidesthestructure.Disksareavailableforreadandwritebyallnodes.Operatingsystemisthesameoneachmachine.NodeDisksPrivateInterconnectClusterwareoneachnodePublicNetworkPublicNetworkPublicNetworkPublicNetwork1、什么是OracleRAC1.3、什么是OracleRACMultipleinstancesaccessingthesamedatabaseOneInstancepernodePhysicalorlogicalaccesstoeachdatabasefileSoftware-controlleddataaccessInstancesspreadacrossnodesDatabasefilesInterconnectSharedcache1、什么是OracleRAC1.4、OracleRAC和单点DB1、什么是OracleRACOracleRAC数据库管理软件1，硬件架构拓扑实现2，安装操作系统和集群管理软件，构成集群环境3，选用Oracle的RAC组件，构成RAC环境4，安装数据库管理软件5，创建数据库，监听，实例等等1.5、OracleRAC的历史1、什么是OracleRAC2、OracleRAC的结构2.1、OracleRAC硬件架构拓扑图硬件架构拓扑说明该拓扑图是一个典型的两节点RAC系统，整个架构由两台主机，一台共享存储设备，两台光纤交换机，四台网络交换机等等构成，其中，两台光纤交换机，两台心跳交换机，两台公用IP交换机都做了集群冗余，集群中的设备，无论哪台出了问题，都不会影响整个系统的正常运行2、OracleRAC的结构硬件设备主要包括如下部分：服务器共享存储设备网络交换机光纤交换机网线光纤2.2、硬件设备2、OracleRAC的结构2.2、硬件设备服务器：我们有时候称其为“数据库服务器”，“数据库主机”，在RAC的术语中我们又称其为“节点”。服务器的配置应该相同，cpu，内存等，还有，每台服务器上至少两块物理网卡，分别用于主机间私有通信和对外公用通信，也可以有多快网卡，进行网卡绑定，实现网卡的冗余。私有通信的网卡叫privateNIC，对应的IP为privateIP公用通信的网卡叫publicNIC，对应的IP为publicIP每台服务器至少一块HBA卡，用于共享存储的连接。可以用光纤线直连存储，也可以通过光纤交换机，我们建议使用光纤交换机。同时，也可以配置多块HBA卡，实现其冗余，提高其容错性。2、OracleRAC的结构2.2、硬件设备共享存储：共享存储是整个RAC架构中的核心RAC是一个典型的“多实例，单数据库”架构，被所有节点共享，并行访问。数据库数据文件，控制文件，参数文件，联机重做日志文件，甚至归档日志文件都放在共享存储上。并保证可以被所有节点同时访问。IO性能要求比较高，一般用光纤线连接，运行scsi协议共享存储可以通过存储镜像来实现其冗余2、OracleRAC的结构2.3、软件架构拓扑图2、OracleRAC的结构软件拓扑说明该拓扑图是一个典型的两节点RAC系统，服务器软件环境有：操作系统（OS），集群软件（Oracleclusterware），数据库软件（OracleRDBMS），各种驱动程序2、OracleRAC的结构2.4、软件设备软件设备如下：操作系统，如RHEL，AIX，HP_UX等集群软件：Oracleclusterware数据库软件：OracleRDBMS各式驱动程序，如网卡驱动，HBA卡驱动，ASMLib等2、OracleRAC的结构2.4、软件设备操作系统：每个节点上的必须是相同的操作系统，版本必须一致，包括操作系统小版本，补丁号等例如：操作系统：RHELAS4.864bit内核版本：2.6.9-89.EL2、OracleRAC的结构2.4、软件设备集群软件：是整个集群环境的核心组成部分，安装在操作系统上的特殊软件，负责管理整个集群环境中的硬件资源，并为其上层应用提供服务，如RAC集群提供基础服务。在单服务器模式下，应用所要做的事情，通过OS内核和硬件访问来完成，但是在多服务器模式下，OS内核无法完成对所有硬件资源的访问控制，集群软件填补了这个空白，应运而生。2、OracleRAC的结构2.4、软件设备数据库软件：新的硬件，新的操作系统，新的集群软件，新的数据库软件注意彼此之间的兼容性实验环境用的是oracle10.2.0.52、OracleRAC的结构2.4、软件设备集群文件系统：数据文件，控制文件，参数文件，重做日志文件等等都要放到共享存储上，各节点可以对这些文件进行并行访问控制，一般文件系统很难做到，需要裸设备或者集群文件系统。Oracle公司两种集群解决方案是：ocfs（2）和ASMIBM的集群文件系统：GPFSRedHat的集群文件系统：GFSVERITAS的集群文件系统：VeritasStorageFoundation„„2、OracleRAC的结构2.5、逻辑结构2、OracleRAC的结构3、OracleRAC的原理集群环境层面：并发控制，健忘症，脑裂，IO隔离；共享存储层面：共享，并发访问；RAC层面：存储层，网络层，集群件层，应用层数据库实例层面：并发访问和控制3.1、OracleRAC的原理3.2.1、并发控制：在集群环境中，数据是放在共享存储上的，每个节点之间的身份是对等的，对数据有相同的访问权利，这就要求集群件对这种对等权限的并发访问有控制机制在OracleRAC中，利用DistributeLockManagement（DLM）机制进行多个节点间并发访问的控制3.2、集群环境层面3、OracleRAC的原理3.2.2、健忘症：该问题是由于每个节点上都有一份集群配置信息，修改节点的配置信息得不到同步导致的。解决健忘问题的最简单办法是，整个集群只有一份集群配置信息，无论哪个节点修改了配置信息，都是同一份，配置信息对每个节点都是一样的。OracleRAC使用OCRDisk文件解决这个问题3.2、集群环境层面3、OracleRAC的原理3.2.3、脑裂：在集群环境中，节点间需要某种机制，比如心跳，了解彼此的健康状况。假如心跳出了问题，每个节点都会认为其他节点都不复存在了，自己是唯一的幸存者，就会控制整个集群。因为数据是共享的，都来控制独享，势必会破坏共享数据的完整性和一致性。这时候表决盘被引入，通过投票机制，获得最高票数或者最早到达的获得投票的，幸存，其他节点被踢出。在OracleRAC中VotingDisk用来记录节点间成员的状态，出现脑裂时，仲裁哪个partition获得控制权，其他的partition被剔除3.2、集群环境层面3、OracleRAC的原理3.2.4、IO隔离：虽然Partition被剔除了，但是并没有限制其对共享数据的访问，所以为了限制已踢出节点对共享数据的访问，必须进行IO隔离。OracleRAC采取的是直接重启故障节点。3.2、集群环境层面3、OracleRAC的原理因为集群环境中，数据是共享的，每个集群节点都可以访问到，因此存储必须能够共同访问，也就是解决好存储设备的共享和并发访问3.3、共享存储层面3、OracleRAC的原理3.4.1、存储层：RAC是多实例单数据库的架构，数据库相关的文件在集群中只有一份，而且是共享。所以RAC有时候不能完全依赖于集群层面解决存储的共享，并发访问控制等，也有自己的机制—cachefusionlock。3.4、RAC层面3、OracleRAC的原理3.4.2、网络层：在整个RAC环境中，可以认为存在四个网络环境：Public网络，对应publicIp，用于对外提供数据查询服务，服务器维护，数据库维护等Virtual网络，对应virtualIP，用于提供应用连接，一般应用程序使用的是该IPPrivate网络，对应privateIP，用于RAC心跳和cachefusion，对速度要求很高存储网络，由存储设备，HBA卡，光纤交换机等组成3.4、RAC层面3、OracleRAC的原理3.4.3、集群件层：在单机环境中，os内核直接和服务器硬件通信，管理硬件设备，控制进程之间的访问。但是在集群环境下，os内核就显得力不从心，无法保证多主机之间的协调工作，集群管理软件应运而生。在OracleRAC环境中，该机制位于oracle和os内核之间的Oracleclusterware，如果该节点需要与其他节点间进行通信，它会在os内核前截获请求，并与其他节点的clusterware通信协商。OracleRAC层和集群件层是不一样的，因为集群件可以是其他第三方的软件，如HACMP，ServiceGuard等3.4、RAC层面3、OracleRAC的原理3.4.4、应用层：在OracleRAC数据库系统来看，应用层也就是OracleRDBMS层面。整个应用层是由若干CRSResource组成，一个resource是由一个或者一组进程构成的一个完整服务OracleRAC系统之所以能提供高可用服务，主要是因为集群软件对运行其上的应用进行监控，并在应用发生异常时进行重启，切换等干预活动，被监视的对象就是CRSResource，进程是LMON（LockMonitorProcess）。CRSResource可以在RAC安装时自动或者手动创建，并注册到CRS中，以元数据的形式记录在OCR磁盘上。CRSResource包括：GSD，ONS，VIP，database，instance，listener，service等3.4、RAC层面3、OracleRAC的原理4、OracleRAC的关键技术OCRDiskVotingDiskVIPDLMCacheFusionFailoverLoadbalanceASM4.1、OracleRAC的关键技术OCRDisk主要用来解决集群的“健忘”问题健忘问题主要是由于修改集群配置信息后，节点间的集群配置信息不一致导致的，oracle给出的解决办法是，只有一份共享的集群配置文件，在linux系统中信息如下：[root@rac2~]#ll/etc/oracle/-rw-r--r--1rootoinstall45Mar2814:01ocr.locdrwxrwxr-x5rootroot4096Apr1212:32oprocddrwxr-xr-x3rootroot4096Mar2814:01scls_scr[root@rac2~]#cat/etc/oracle/ocr.lococrconfig_loc=/dev/raw/raw1local_only=FALSE4.2、OCRDISK4、OracleRAC的关键技术也可以用如下命令查看：4.2、OCRDISK4、OracleRAC的关键技术基于OCRDisk的重要性，在oracleclusterware在运行的过程中必须确保其内容的完整性，因此不是每个节点都可以操作OCRDisk，每个节点上都有一份其内容的拷贝，在一块叫OCRcache的内存中。如果需要修改其内容，节点上的OCRprocess会通知可以更改OCRDisk的节点—OCRmasterNode，masternode节