SQL SERVER 2008負(fù)載均衡設(shè)計(jì)

李國(guó)安

摘要：SQL SERVER2008 開發(fā)的系統(tǒng)隨著數(shù)據(jù)量的增大，系統(tǒng)性能不能滿足用戶的需求?？梢酝ㄟ^大量的高性能的硬件投入，來提高系統(tǒng)的性能。這樣，浪費(fèi)更新的舊硬件，造成不必要的損失，這不是解決問題最好的方法。如何在原有的硬件基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的性能，發(fā)揮已有硬件的優(yōu)勢(shì)，讓每一個(gè)節(jié)點(diǎn)共同完成系統(tǒng)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：負(fù)載均衡；ORACLE；SQL SERVER

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）12-0008-02

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，企業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量急劇膨脹。早期搭建的SQL SERVER服務(wù)環(huán)境已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)增加帶來數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器性能下降，導(dǎo)致應(yīng)用程序響應(yīng)時(shí)間不能滿足客戶需求。雖然微軟數(shù)據(jù)庫(kù)SQL SERVER不斷升級(jí)，但是改造現(xiàn)有狀況很難。不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量帶來很多新的問題，如：查詢、添加、更新數(shù)據(jù)等操作響應(yīng)時(shí)間變得越來越長(zhǎng)，盡管應(yīng)用程序不斷的優(yōu)化，也不能滿足用戶體驗(yàn)的需求。

解決目前存在的問題有以下幾種方法：

1）擴(kuò)展服務(wù)器性能，增加服務(wù)器吞吐能力，在硬件上擴(kuò)展現(xiàn)在的需要。但是，已經(jīng)退下的舊的服務(wù)設(shè)備，實(shí)屬資源浪費(fèi)，單節(jié)點(diǎn)的提升會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生瓶頸，仍然不能滿足用戶的需求，提高性能是失敗的。另外，這種單一硬件提升整個(gè)服務(wù)的性能不是一種可持續(xù)發(fā)展方案，不是一種可取方案。

2）SQL SERVER升級(jí)到ORACL平臺(tái)，采用“RAC”來解決，ORACLE“RAC”采用共享緩存（Cache）的辦法，來是實(shí)現(xiàn)鎖的互換，多個(gè)實(shí)例同時(shí)分擔(dān)負(fù)載。不但能負(fù)載均衡而且擴(kuò)展也很方便。同時(shí)也和微軟集群（MSCS）和SQL2005鏡像作了對(duì)比。這種方法雖然能夠解決問題，但是要將應(yīng)用移植，代碼要重新編寫，關(guān)鍵是有好多舊系統(tǒng)在里面，當(dāng)時(shí)開發(fā)的人員都離開了。所以這將是一個(gè)即費(fèi)財(cái)力、物力、人力，同時(shí)還要面臨很大風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)艱難過程。

3）在原有基礎(chǔ)上，進(jìn)行SQL SERVER2008上進(jìn)行集群。SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器都只有“熱備”的解決方案，而沒有“負(fù)載均衡”和“集群”完備的解決方案。如果在原有硬件、軟件沒有發(fā)生改變情況下，完成數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載均衡，是一種比較優(yōu)的解決方案。那么，如何完成這種集群呢？

2 數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案

1）SQL SERVER2008數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案

SQL SERVER2008通過提供各種高可用性解決方案，大大縮短應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的宕機(jī)時(shí)間，解決方案保障用戶每周7天，每天24小時(shí)訪問數(shù)據(jù)，有效的提高數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行性能，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用性。數(shù)據(jù)庫(kù)提供了各種的Always On功能技術(shù)，可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性能，大大縮減停機(jī)時(shí)間并可以獲得滿意級(jí)別的可用性，并減少了由于大量用戶同時(shí)訪問同一數(shù)據(jù)庫(kù)而導(dǎo)致的沖突，但是配置比較麻煩。

SQL SERVER 2008高可用和數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)解決方案，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏡像、事務(wù)復(fù)制、日志傳送、備份/還原、故障轉(zhuǎn)移群集、數(shù)據(jù)庫(kù)快照、數(shù)據(jù)壓縮等技術(shù)上（如圖1簡(jiǎn)單SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)架）。

備份壓縮，通常情況下，減少壓縮備份所需的設(shè)備IO，減少了備份所需的存儲(chǔ)空間，大大提高備份的速度。但是，明顯占用CPU，影響數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。

數(shù)據(jù)壓縮，將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少存儲(chǔ)空間，提高傳輸效率，它是對(duì)數(shù)據(jù)通過算法將數(shù)據(jù)有效的重新組織，并減少冗余和存儲(chǔ)空間的一種技術(shù)方法。在存儲(chǔ)、傳輸過程中得到很大的應(yīng)用。

數(shù)據(jù)鏡像，當(dāng)同一時(shí)間內(nèi)，只有一個(gè)主體數(shù)據(jù)庫(kù)，其他數(shù)據(jù)庫(kù)為鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)或備用數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。當(dāng)主體數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)切換到備用數(shù)據(jù)庫(kù)中，并標(biāo)識(shí)為主體數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)狀況時(shí)，并不影響用戶的體驗(yàn)。

SQL SERVER 2008處理海量數(shù)據(jù)來說，執(zhí)行的性能降低，為提高數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)能力，在原有基礎(chǔ)上，增加負(fù)載均衡和集群的解決方案。當(dāng)用戶來請(qǐng)求時(shí)，對(duì)用戶的SQL語句進(jìn)行平衡、并對(duì)SQL語句進(jìn)行優(yōu)化，已提升數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的執(zhí)行能力、安全能力。

2）ORACLE RAC數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載均衡解決方案

ORACLE RAC在所有的服務(wù)器使用和管理同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下，為了減少每一臺(tái)服務(wù)器的工作量，需要兩臺(tái)以上的服務(wù)器組成集群，另需要一個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備。還需要具備集群軟件和RAC組件，而且服務(wù)器上的操作系統(tǒng)必須是同一個(gè)版本。RAC可以自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載平衡、故障修復(fù)和規(guī)劃停機(jī)時(shí)間，以支持高可用性應(yīng)用程序。如圖2 ORACLE RAC負(fù)載均衡設(shè)計(jì)。

3）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存在以下問題

①數(shù)據(jù)庫(kù)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別是運(yùn)行時(shí)和備份用的，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，備份節(jié)點(diǎn)開始工作。

②雖然兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作，但是計(jì)算機(jī)在性能上還是得不到提升，備份節(jié)點(diǎn)不能解決運(yùn)行發(fā)生時(shí)的作用。

③只是追求更高配置的機(jī)器，并不能從根本上解決性能問題。

④從細(xì)節(jié)上講，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的時(shí)候，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)接管業(yè)務(wù)又是需要一定的步驟和時(shí)間。如：

Node2首先必須識(shí)別出Node1出現(xiàn)故障了；必須通過軟件的方式使Node2與共享磁盤保持透明；Node1中創(chuàng)建的IP地址也必須在Node2中創(chuàng)建；Node1中創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)名稱也必須在Node2中創(chuàng)建；管理Node1的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)必須在Node2中重新啟動(dòng)；

上面的步驟必須連續(xù)的進(jìn)行（共享磁盤和網(wǎng)絡(luò)連接好后SQL Server才能啟動(dòng)，IP地址成功后網(wǎng)絡(luò)名稱才能構(gòu)創(chuàng)建。）

3 集群中間件設(shè)計(jì)

SQL SERVER 2008在原有基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群，采用獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，不使用共享存儲(chǔ)，并將n個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)同步，可以通過鏡像完成。但是將n個(gè)節(jié)點(diǎn)平等對(duì)待，沒有主服務(wù)器和輔助服務(wù)器區(qū)分，只是在負(fù)載上有所側(cè)重，通過一定算法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載工作分配。它將植入在SQL Server內(nèi)核的中間件集群軟件，完成負(fù)載均衡（如圖3 實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡）。

系統(tǒng)架構(gòu)能夠在SQL Server上構(gòu)建多種集群，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡負(fù)載和故障恢復(fù)，它可為您提供數(shù)據(jù)庫(kù)從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模一整套完整的解決方案。系統(tǒng)采用橫向擴(kuò)展，取而代之的是硬件的追求，在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，發(fā)揮每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能，達(dá)到安全性能不降低、提高系統(tǒng)的性能。

數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在每個(gè)機(jī)器自己的存儲(chǔ)介質(zhì)中。對(duì)機(jī)器的要求不高，只要能夠互相連通就可以完成系統(tǒng)的集群架構(gòu)。

采用靈活，方便在SQL Server上構(gòu)建多種集群，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡負(fù)載和故障恢復(fù)，它可為您提供數(shù)據(jù)庫(kù)從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模一整套完整的解決方案。

采用此中間件設(shè)計(jì)在SQL SERVER 2008高可用性基礎(chǔ)上，把含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成數(shù)據(jù)庫(kù)集群。增加SQL Server內(nèi)核的中間件，和以往不同的是讓簡(jiǎn)單的備份工作的節(jié)點(diǎn)也要承擔(dān)工作任務(wù)。主要工作是負(fù)載均衡、同步數(shù)據(jù)、SQL語句優(yōu)化、故障轉(zhuǎn)移、備份恢復(fù)等。

備份數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器共同承擔(dān)數(shù)據(jù)備份功能和共享服務(wù)器壓力，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、減少單一節(jié)點(diǎn)完成服務(wù)的壓力。

4 軟件測(cè)試

測(cè)試環(huán)境：

操作系統(tǒng)：Windows Server 2008 R2

數(shù)據(jù)庫(kù)版本：SQL Server 2008

服務(wù)器A：10.0.0.1

服務(wù)器B：10.0.0.2

虛擬IP：10.0.0.15

集群的搭建完成后，就可以開始對(duì)集群進(jìn)行測(cè)試。首先是負(fù)載均衡測(cè)試。負(fù)載均衡的測(cè)試辦法是使用壓力測(cè)試工具，然后分別查看兩個(gè)實(shí)例的分析。

負(fù)載均衡的算法是默認(rèn)根據(jù)兩臺(tái)服務(wù)器的過去一段時(shí)間采集的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，優(yōu)先將查詢導(dǎo)到負(fù)載低的服務(wù)器中，但集群剛搭建的時(shí)候沒有歷史數(shù)據(jù)，則按照平均分配的原則。下面是我使用SQL Query Stress進(jìn)行負(fù)載均衡測(cè)試的結(jié)果，如圖4所示。我開了100個(gè)線程，每個(gè)線程循環(huán)10次，來進(jìn)行一個(gè)非常簡(jiǎn)單的查詢。

5 結(jié)束語

本文在原有框架下進(jìn)行改進(jìn)，并發(fā)揮各自的功能，在此架構(gòu)下，主要完成負(fù)載均衡算法，采用中間件技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)中各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的負(fù)載進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)閾值對(duì)該集群系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載均衡，避免硬件的浪費(fèi)，從根本上提高系統(tǒng)的性能，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)揮它的作用。

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