OracleRAC集群運(yùn)行模式

張洪進(jìn) 翁平

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第九〇七醫(yī)院信息科 福建省南平市353000）

Oracle RAC集群的定義是從Oracle 9i逐漸演變而來的。它是高可用性規(guī)劃方案之一，是oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù)。從RAC的產(chǎn)生到11G版本，集群運(yùn)行模式是傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集群模式。直到Oracle 12C，集群中引入了很多新特性，主要是Flex集群的新模式的誕生。在Flex集群中，增加很多新的功能：Flex Cluster、Flex ASM、Hub Node（中心節(jié)點(diǎn)）、Leaf Node（葉節(jié)點(diǎn)）等，下面我們就Flex集群模式新增特性和轉(zhuǎn)換操作進(jìn)行探討。

1 Oracle Rac原理

Oracle Real Application Cluster（RAC實(shí)時(shí)應(yīng)用集群）用來在集群環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多機(jī)共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性（HA），隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)越高，系統(tǒng)可靠性就越高；同時(shí)可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)并行處理及負(fù)載均衡，在系統(tǒng)負(fù)載時(shí)，RAC可以自動(dòng)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間平衡負(fù)載，減輕單個(gè)實(shí)例的計(jì)算壓力，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時(shí)的容錯(cuò)和無斷點(diǎn)恢復(fù)。Rac基本架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1：Rac基本架構(gòu)圖

2 Oracle Asm的原理

Asm：Automatic Storage Management，是Oracle主推的一種面向Oracle的數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)機(jī)制，ASM和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)非常相似，數(shù)據(jù)庫管理員不用花精力去管理磁盤的讀寫性能問題，也不需要知道具體的文件名稱。Asm具有自動(dòng)調(diào)整讀寫負(fù)載、條帶化存儲(chǔ)、在線自動(dòng)負(fù)載均衡、自動(dòng)管理數(shù)據(jù)庫文件、數(shù)據(jù)冗余、支持各種Oracle數(shù)據(jù)文件等特點(diǎn)。ASM是由實(shí)例和數(shù)據(jù)文件組成，同數(shù)據(jù)庫一樣也可以通過sqlplus進(jìn)行維護(hù)。Asm實(shí)例由SGA和后臺(tái)進(jìn)程組成，Asm實(shí)例和數(shù)據(jù)庫實(shí)例的關(guān)系可以是一對(duì)一或一對(duì)多的關(guān)系，如果是一對(duì)多，最好為Asm安裝單獨(dú)的ASM_HOME。

數(shù)據(jù)庫實(shí)例使用Asm作為存儲(chǔ)管理時(shí)，數(shù)據(jù)庫實(shí)例在啟動(dòng)時(shí)必須先從Asm實(shí)例獲得表空間中的區(qū)地圖（Extent Map），以后對(duì)磁盤組的操作記錄，Asm實(shí)例會(huì)把區(qū)地圖的調(diào)整信息發(fā)送給數(shù)據(jù)庫實(shí)例，并且由ASMB進(jìn)程保持這兩個(gè)實(shí)例間維護(hù)信息的同步和交換。所以我們?cè)趩?dòng)數(shù)據(jù)庫實(shí)例時(shí)必須先啟動(dòng)Asm實(shí)例，然后兩個(gè)實(shí)例同步運(yùn)行，反過來當(dāng)要關(guān)閉Asm實(shí)例時(shí)必須先數(shù)據(jù)庫實(shí)例關(guān)閉。如圖2所示，顯示了ASM的體系結(jié)構(gòu)。

圖2：ASM的基本架構(gòu)

3 Flex集群的新特性

3.1 Hub節(jié)點(diǎn)與Leaf節(jié)點(diǎn)架構(gòu)

在進(jìn)行oracle集群安裝時(shí)，Oracle 12c同時(shí)提供兩種集群類型配置：標(biāo)準(zhǔn)集群和Flex集群。傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)集群中，集群中的所有節(jié)點(diǎn)都必須連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上：公共網(wǎng)絡(luò)和私有網(wǎng)絡(luò)；公共網(wǎng)絡(luò)用于客戶端應(yīng)用程序的連接，私有網(wǎng)絡(luò)用于節(jié)點(diǎn)間的通信和維護(hù)SGA的數(shù)據(jù)一致性。而Flex集群引進(jìn)了兩種新類型的節(jié)點(diǎn)——Hub節(jié)點(diǎn)(中心節(jié)點(diǎn))和Leaf節(jié)點(diǎn)(葉節(jié)點(diǎn))。Hub類型的節(jié)點(diǎn)和傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)類似，它們之間通過私網(wǎng)互連，必須連接共享存儲(chǔ)，Hub節(jié)點(diǎn)可以直接存取集群注冊(cè)表(OCR)和表決磁盤（VD），在Flex集群中最多可配置64個(gè)Hub節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以配置很多Leaf節(jié)點(diǎn)。在Flex集群中，Leaf節(jié)點(diǎn)屬于輕節(jié)點(diǎn)，彼此互不相連，也不能像Hub節(jié)點(diǎn)一樣訪問共享存儲(chǔ)，每個(gè)Leaf節(jié)點(diǎn)不能脫離Hub節(jié)點(diǎn)而獨(dú)立存在，必須與Hub節(jié)點(diǎn)保持通信，并通過所連接的Hub節(jié)點(diǎn)連接到集群，應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫也是通過Leaf節(jié)點(diǎn)。Flex集群架構(gòu)如圖3所示。

圖3：Flex集群架構(gòu)

3.2 Flex Asm原理

12C之前的oracle版本，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須獨(dú)立運(yùn)行本節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例，且集群中所有節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例必須處于運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)ASM磁盤組mount成功后，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫實(shí)例才能運(yùn)行。對(duì)于這種架構(gòu)，會(huì)存在一定的單節(jié)點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，如果ASM實(shí)例未運(yùn)行，那么數(shù)據(jù)庫實(shí)例不能啟動(dòng)，這種架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫實(shí)例和ASM實(shí)例必須是一對(duì)一綁定的關(guān)系。

12c開始，推出了Flex ASM，解除了這種限制，允許數(shù)據(jù)庫實(shí)例獨(dú)立于ASM實(shí)例存在，允許RAC節(jié)點(diǎn)訪問遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例，而自身無需運(yùn)行ASM實(shí)例。一般在Flex集群，中心節(jié)點(diǎn)運(yùn)行ASM實(shí)例，葉節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程訪問中心節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例。當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)的Asm實(shí)例故障時(shí)，Oracle Clusterware可以通過一個(gè)替代ASM實(shí)例將故障節(jié)點(diǎn)的連接將無縫轉(zhuǎn)移到另一個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫實(shí)例可以通過訪問其他節(jié)點(diǎn)上的ASM實(shí)例，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于存在當(dāng)節(jié)點(diǎn)ASM實(shí)例故障，集群將當(dāng)前ASM實(shí)例切換到其他節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的情況，因此，網(wǎng)絡(luò)類型由原來的公共網(wǎng)絡(luò)(public network)和私有網(wǎng)絡(luò)（private network）兩種，又新增了一種ASM網(wǎng)絡(luò)，ASM網(wǎng)絡(luò)主要用于訪問其他節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例，ASM網(wǎng)絡(luò)可與節(jié)點(diǎn)間的私有網(wǎng)絡(luò)共用，也可獨(dú)立安裝。

Flex Asm架構(gòu)如圖4所示。

圖4：Flex Asm架構(gòu)

如圖5所示，中心A節(jié)點(diǎn)通過訪問B節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例，獲取metadata，然后通過獲取的metadata就能訪問到存儲(chǔ)了。訪問其他節(jié)點(diǎn)的ASM實(shí)例可以通過部署專用的ASM網(wǎng)絡(luò)或者使用節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的私有網(wǎng)絡(luò)，oracle官方是更推薦使用專用的ASM網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和吞吐量。

圖5：ASM故障轉(zhuǎn)移

3.3 oracle 12c其他新特性

除了上述的新特性外，12c還提供了很多功能的增加，例如：PL/SQL開發(fā)性能增強(qiáng)、改善Defaults、擴(kuò)大了多種數(shù)據(jù)類型長度、TOP N的語句實(shí)現(xiàn)（在SELECT語句中可以指定前N條或前百分之多少的記錄）、行模式匹配（分析函數(shù)的功能，可以在行間進(jìn)行匹配判斷并進(jìn)行計(jì)算）、對(duì)多分區(qū)同時(shí)進(jìn)行維護(hù)操作、Adaptive執(zhí)行計(jì)劃（擁有學(xué)習(xí)功能的執(zhí)行計(jì)劃）、臨時(shí)UNDO（減少UNDO產(chǎn)生的數(shù)量;減少REDO產(chǎn)生的數(shù)量；在ACTIVE DATA GUARD上允許對(duì)臨時(shí)表進(jìn)行DML操作。）、數(shù)據(jù)優(yōu)化（可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線壓縮和數(shù)據(jù)分級(jí)）、應(yīng)用連續(xù)性（12c之前版本當(dāng)RAC的故障轉(zhuǎn)移只做到SESSION和SELECT層面，對(duì)還未結(jié)束的DML事務(wù)會(huì)自動(dòng)回滾，而Oracle Database 12c中Oracle終于支持整個(gè)事務(wù)故障轉(zhuǎn)移）、實(shí)現(xiàn)云數(shù)據(jù)庫的支持，提供云平臺(tái)管理，這是之前版本所沒有的功能、提出了數(shù)據(jù)庫容器（CDB）和可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）的概念，實(shí)現(xiàn)實(shí)例與數(shù)據(jù)庫是一對(duì)多的關(guān)系，功能更加齊全。

4 Flex集群的配置

有兩種方法部署Flex集群：

（1）配置一個(gè)全新Flex集群。安裝過程中步驟三選擇集群配置的類型時(shí)，選擇配置一個(gè)Flex Cluster選項(xiàng)，然后，你必須在步驟六將節(jié)點(diǎn)分為Hub節(jié)點(diǎn)和Leaf節(jié)點(diǎn)，針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，選擇角色：Hub或Leaf。

（2）從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集群更改為Flex集群，具體步驟如下：

①確認(rèn)當(dāng)前集群的集群模式

$ crsctl get cluster mode status

②確認(rèn)集群的GNS配置

$ srvctlconfiggns

③如果GNS沒有配置Flexed-VIP，則需要在root用戶底下創(chuàng)建一個(gè)，注意要與集群公網(wǎng)在同一網(wǎng)段

# srvctl add gns -vipvip_name | ip_address

④啟動(dòng)GNS

# srvctl start gns

⑤使用Automatic Storage Management Configuration Assistant(ASMCA)將ASM存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換為Flex Asm

⑥在root用戶模式下，配置當(dāng)前集群模式為Flex

# crsctl set cluster mode Flex

⑦在root用戶模式下，在其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行停止crs的命令

# crsctl stop crs

⑧在root用戶模式下，在其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行啟動(dòng)crs的命令，即重啟集群

# crsctl start crs -wait

5 結(jié)語

綜合上文所述，Oracle 12C RAC相比之前的版本增加了很多強(qiáng)大的功能，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)集群模式和Flex集群模式對(duì)比科學(xué)研究，讓我們可以更好的根據(jù)自己的需求選擇進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和升級(jí)。