OA協(xié)同辦公系統(tǒng)數(shù)據(jù)集群高可用性研究

摘 ?要：OA協(xié)同辦公系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展起來的一種自動化辦公系統(tǒng)，但對可靠性、安全性、可擴(kuò)展性的要求也越來越高，構(gòu)建起具有高可用性集群數(shù)據(jù)庫的OA協(xié)同辦公系統(tǒng)可較好地滿足上述要求。首先，概述了集群系統(tǒng)，其次，分析了OA協(xié)同辦公系統(tǒng)架構(gòu)及集群工作原理，并且剖析了Oracle RAC軟硬件架構(gòu)，同時(shí)，針對基于Oracle RAC集群部署的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的探討，并發(fā)測試結(jié)果表明：OA協(xié)同辦公系統(tǒng)均處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，可較好地解決高并發(fā)訪問下的單點(diǎn)瓶頸問題，取得了較佳的集群性能效果，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：OA協(xié)同辦公系統(tǒng)；數(shù)據(jù)集群；高可用性

中圖分類號：TP311.1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：2096-4706（2023）16-0143-05

Research on High Availability of Data Cluster in OA Collaborative Office System

WANG Hui

（Modern Educational Technology Center， Guangdong Polytechnic of Science and Technology， Zhuhai ?519090， China）

Abstract： OA collaborative office system is an automated office system developed in the internet era， but it has increasingly high requirements for reliability， security and scalability. The construction of OA collaborative office system with high availability cluster database can better meet the above requirements. Firstly， the cluster system is outlined. Secondly， the architecture of OA cooperative office system and the working principle of cluster are analyzed， and the software and hardware architecture of Oracle RAC is analyzed. At the same time， the realization of cluster deployment based on Oracle RAC is discussed in depth. The results of concurrent test show that OA cooperative office systems are all in stable running state， which can better solve the single point bottleneck problem under high concurrent access， and achieve better cluster performance effect， worthy of popularization and application.

Keywords： OA collaborative office system; data cluster; high availability

0 ?引 ?言

OA協(xié)同辦公系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展起來的一種自動化辦公系統(tǒng)，依托軟件平臺架構(gòu)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來將領(lǐng)導(dǎo)決策、輔助辦公、協(xié)同工作、文件發(fā)布等功能集為一體。辦公人員只要登錄OA協(xié)同辦公系統(tǒng)即可及時(shí)獲取各項(xiàng)事宜，兼具動態(tài)短信提醒、待辦事宜提醒功能。企事業(yè)單位的下設(shè)單位可通過OA協(xié)同辦公系統(tǒng)來接收通知、文件等資料，也可通過OA協(xié)同辦公系統(tǒng)來進(jìn)行高效的資源共享、交流溝通、協(xié)同作業(yè)[1]。OA協(xié)同辦公系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化辦公，既可對企事業(yè)單位現(xiàn)有的管理組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，又可提高辦公效率及決策效能，已經(jīng)成為企事業(yè)單位信息化建設(shè)的重要組成部分。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，企事業(yè)單位的用戶數(shù)量及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量均逐年呈現(xiàn)出大幅度上升的趨勢，傳統(tǒng)單一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)難以滿足工作需要，且無法保障數(shù)據(jù)安全；為了便于企事業(yè)單位與各個(gè)下設(shè)單位實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交互，搭建數(shù)據(jù)庫集群已是必然之勢。當(dāng)前，數(shù)據(jù)集群技術(shù)日趨成熟，OA 協(xié)同辦公系統(tǒng)對可靠性、安全性、可擴(kuò)展性的要求也越來越高，構(gòu)建起具有高可用性集群數(shù)據(jù)庫的OA協(xié)同辦公系統(tǒng)可較好地滿足上述要求。有鑒于此，本課題對OA協(xié)同辦公系統(tǒng)數(shù)據(jù)集群高可用性進(jìn)行研究。

1 ?集群系統(tǒng)概述

集群由多個(gè)處于高速網(wǎng)絡(luò)互連狀態(tài)的計(jì)算機(jī)構(gòu)建而成，但又如同一個(gè)單獨(dú)集成的計(jì)算資源來協(xié)同實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，屬于分布式處理系統(tǒng)或并行式處理系統(tǒng)。集群系統(tǒng)既可做到單一系統(tǒng)映像，讓系統(tǒng)內(nèi)全部的內(nèi)核資源、物理資源均處于可見狀態(tài)，又可讓系統(tǒng)內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)均可對其進(jìn)行訪問。操作者無須知曉在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行應(yīng)用程序，也不用知道資源的物理位置，既可讓系統(tǒng)管理得到簡化處理，又可讓系統(tǒng)的性能得到增強(qiáng)。

1.1 ?高可用性集群

基于應(yīng)用目標(biāo)的不同，集群系統(tǒng)可分為2大類，分別是高性能集群（HP）與高可用性集群 （HA）。有學(xué)者[2]提出：高性能集群可對大量計(jì)算進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，通常會用于處理分子模擬、氣象云圖等相對復(fù)雜的計(jì)算問題。高可用性集群的應(yīng)用目標(biāo)在于減少服務(wù)器中斷時(shí)間，以此來達(dá)到故障屏蔽之效用，具有很高的容錯(cuò)性、可靠性與可管理性。有學(xué)者[3]認(rèn)為：高性能集群系統(tǒng)若在運(yùn)行過程中有某臺服務(wù)器突發(fā)故障而不能正常服務(wù)，那么其應(yīng)用則由預(yù)設(shè)的接管服務(wù)器來自動接管，并且還可繼續(xù)為用戶提供服務(wù)，伸縮性極為優(yōu)秀。有學(xué)者[4]將高性能集群應(yīng)用于數(shù)據(jù)報(bào)送系統(tǒng)，顯著地提高了辦公效率，應(yīng)用效果較佳，有學(xué)者[5]針對帶有地理坐標(biāo)信息的遙感影像存儲系統(tǒng)，應(yīng)用了高性能集群系統(tǒng)，數(shù)據(jù)訪問速度大幅度提升。

1.2 ?高可用性集群的工作方式

高可用性集群的工作方式呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)，若高可用性集群為雙節(jié)點(diǎn)，那么則以主/主、主/從為典型。

1.2.1 ?主/主（Active/Active）

雙節(jié)點(diǎn)集群既可對對方運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，又可獨(dú)立運(yùn)行各自的應(yīng)用，若一臺主機(jī)出現(xiàn)宕機(jī)現(xiàn)象，那么另一臺主機(jī)就會在第一時(shí)間內(nèi)對其所有的工作進(jìn)行接管?！爸?主”工作方式可對硬件資源進(jìn)行有效利用，通常都會要求各節(jié)點(diǎn)的處理性能相似，且在故障轉(zhuǎn)移后，全部服務(wù)內(nèi)容均處于可用狀態(tài)[5]。

1.2.2 ?主/從（Active/Standby）

“主/從”工作方式為：主機(jī)處于工作狀態(tài)，從機(jī)則處于監(jiān)控準(zhǔn)備狀況。一旦主機(jī)出現(xiàn)宕機(jī)現(xiàn)象，那么從機(jī)就會在第一時(shí)間內(nèi)對主機(jī)的全部工作進(jìn)行接管，由Active切換到Standby；待主機(jī)從故障狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎顟B(tài)之后，用戶可通過手動/自動方式來重新切換，或者也可自行選擇不切換[6]。

2 ?OA 協(xié)同辦公系統(tǒng)架構(gòu)及集群工作原理

2.1 ?OA 協(xié)同辦公系統(tǒng)整體架構(gòu)

OA協(xié)同辦公系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示，OA Web全部應(yīng)用均部署于虛擬機(jī)中，共有4臺虛擬機(jī)、1臺主機(jī)、3臺從機(jī)，采取“主/從”工作方式。所有的訪問工作通過負(fù)載均衡設(shè)備分發(fā)給各個(gè)虛擬機(jī)，虛擬機(jī)又可利用虛擬交換機(jī)來對OA M1虛擬機(jī)、OA全文檢索虛擬機(jī)、OA UC虛擬機(jī)進(jìn)行訪問。

2.2 ?Oracle RAC 集群工作原理

雖然數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)較為多樣，但學(xué)界和業(yè)界都公認(rèn)Oracle RAC是應(yīng)用最成熟的數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)[7，8]，Oracle RAC通常是由2臺及以上共享存儲設(shè)備、同構(gòu)計(jì)算機(jī)所組成，數(shù)據(jù)庫處理能力極其強(qiáng)大，能夠?yàn)槠笫聵I(yè)單位搭建起低成本、高性能的應(yīng)用平臺，且兼容全部類型的應(yīng)用系統(tǒng)，具有高可用性，可確保業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行[9]。無論是分析型應(yīng)用，還是業(yè)務(wù)處理型應(yīng)用，均可對相同的存儲資源、服務(wù)器進(jìn)行共享，若發(fā)生磁盤故障或服務(wù)器故障，系統(tǒng)會在第一時(shí)間內(nèi)對發(fā)生故障功能進(jìn)行自動接管，更為重要的是，這些功能對所有的前端用戶均是透明的。當(dāng)然，若前端用戶需對其他組件的配置情況進(jìn)行改變或者增加/減少服務(wù)器，均不會對應(yīng)用系統(tǒng)造成不良影響。

Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用了一種全新技術(shù)——服務(wù)器可被RAC充分利用，所有的數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)應(yīng)用集群環(huán)境中均可存儲、共享，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)力均處于平等地位。Oracle RAC通過DLM（分布式鎖管理）機(jī)制來控制多節(jié)點(diǎn)的并發(fā)訪問，既可實(shí)現(xiàn)高效訪問所有數(shù)據(jù)，又可提升事務(wù)的響應(yīng)效率[10]。

2.3 ?關(guān)鍵技術(shù)

在對數(shù)據(jù)集群的配置信息進(jìn)行修改之后，不同節(jié)點(diǎn)間的集群配置信息會出現(xiàn)不一致的情況，為了妥善解決這一問題，本文應(yīng)用了Oracle RAC的OCR Disk技術(shù)；與此同時(shí)，為了確保OA協(xié)同辦公系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有序、穩(wěn)定運(yùn)行，避免Oracle RAC出現(xiàn)“腦裂”，本課題應(yīng)用了Voting Disk技術(shù)。此外，若TCP/IP協(xié)議棧出現(xiàn)超時(shí)的情況，OS內(nèi)核可對時(shí)間閾值的大小產(chǎn)生較大影響，而每個(gè)操作系統(tǒng)所對應(yīng)的閾值存在著一定的差異，本文應(yīng)用了VIP技術(shù)與Failover技術(shù)，既可增強(qiáng)數(shù)據(jù)集群的高可用性，又可最大限度地減少捕獲錯(cuò)誤的時(shí)間。

當(dāng)前，高可用性集群平臺主要是WindowsNT平臺、Linux系統(tǒng)、第三方軟件系統(tǒng)平臺，其對比情況如表1所示。結(jié)合OA協(xié)同辦公系統(tǒng)的要求，虛擬化部分采用vMware vSphere ESXi；數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用采用Red Hat Enterprise Linux 5以上，Windows Server 2008以上。

3 ?OracleRAC軟硬件架構(gòu)

3.1 ?硬件部分

Oracle RAC中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信是依托心跳網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，為了避免出現(xiàn)單點(diǎn)故障、實(shí)現(xiàn)冗余，各個(gè)交換機(jī)之間也需做冗余，以此來確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)順暢通信；共享存儲上的數(shù)據(jù)信息可通過Oracle RAC來查詢，以此來響應(yīng)上層應(yīng)用的請求。Oracle RAC硬件架構(gòu)如圖2所示，較好地展現(xiàn)出了高可用技術(shù)。

3.2 ?軟件部分

軟件部分通常是由容錯(cuò)系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)軟件、集群軟件來組成，本文采用Oracle ASM與 Oracle Clusterware，軟件架構(gòu)圖如圖3所示。

4 ?基于Oracle RAC集群部署的實(shí)現(xiàn)

4.1 ?服務(wù)器的準(zhǔn)備工作

4.1.1 ?IP地址分配

在配置服務(wù)器的過程中，需系統(tǒng)性規(guī)劃OA協(xié)同辦公系統(tǒng)數(shù)據(jù)集群的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均需有2塊物理網(wǎng)卡，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的IP地址至少要達(dá)到3個(gè)及以上，分別是Private IP、VIP與Public IP。按照市面上現(xiàn)行的Oracle版本，在對Oracle RAC集群系統(tǒng)進(jìn)行部署時(shí)，還需有Scan IP，數(shù)量為1個(gè)及以上。以雙節(jié)點(diǎn)Oracle RAC集群系統(tǒng)為例，IP地址至少要有7個(gè)。

妥善規(guī)劃IP地址，已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，也會對網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展與管理，以及網(wǎng)絡(luò)資源的利用率造成較大的影響，需慎重對待，確保可實(shí)現(xiàn)均勻化分布業(yè)務(wù)流量、且可有效分配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)地址。IP地址的分配原則為：第一，為了提高IP地址的利用率，需應(yīng)用變長掩碼技術(shù)（VLSM技術(shù)）來科學(xué)分配IP地址；各地的地址段需基于業(yè)務(wù)量的大小來妥善分配。第二，每個(gè)業(yè)務(wù)所分配的IP地址空間最好連續(xù)，與此同時(shí)，相同的功能、相同的業(yè)務(wù)也建議最好分配連續(xù)的IP地址空間，便于實(shí)現(xiàn)安全控制及路由聚合。第三，IP地址規(guī)劃需與網(wǎng)絡(luò)的流量規(guī)劃、路由協(xié)議規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)層次規(guī)劃等結(jié)合在一起考慮，規(guī)劃方式應(yīng)該是自頂向下。第四，可有效利用無類別域間路由（CIDR）技術(shù)，既可提高路由器路由的收斂速度，又可縮小路由器路由表信息。第五，無論是IP地址的劃分，還是IP地址的規(guī)劃，均要立足于云平臺的發(fā)展，既要符合當(dāng)前OA協(xié)同辦公系統(tǒng)對IP地址的需求，又要綜合考慮OA協(xié)同辦公系統(tǒng)未來的業(yè)務(wù)發(fā)展，有針對性地預(yù)留相應(yīng)的IP地址段。

4.1.2 ?VLAN分配

為了切實(shí)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，將單個(gè)局域網(wǎng)的規(guī)?？刂圃谝欢ǔ潭龋蓱?yīng)用VLAN技術(shù)來分割網(wǎng)絡(luò)，本系統(tǒng)采用IEEE 802.1Q技術(shù)。具體劃分原則為：第一，交換機(jī)的VLAN端口需做到連續(xù)化；第二，同一VLAN內(nèi)最好為相同的業(yè)務(wù)，若業(yè)務(wù)功能有所差異，可應(yīng)用不同VLAN號碼；第三，每個(gè)VLAN都會相應(yīng)的網(wǎng)段地址與之對應(yīng)，但每個(gè)VLAN的主機(jī)不得多于一個(gè)C類地址空間的數(shù)量。

4.2 ?服務(wù)器的配置

1）基于IP地址分配原則來對各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的分配，具體如圖4所示。

2）Oracle所需環(huán)境包的腳本如圖5所示。

4.3 ?用戶節(jié)點(diǎn)的部署

在對用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署時(shí)，需對用戶等價(jià)進(jìn)行考慮。換而言之，在Oracle數(shù)據(jù)庫中，不同節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移服務(wù)可做到“無縫式”，無須安全驗(yàn)證。在同一節(jié)點(diǎn)，將database與Clusterware安裝之后，Oracle數(shù)據(jù)庫就可自動在無須密碼認(rèn)證的情況下在遠(yuǎn)程目錄中安裝本地目錄。為了提高數(shù)據(jù)信息的安全性，可分級分權(quán)管理Oracle數(shù)據(jù)庫，也會按照用戶的身份來分配相應(yīng)的權(quán)限。建議可構(gòu)建Oracle用戶與Grid用戶，其中，前者側(cè)重于安裝、管理數(shù)據(jù)庫，后者側(cè)重于安裝、管理數(shù)據(jù)庫集群。

4.4 ?部署Oracle Grid所遇問題

完成前述工作之后，需及時(shí)配備ASM。第一，需對ASM的安裝包進(jìn)行安裝，雖然安裝易于完成，但需要確保scan IP所對應(yīng)的域名在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上均有解析，且在這個(gè)端口處于可用狀態(tài)。第二，解析節(jié)點(diǎn)的虛擬IP與hostname，并且對每個(gè)物理網(wǎng)卡的ASM與指向進(jìn)行逐一設(shè)置；待完成安裝之后，還需運(yùn)行root.sh腳本與orainstRoot.sh腳本。第三，格式化ASM磁盤，但有時(shí)又會出現(xiàn)ASM共享磁盤搜索不到的情況，此類問題的主要原因?yàn)椋簅racleasmmlib庫件不存在，建議可通過重新安裝的方式來解決，同時(shí)還需對殘留的目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底清除。

4.5 ?壓力測試

利用性能測試工具Loadrunner來對OA協(xié)同辦公系統(tǒng)進(jìn)行壓力測試，添加錄制好的某一個(gè)場景腳本，分別加載200/500/1 000/2 000個(gè)虛擬用戶來進(jìn)行并發(fā)測試，壓力測試具體參數(shù)如表2所示。通過多次并發(fā)測試，OA協(xié)同辦公系統(tǒng)均處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，可較好地解決高并發(fā)訪問下的單點(diǎn)瓶頸問題，取得了較佳的集群性能效果，值得推廣應(yīng)用。

5 ?結(jié) ?論

Oracle RAC在高并發(fā)性業(yè)務(wù)處理、負(fù)載均衡性與容錯(cuò)性等方面均能表現(xiàn)優(yōu)異，結(jié)合OA協(xié)同辦公系統(tǒng)的特點(diǎn)，構(gòu)建起Oracle RAC數(shù)據(jù)集群與負(fù)載均衡方案，可為其高可用性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，用戶對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問時(shí)不存在著任何的干預(yù)行為，確保數(shù)據(jù)庫可實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行。當(dāng)然，OA協(xié)同辦公系統(tǒng)還處于動態(tài)發(fā)展階段，必然還會有更多的異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)陸續(xù)整合其中，后續(xù)還需對擴(kuò)展數(shù)據(jù)集群系統(tǒng)，并且還需對數(shù)據(jù)集群系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。

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作者簡介：王慧（1986.08—），女，漢族，山東菏澤人，助理研究員，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。