Oracle Database RAC架构与工作原理.ppt

oracle database rac架构与工作原理,赵元杰 中程在线(北京)科技有限公司 2009年8月8日,2019年2月5日,2/42,2019年2月5日,内容提要,rac ha术语 rac名称的变迁 rac 架构 rac工作原理 rac 相关组件,2019年2月5日,3/42,10g 高可用性-措施,高可用性(high availability)涉及方面： 备份与恢复是关键；备份现在不是防止人为错误，而是防止灾难； 人为错误不再通过备份来修复，而是通过flashback来修复； ,2019年2月5日,4/42,2019年2月5日,rac与smp,smp smp=symmetric multiprocessing 对称多处理器体系结构 rac rac=real application clusters oracle系统的真正应用集群,2019年2月5日,5/42,2019年2月5日,rac集群件,集群就绪服务-crs crs=cluster ready services 可将所有支持平台上的节点聚集在一起，包括sun,hp,tru64,aix,windows,linux等； 使用crs可替代这些平台的os提供商的集群件或第三方的集群件； 需要在安装10g rac之前安装并运行crs 10g r2的crs名称改变 crs 又在10g被命名为 oracle clusterware ocfs version 2 支持 linux,2019年2月5日,6/42,2019年2月5日,rac集群件,crs-css css=cluster synchronization services集群同步服务 css可实现进程间的通信，包括提供组服务：任何时间节点和实例的动态信息；及节点名称、节点数； css还维护集群内的基本锁等； crs-crsd crsd：该进程作为root用户运行，它维护ocr配置信息以及管理“应用程序资源”，并且执行启动、停止和故障恢复。该进程在遇到故障时会自动重新启动。 crsd守护进程负责维护应用程序资源的可用性； crsd可启动或停止某个服务；,2019年2月5日,7/42,2019年2月5日,内容提要,rac 术语 rac名称的变迁 rac 架构 rac工作原理 rac 相关组件,2019年2月5日,8/42,2019年2月5日,rac变迁-ops 历史背景,oracle parallel server (ops) oracle 5 ops 在 dec/vax 的集群环境实现 oracle 6.2 发行公共的 ops oracle 7,0, 7.1, 7.2, 7.3 及 8.0 ops 继续发展 oracle 8.1.5 引入缓存融合阶段 1 在互连上实现读块一致性能,2019年2月5日,9/42,2019年2月5日,rac变迁- rac历史背景,real application clusters (rac) oracle 9i v9.0-ops 重命名为 real application clusters v9.0-引入缓存融合阶段 2-在互连上实现更新块 v9.2-在linux实现oracle cluster manager (oracm) v9.2-ocfs v1 支持 linux 与 windows oracle 10g 10.1-引入 oracle cluster ready services (crs) 10.1-引入 automatic storage management (asm) 10.2- crs重命名为 oracle clusterware 10.2- ocfs v 2 支持 linux,2019年2月5日,10/42,oracle 技术进化,nonblocking queries,ops,rac,automatic storage management,automatic workload management,low-cost commodity clusters,resource manager,data guard,enterprise grids,oracle clusterware,grid control,2019年2月5日,11/42,2019年2月5日,rac 目的,real application clusters 技术的目的 目的是：数据库网格 数据库网格的基础是实时应用集群(rac) 实时应用集群不需修改应用就可改变规模 通过增加或删除节点实现rac集群数 10g/11g 通过支持流行平台间端到端的解决方案 最近还出现云计算(cloud computing)的炒作!,2019年2月5日,12/42,2019年2月5日,内容提要,rac 术语 rac名称的变迁 rac 架构 rac工作原理 rac 相关组件,2019年2月5日,13/42,2019年2月5日,单个数据库实例,单个实例运行在独立的服务器上 专用存储上的单个数据库 das - direct attached storage 直接挂接的存储,local disk,2019年2月5日,14/42,2019年2月5日,单个数据库实例,单个实例运行在独立的服务器上 在网络存储上运行单个数据库 san - storage area network nas - network attached storage,san 或 nas,2019年2月5日,15/42,2019年2月5日,rac架构,( interconnect ),shared storage,local disk,local disk,公网,内部网,storage network,在分开的服务器(node)上运行多个实例 所有节点访问单个数据库 在互连网上交换信息,2019年2月5日,16/42,什么是rac?,node,disks,private interconnect,clusterware on each node,public network,public network,public network,public network,相连节点以单独服务器工作 cluster软件隐藏在结构中 磁盘对所有节点的读写都可有效 每个机器的操作系统是相同的,2019年2月5日,17/42,oracle rac,instances spread across nodes,database files,interconnect,shared cache,多个实例访问同一个数据库 每个节点一个实例 每个数据库文件可物理或逻辑访问 软件控制数据访问,2019年2月5日,18/42,2019年2月5日,rac架够,复杂的rac架构,2019年2月5日,19/42,2019年2月5日,rac定义-实例与数据库,一个 rac 包括 一个或多个实例( instances ) 只有一个数据库( database ) 一个数据库是一组文件的集合 文件位于共享的存储上 包含所有永久的资源 一个实例包含一组内存结构与后台进程 包含所有临时资源 通常情况下一个实例在一个服务器 (node)上 可独立启动或关闭,2019年2月5日,20/42,2019年2月5日,rac架构,rac 架构： 所有的服务器使用和管理同一个数据库，目的是为了分散每一台服务器的工作量 硬件上至少需要两台以上的服务器，而且还需要一个共享存储设备 需要两类软件，一个是集群软件，另外一个就是oracle数据库中的rac组件 所有服务器上的os都应该是同一类os，根据负载均衡的配置策略,2019年2月5日,21/42,2019年2月5日,rac架构,rac逻辑结构： 每一个参加集群的节点有一个独立的instance，这些instance访问同一个数据库 节点之间通过集群软件的通讯层（communication layer）来进行通讯 为减少io的消耗，引入一个全局缓存服务，每一个instance都保留了一份相同的数据 每个节点instance有自己的sga 每个节点instance有自己的background process 每个节点instance有自己的redo logs 每个节点instance有自己的undo表空间 所有节点都共享一份datafiles和controlfiles,2019年2月5日,22/42,2019年2月5日,rac作用,oracle rac oracle real application server，真正应用集群，简称oracle rac oracle的并行集群，位于不同服务器系统的oracle实例同时访问同一个oracle数据库 节点之间通过私有网络进行通信，所有的控制文件、联机日志和数据文件存放在共享的设备上，能够被集群中的所有节点同时读写,2019年2月5日,23/42,2019年2月5日,rac高可用性,oracle rac高可用性 提供真正高可用-故障容错和无缝切换功能，将硬件和软件错误造成的影响最小化,2019年2月5日,24/42,rac好处,oracle rac 好处： 多节点负载均衡软件； 通过并行执行技术提高事务响应时间-通常用于数据分析系统; 通过横向扩展提高每秒交易数和连接数 ;-通常对于联机事务系统; 节约硬件成本，可以用多个廉价pc服务器代替昂贵的小型机或大型机，同时节约相应维护成本; 可扩展性好，可以方便添加删除节点，扩展硬件资源;,2019年2月5日,25/42,rac缺点,oracle rac 缺点： 相对单机，管理更复杂，要求更高; 在系统规划设计较差时性能甚至不如单节点; 可能会增加软件成本(如果使用高配置的pc服务器，oracle一般按照cpu个数收费),2019年2月5日,26/42,2019年2月5日,内容提要,rac 术语 rac名称的变迁 rac 架构 rac工作原理 rac 相关组件,2019年2月5日,27/42,2019年2月5日,ops 与 rac oracle 8.0.6 及低版本,instance 2,node 2,ops - oracle 8.0.6 更低版本,interconnect,current writes,consistent reads,current reads,所与 i/o 使用共享存储 采用 interconnect询问,2019年2月5日,28/42,2019年2月5日,ops 与 rac oracle 8.1.5 至oracle 8.1.7,instance 2,node 2,ops - oracle 8.1.5 或更高 - cache fusion phase 1,interconnect,current writes,consistent reads,current reads,current i/o always uses shared storage consistent reads can use interconnect,2019年2月5日,29/42,2019年2月5日,ops 与 rac oracle 9.0.1 之后,instance 2,node 2,rac - oracle 9.0.1 及更高的版本 - cache fusion phase 2,interconnect,current writes,consistent reads,current reads,current i/o and consistent reads can use interconnect,2019年2月5日,30/42,2019年2月5日,各版本的高速缓存融合,rac中的全局缓冲存储器 多个实例共享的数据缓冲器-全局高速缓存 每个实例有自己特定的本地区缓冲器，所有缓存共同创建全局高速缓存,2019年2月5日,31/42,2019年2月5日,各版本的高速缓存融合,rac中的两个节点的结构 每个实例sga和pga 每个实例有自己特定的日志文件,2019年2月5日,32/42,2019年2月5日,各版本的高速缓存融合,pcm-并行高速缓存 全局缓冲区的管理操作称为并行高速缓冲区(parallel cache management=pcm) ； 缓冲区锁(pcm锁)用于保护高速缓冲区； gc_files_to_locks 参数设置pcm锁数量； idlm - integrated distributed lock manager 通过集成分布式锁管理器（integrated distributed lock manager，idlm）来协调资源的使用，防止发生冲突,从而实现pcm 并行cache管理,专门的lck进程用于实现实例间的数据一致。,2019年2月5日,33/42,2019年2月5日,各版本的高速缓存融合,cache fusion 从8i开始简化读一致性服务器处理，并增加新进程(block server proces)以处理cr(consistent reads )； 当请求者检查cr副本的持有者时，系统根据持有者的撤消信息来构造cr副本，再互连(interconnect-高速专用)将其传输到请求的缓冲区； 从9i开始，引入了gcs(global cache service)处理高速缓存的融合流量；,2019年2月5日,34/42,2019年2月5日,10g rac高速缓存融合,10g rac 的cache fusion 高速融合与gcs( global cache service )全局高速缓存：,2019年2月5日,35/42,2019年2月5日,内容提要,rac 术语 rac名称的变迁 rac 架构 rac工作原理 rac 相关组件,2019年2月5日,36/42,rac interconnect,用于内部节点( inter-node )通信: oracle clusterware asm 场合 rdbms instances 最佳的要选择高带宽的配置 典型有 1gb ethernet 使用 tcp / udp 协议 常用 nic 接口 其他物理网络支持,2019年2月5日,37/42,rac shared storage,要求: oracle clusterware files oracle cluster registry (ocr)-维护集群的配置信息，维护由clusterware管理的进程信息 voting disk-用来管理节点成员信息和健康检查，rac通过voting disk来确定实例是否是cluster的成员 数据库文件 control files database online redo logs server parameter file 推荐建议： archived redo logs backup copies,2019年2月5日,38/42,rac shared storage,也可用于: storage area network (san) ，如: emc clariion / symmetrix hp msa / eva / xp 序列 hitachi fujitsu network attached storage (nas) ，如: sun storagetek emc celerra,2019年2月5日,39/42,rac shared storage,光纤通