Oracle数据库集群和分区技术学习课程

1、讲座议题讲座议题为什么要使用为什么要使用 Oracle RAC Oracle RAC 数据库数据库 RAC 的硬、软件体系架构的硬、软件体系架构 RAC 的工作原理和的工作原理和Cache Fusion 均衡负载和高可用性均衡负载和高可用性 Transparent Application Failover第1页/共68页第一页，编辑于星期六：十一点 二十三分。为什么要使用为什么要使用 Oracle RAC 数据库数据库? 稳定的、稳定的、24*7的高可靠性系统的高可靠性系统 均衡负载和强大的处理能力均衡负载和强大的处理能力 灵活开放的扩展能力灵活开放的扩展能力 随用随付、降低采购和维护成本随用

2、随付、降低采购和维护成本第2页/共68页第二页，编辑于星期六：十一点 二十三分。采用集群数据库技术采用集群数据库技术 Trans-Pacific Flight Rock ConcertThis:Or this:This:Or this:第3页/共68页第三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。操作系统级的操作系统级的HA主备机模式主备机模式高可用性：主机运行，备机等待主机故障、备机接管接管磁盘阵列控制IP地址自动漂移重新在备机启动数据库重新连接应用程序实施简单缺点：切换间存在停顿备机空闲第4页/共68页第四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。提供提供24*7 的安全可靠性的安全可靠性Node A

3、 in acluster fails, users are migrated第5页/共68页第五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。“冷冷”故障接管的限制故障接管的限制冷接管速度慢移动硬盘卷、mount 上逻辑卷、启动 Oracle 实例，打开数据文件不能够预先连接到备份 Server 上出现故障后，所有的会话都必须重新连接到数据库实例上冷的数据库缓存接管后数据库的缓存是“冷”的，减低数据库的性能不能够很容易的扩展第6页/共68页第六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Oracle10g RAC 128节点的网格数据库第7页/共68页第七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。自动动态负载均衡实现

4、可伸缩性自动动态负载均衡实现可伸缩性l数据库启动时，向监听进程注册l节点向监听进程报告 CPU 的使用情况l当建立连接时，监听进程选择最空闲的节点处理请求NodeDispatchersNodeDispatchersListenerListenerCPU LoadCPU Load第8页/共68页第八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。灵活的可伸缩性和强大的处理能力灵活的可伸缩性和强大的处理能力第9页/共68页第九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。讲座议题讲座议题为什么要使用为什么要使用 Oracle RAC Oracle RAC 数据库数据库 RAC 的硬、软件体系架构的硬、软件体系架构 RA

5、C 的工作原理和的工作原理和Cache Fusion 均衡负载和高可用性均衡负载和高可用性 Transparent Application Failover第10页/共68页第十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Oracle RAC集群数据库技术硬件结构集群数据库技术硬件结构ClusteredDatabase InstancesMirrored Disk SubsystemHigh Speed Switch or InterconnectHub or Switch FabricApplication Servers/ NetworkCentralized Management Console

6、Storage Area NetworkLow Latency InterconnectDrive and Exploit Industry Advances in ClusteringUsersNo SinglePoint Of FailureShared CacheScalable& throughput第11页/共68页第十一页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Cluster 硬件结构硬件结构 节点 ( Node ) 内部连接 ( Interconnect ) 共享磁盘 ( Shared disk )第12页/共68页第十二页，编辑于星期六：十一点 二十三分。节点节点 ( Nod

7、es ) 自包容的服务器，单 CPU 或者多 CPU 系统 ( SMP/NUMA ) 一个集群需要两个或者更多的节点 每个节点支持一个 RAC Instance 每个节点可以支持不同类型的应用 每个节点不要求配置完全相同，但建议同配置 节点可以动态的添加和删除Node第13页/共68页第十三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。内部连接内部连接 ( Interconnect ) 连接节点之间，节点间通讯的高速通道 可以使用标准的网络协议，如： TCP/IP 使用高速的连接协议 ( high speed interconnects ) 可以获得更好的性能 UDP VIA 厂商专有的，经过验证的协议

8、第14页/共68页第十四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。网络配置Cluster InterconnectPublic LANOptionalCluster InterconnectPublic LANWorkstationNODE2NODE3NODE1Optional 每个节点需三个IP地址一个公共服务地址(提供客户访问)一个私有的内部地址 (仅内部使用)一个虚拟IP地址 (与公共服务地址同一网段) 第15页/共68页第十五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。共享磁盘系统共享磁盘系统 ( Shared Disk ) 共享磁盘上的共享的设备 传统上的裸设备卷 ( UNIX )逻辑盘 ( Wi

9、ndows ) Oracle OCFS，ASM 集群文件系统厂商专有的，经过验证的系统，如Veritas， GPFS共享磁盘系统第16页/共68页第十六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Oracle9i RAC Architecturepublic networkoperating SystemclusterwareOracle 9i RACinstance 1server 1shared storageredo log instance 1 redo log instance 3 control filesdatabase filesclusterinterconnectcache to

10、cacheDB cacheserver 2operating systemclusterwareOracle 9i RACinstance 2DB cachesrvcfg/var/opt/oracle/srvConfig.locquorumServer 3, 4, .第17页/共68页第十七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Oracle 10g RAC Architecturepublic networkoperating SystemCRSOracle 10g RACinstance 1server 1shared storageredo log instance 1 redo log i

11、nstance 3 control filesdatabase filesserver 2operating systemCRSOracle 10g RACInstance 2clusterinterconnectcache to cacheDB cacheDB cacheocr/var/opt/oracle/ocr.locvoting/var/opt/oracle/ocr.locServer 3, 4, .第18页/共68页第十八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Oracle RAC 系统管理工具系统管理工具The Server Control Utility (SRVCTL) 管理整个

12、Cluster 环境 为其他管理工具提供对 RAC 的管理 基于 GSD 基础之上Node 2GSDSRVCTLAgentNode 1GSDSRVCTLAgent第19页/共68页第十九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。讲座议题讲座议题为什么要使用为什么要使用 Oracle RAC Oracle RAC 数据库数据库 RAC 的硬、软件体系架构的硬、软件体系架构 RAC 的工作原理和的工作原理和Cache Fusion 均衡负载和高可用性均衡负载和高可用性 Transparent Application Failover第20页/共68页第二十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Scaleu

13、p and SpeedupOriginal systemHard-ware100% of taskTimeCluster system scaleupup to 200%oftaskup to 300%oftaskHard-wareTimeHard-wareTimeHard-wareTime50% of taskCluster system speedupHard-wareTimeHard-wareTime50% of task第21页/共68页第二十一页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Speedup and Scaleup for Different Types of WorkloadsW

14、orkloadOLTP and InternetDSS with parallel queryBatch (mixed)SpeedupNoYesPossibleScaleupYesYesYes第22页/共68页第二十二页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Cache FusionCache Fusion 提供提供 Oracle 集群数据库透明的可扩展性集群数据库透明的可扩展性Cash Fusion 机制使机制使 Oracle Instance 间可以直接传递数据块间可以直接传递数据块Cache Fusion 能够跟踪资源的位置和状态能够跟踪资源的位置和状态Global Cache Service

15、 管理整个集群数据库的缓存资源管理整个集群数据库的缓存资源Resource Master(Global Resource Directory) 分布在活动的分布在活动的 Instance 中，并可以动态的中，并可以动态的 remaster第23页/共68页第二十三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Cache FusionTM 体系结构 在节点A对数据进行了修改并提交，在节点B对同一数据块进行读操作，可通过高速链路访问 多版本数据缓存支持节点A继续对数据块进行修改DatabaseNode ADatabase buffersNode BDatabase buffers两节点间的数据传输直接通过内

16、部高速通道实现，大大减少了硬盘I/O数据传输Select第24页/共68页第二十四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Cache FusionTM 提高了效率20 msec.01 msec100 msec本地内存的数据远程节点的数据硬盘上的数据1 msec第25页/共68页第二十五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Global Resource DirectoryExampleInstance ANode 1Global ResourcesID20232629Grantedto InstanceA,B,CA,BCB,CInstance BNode 2Global ResourcesID212

17、42730Grantedto InstanceBA,CA,B,CB,CInstance CNode 3Global ResourcesID22252831Grantedto InstanceA,CCA,B,CB,C第26页/共68页第二十六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。全局缓存服务资源模式全局缓存服务资源模式 缓存资源采用以下三种模式之一缓存资源采用以下三种模式之一: NULL Shared (S) Exclusive (X)第27页/共68页第二十七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。缓存融合举例缓存融合举例n第28页/共68页第二十八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Cache F

18、usion Block Transfers:Example OverviewInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance B第29页/共68页第二十九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 1: Read with No TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BRequest toobtain a shared resource on CN1第30页/共68页第三十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 1: R

19、ead with No TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BThe request is granted and the requesting instance is informedNS12第31页/共68页第三十一页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 1: Read with No TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BSRead request132第32页/共68页第三十二页，编辑于星

20、期六：十一点 二十三分。Example 1: Read with No TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BSBlock imagedelivered10081234第33页/共68页第三十三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 2: Read to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BRequest to obtain an exclusive resource on BS10

21、08N1第34页/共68页第三十四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 2: Read to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BInstruction to transferthe block to B for exclusive accessS1008N21第35页/共68页第三十五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 2: Read to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstan

22、ce CInstance BBlock and resource status (including Cs plan to close its resource)SN1008N1008213第36页/共68页第三十六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 2: Read to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BResource assumptionand status messageN1008NX10092134第37页/共68页第三十七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。

23、Example 3: Write to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BNX1009Request to obtain resource inexclusive mode1第38页/共68页第三十八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 3: Write to Write TransferInstance A1008Instance CInstance BNX1009Instruction to transferexclusive resource to B12Insta

24、nce DResourcemaster第39页/共68页第三十九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 3: Write to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BNXN10091009Exclusive-keep copy of buffer123第40页/共68页第四十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 3: Write to Write TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CIns

25、tance BNX10091013N1234第41页/共68页第四十一页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 4: Write to Read TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BX10091013NNRequest to obtainresource in shared mode1第42页/共68页第四十二页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 4: Write to Read TransferInstance A1008Instance DResourcemasterIn

26、stance CInstance BX10091013NNInstruction to transfer shared resource to C12第43页/共68页第四十三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 4: Write to Read TransferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BXS10091013NN1013Shared-keep copy of buffer321第44页/共68页第四十四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Example 4: Write to Read Tr

27、ansferInstance A1008Instance DResourcemasterInstance CInstance BS10091013NNSResource assumptioninformation10132341第45页/共68页第四十五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。讲座议题讲座议题为什么要使用为什么要使用 Oracle RAC Oracle RAC 数据库数据库 RAC 的硬、软件体系架构的硬、软件体系架构 RAC 的工作原理和的工作原理和Cache Fusion 均衡负载和高可用性均衡负载和高可用性 Transparent Application Failover第4

28、6页/共68页第四十六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Load Balancing with Oracle Net ServicesInstancesDatabaseListenersClients第47页/共68页第四十七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Client Load BalancingClientsListeners (DESCRIPTION= (ADDRESS_LIST= (LOAD_BALANCE=on) (ADDRESS= (PROTOCOL=tcp) (HOST=sales1) (PORT=1521) (ADDRESS= (PROTOCOL=tcp) (HOST=s

29、ales2) (PORT=1521) (CONNECT_DATA= (SERVICE_NAME=第48页/共68页第四十八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Connection Load Balancingnode1_lsnr=(DESCRIPTION=(ADDRESS_LIST=(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=node1)(PORT=1580)node2_lsnr=(DESCRIPTION=(ADDRESS_LIST=(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=node2)(PORT=1580)Parameter file on node1local

30、_listener = node1_lsnrremote_listener = node2_lsnr第49页/共68页第四十九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Connection Load BalancingNodes (DESCRIPTION= (ADDRESS_LIST= (LOAD_BALANCE=on) (ADDRESS= . . . ) (ADDRESS= . . . ) (ADDRESS= . . . ) (CONNECT_DATA= (SERVICE_NAME= (SERVER=shared) Dispatchers第50页/共68页第五十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。

31、Service and Instance Names(DESCRIPTION=(LOAD_BALANCE=ON)(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=host1)(PORT=1521)(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=host2)(PORT=1521)(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=host3)(PORT=1521)(DESCRIPTION=(ADDRESS= (PROTOCOL=tcp)(HOST=host1)(PORT=1521)(CONNECT_DATA= (INSTANCE_NAME=S1)第51页/共68页第五十一

32、页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Adaptive Parallel QueryQuerycoordinatorParallel queryexecutionQuery processeshave node affinity for query coordinatorbut will use other nodes if neededNode 2Node 3Node 1第52页/共68页第五十二页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Listeners Multiple listeners enable Client load balancing Connect-time failover Tr

33、ansparent Application Failover (TAF)ClientsCluster nodesListeners第53页/共68页第五十三页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Virtual IP Addresses and RAC第54页/共68页第五十四页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Primary and Secondary InstancesClientsNodesListeners. . .*.active_instance_count = 1*.cluster_database_instances = 2sales1.instance_name = sales1

34、sales2.instance_name = sales2. . .Primary instance: first one tostartSecondary instance: second one to start; can become primary if other instance fails 第55页/共68页第五十五页，编辑于星期六：十一点 二十三分。ExampleRAC1 = (DESCRIPTION= (LOAD_BALANCE=OFF)(FAILOVER=ON) (ADDRESS= (PROTOCOL=TCP)(HOST=aaacme1)(PORT=1521) (ADDRE

35、SS= (PROTOCOL=TCP)(HOST=aaacme2)(PORT=1521) (INSTANCE_ROLE=PRIMARY) (SERVER=DEDICATED) (FAILOVER_MODE= (BACKUP=RAC2) (TYPE=SESSION)(METHOD=PRECONNECT) (RETRIES=180)(DELAY =5) 第56页/共68页第五十六页，编辑于星期六：十一点 二十三分。ExampleRAC2 = (DESCRIPTION= (LOAD_BALANCE=OFF)(FAILOVER=ON) (ADDRESS= (PROTOCOL=TCP)(HOST=aaac

36、me2)(PORT=1521) (ADDRESS= (PROTOCOL=TCP)(HOST=aaacme1)(PORT=1521) (INSTANCE_ROLE=SECONDARY) (SERVER=DEDICATED) (FAILOVER_MODE= (BACKUP=RAC1) (TYPE=SESSION)(METHOD=PRECONNECT) (RETRIES=180)(DELAY =5) 第57页/共68页第五十七页，编辑于星期六：十一点 二十三分。TAF in Real Application Clusters Can be used with spare nodes or with

37、primary/secondary instance configurations Designed for this environment, but can be used for Real Application Clusters Guard Replicated systems Data Guard第58页/共68页第五十八页，编辑于星期六：十一点 二十三分。TAF Failover Mode Options Must add failover options manually to TNS configuration files They are part of the CONNEC

38、T_DATA section of a connect descriptor Failover options include TYPE: Identify the nature of TAF, if any METHOD: Configure how quickly failover can occur BACKUP: Identify an alternate net service name RETRIES: Limit the number of times a reconnection will be attempted DELAY: Specify how long to wait

39、 between reconnection attempts 第59页/共68页第五十九页，编辑于星期六：十一点 二十三分。 Failover types identify the nature of TAF, if any The options are: SESSION: Failover to an alternate session only SELECT: Failover and continue with any ongoing query NONE: Prevent failoverFailover Types. . . (CONNECT_DATA = (FAILOVER_MODE = (TYPE=SELECT). . .第60页/共68页第六十页，编辑于星期六：十一点 二十三分。Failover Methods Determine how quickly connections become available following a failover BASIC: Establishes no contact with the failover instance prior to failure PRECONNECT: Creates mirror connections on the standby inst