基于Oracle RAC实现油田地质信息系统高可用性

基于OracleRAC实现油田地质信息系统高可用性[摘要]随着辽河油田地质信息系统在勘探开发研究中应用的不断深化，高阅读量和访问量对系统的后台数据库提出了较高的要求。文章在OracleRAC技术根底上，施行构建了油田地质信息高可用性数据库系统，并通过内存管理及负载平衡提升系统运行效率。[关键词]OracleRAC；高可用性；油田地质；内存管理；负载平衡doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2022.07.082[中图分类号]P628[文献标识码]A[文章编号]1673-0194〔2022〕07-0179-040引言辽河油田地质信息系统自2022年运行以来，作为面向全油田提供效劳的数据处理门户网站，依托阅读查询、数据加载、数据审核等业务系统、历史资料库与临时管理库等众多资源搜集所需信息，通过一体化的底层数据模型以及多种编程技术的应用，形成涵盖井位坐标、井属性、井斜、有效厚度、分层、解释表、测井、录井、试油等13类油田消费数据、可以实现数据、表格、报表、图件一体化应用的综合信息系统。油田地质信息系统的特点是覆盖面广，数据量大，信息种类多，高阅读量和访问量对数据库系统有较高的要求，要求能实现大量用户并发访问的同时保障其24×7的可用性、可靠性、故障快速恢复。保证数据库的高可用性，直接影响辽河油田勘探开发研究程度。1ORACLERAC技术OracleRAC〔RAC：RealApplicationCluster〕，即Oracle实时应用集群，是Oracle数据库的一种高可用解决方案，以网格计算思想而产生的[1]。在RAC环境中，Oracle运行于两个或多个计算机节点上，各节点部署集群组件、数据库监听、数据实例、数据库效劳等，而数据文件那么部署在独立存储中，被各节点共享使用[2]。节点中的数据库实例通过高速缓存合并机制〔CacheFushion〕进展数据同步。Oracle数据库集群具有负载平衡〔LoadBalance〕和透明应用故障切换〔Failover〕两大特征。负载平衡是把数据访问恳求分配到集群中的各节点中，从而进步数据库系统的整体吞吐才能；透明应用故障切换提供24×7提供不连续的数据访问，当一个节点出现故障时，连接在该节点上的终端用户会被自动重新连接到其余正常的数据库节点上，无需手工连接，该切换对客户端的数据访问是透明的[3-4]。应用效劳的运行离不开数据，共享数据的集中存储和数据量的不断增长，必然要求数据库必须具备较高的运行性能和稳定性。在传统的单机环境中，通常是将数据库配置在一台效劳器上，存在着潜在的不稳定威胁，主要表如今数据丧失的危险性，负载不能动态平衡，无法实现故障时的容错和无断点恢复等。而采用OracleRAC集群技术，动态的进展负载平衡，可进步访问数据库的效率，进步数据中心的可靠性和抗灾难性，为信息系统提供一个高效、可靠的数据平台。2施行方案2.1环境规划〔1〕数据库效劳器。采用4台OracleSPARCT4-4效劳器：4×SPARCT4八核3.0GHz处理器、512G内存、4×600GB10KrpmSAS磁盘，拥有出色的单线程和多线程吞吐性能，提供适宜于大型数据库以及地质绘图的综合应用效劳。〔2〕软件平台。操作系统采用Solaris10，数据库软件采用Oracle11g及Oracle11gRAC相关组件。〔3〕存储效劳器。使用2台HDSVSP存储阵列，具有强大的可横向、纵向及深度的扩展功能，为共享存储虚拟化的多个应用提供平安的多用户环境。OracleRAC集群是完全共享式的体系架构，因此存储机制采用ORACLE自带的自动存储管理〔ASM〕，兼顾磁盘间大量的IO快速读写及联机磁盘的动态平衡。每台HDS均划分出25个250G的LDEV，组成ASM的+DATA卷组，用于存放数据库数据；3个1GB的LDEV，组成asm的+OCRVT卷组，用于存放控制文件、参数文件、联机日志文件等；其中一台HDS划分出15个250GB的LDEV，组成ASM的+ARCH卷组，用于存放Oracle数据库的自动归档文件；这些卷组均作为共享磁盘，分配给4台数据库效劳器。〔4〕网络。采用2台Brocade5100交换机，搭建SAN存储网络，防止单点故障，保障SAN环境的平安可靠性；采用2台Infiniband交换机实现私有网络，保障私有网络的可靠性与失败切换。2.2部署施行2.2.1架构设计考虑到地质信息系统对底层数据库性能的要求以及对顶峰负载的处理，选择采用4台OracleRAC架构为用户提供数据查询与保存效劳，作为数据库效劳器，每台主机装备2块网卡：一块网卡用于公共网络上的客户程序通信，另一块用于集群通信。同时为了保证数据库运行的平安性、稳定性与可靠性，在此架构设计过程中，全面考虑了效劳器、网络、存储的冗余，最终实现了高可用数据库集群系统。系统的架构如图1所示。与以往双机热备环境不同的是，集群系统的4个节点可以同时为用户提供效劳，解决了同时只能1台数据库效劳器为用户提供效劳的问题；4个节点效劳器通过2台控制交换机与“心跳线〞互相监测对方的运行状态，包括操作系统的运行、网络通信和应用运行情况等，一旦发现1台主机的运行出现问题，故障机上的应用就会立即停顿，其上的应用及资源就会被转移至另外3台数据库节点中的一台，解决了高可用问题。考虑到RAC的缓存交融需要，采用Infiniband交换机作为节点间的互连通信设备，这4台数据库效劳器向用户提供的数据是完全一样的，不会因为用户连接到不同节点而出现数据不一致的情况，同时也防止因为某节点故障而导致存活节点上用于互连的网卡被禁用。在网络设计上采用全冗余架构，数据库内网采用双线连接到2台内网核心交换机。当网络中一条链路出现故障时，效劳器的流量会自动切换到另外一条网络链路，保证用户的正常使用。集群存储采用FC-SAN的架构，使用作为主存储，每台数据库效劳器都是用两块HBA卡和FC数据交换机相连，FC交换机和HDS存储相连。这些FC链路都是采用双线连接，当一条链路出现故障时，系统仍然可以正常稳定运行。2.2.2详细施行根据以上部署方案，简要介绍一下4节点集群系统的安装及配置过程。〔1〕按照系统架构图搭建系统硬件平台，安装Solaris10操作系统，连接光纤存储；〔2〕组装存储设备，创立数据体系共享逻辑卷组，向其中添加设备；〔3〕进展安装前环境检查，配置系统参数、环境变量及oracle用户环境；〔4〕安装集群系统Grid软件、Oracle11g软件，创立ASM磁盘组；〔5〕创立数据库，手动开启归档并对数据库参数进展设置。2.3内存管理集群系统是由4节点组成，每节点实例都有自己的内存区域，分为系统全局区SGA〔SystemGlobalArea〕和程序全局区PGA〔ProgramGlobalArea〕。SGA是每个数据库主要的缓存区域，PGA由进程在本地分配用于保护与用户进程相关的内存段。在11g中，oracle内存管理引入了自动内存管理AMM〔AutomaitcMemoryManagerment〕，通过修改参数MEMORY_TARGET及MEMORY_MAX_TARGET实现，将SGA和PGA都纳入了自动管理的范畴。设置并启动AMM后，Oracle将自行决定SGA和PGA的分配和使用，可极大的简化DBA对于内存的调整和管理工作。#su-oracle■sqlplus/nologSQL>conn/assysdbaSQL>altersystemsetmemory_target=4096mscope=spfilesid='*'SQL>altersystemsetmemory_max_target=4096mscope=spfilesid='*'MEMORY_TARGET参数指定的是在自动管理时可以使用的共享内存大小，不能超过MEMORY_MAX_TARGET参数设置的大小。假设没有设置，默认等于MEMORY_TARGET的值，通过指明scope=spfile这个条件来实现数据库在下次启动后让改变生效的目的。2.4负载平衡在OracleRAC体系中，负载平衡〔LoadBalance〕是指对用户连接进展管理，使他们从事的工作平均分布在OracleRAC节点或集群数据库实例之间[5]。共有两种类型的连接负载平衡，客户端负载平衡和效劳器端负载平衡。客户端负载平衡是在客户端连接定义文件tnsnames.ora中通过设置参数LOAD_BALANCE=ON来实现，默认为ON，因此除非是希望关闭，否那么不需要这一引用。效劳器端负载平衡主要由效劳器监听器〔Listener〕来实现。当收到新的连接恳求时，监听器将判断每个数据库实例〔Instance〕的工作负载，并选择一个最轻负载的实例进展连接；数据库进程pmon会将每个实例的工作负载情况通知监听器，以便监听器可以掌握各数据库实例的负载情况。只有在数据库实例初始化参数LOCAL_LISTENER和REMOTE_LISTENER中指定的监听器才可以承受这些负载数据，可采用命令SQL>showparameterlistener进展查看。从Oracle11g开场，Oracle自动为LOCAL_LISTENER数据库参数设定值，因此不需要手动设置这个参数。对于REMOTE_LISTENER，必须保证这一参数的值为rac-scan：1521，假设不正确，可以尝试利用以下命令修改：SQL>altersystemsetremote_listener='rac-scan：1521'scope=bothsid='*'；这一命令要在每个节点上单独执行，注意区分HOST的名字及sid的值；通过上述配置，可以实现4个节点间负载的动态平衡，保证负载在集群的各个节点中平衡分发，使用户的作业可以以最快的速度被数据库效劳器处理。3施行效果应用本文部署的Oracle11gRAC集群系统后，我们对访问地质信息系统的客户端数量与效劳器响应时间进展了统计，结果见图2。如图2所示，集群系统下，地质信息系统的响应时间明显短于传统的单机系统，而且，随访问系统的客户端数量递增，这种差距便越发显著。这是由于在传统的单机形式下，所有的作业在效劳器端按串行方式逐个执行，客户端等待时间长，效劳器负载高；而集群形式下所有的作业会按照各个节点负载的多少平衡分发并行执行，因此客户端延迟小，可以做到负载平衡。本文中所应用的4节点Oracle11gRAC系统可以在最大的程度上发挥这种优势。此外，集群系统的处理速度比照传统的单机系统也有显著的提升。如图3所示，当利用地质信息系统进展形式需要70秒，集群形式下那么只需19秒，节省约2/3的时间。4结语应用本文部署的Oracle11gRAC集群系统，充分利用了效劳器资源，可以显著降低效劳器访问负载，使地质信息系统的运行效率得到大幅度提升。目前，该架构施行1年以来，已稳定运行与本数据中心，良好的实现了24×7小时无连续效劳，可以做到负载科学协调、自动分配、数据处理方式按照并行完成，实现很高的资源利用率等诸多优点。为