高校數(shù)字化校園ORACLE RAC數(shù)據(jù)庫集群分析與部署

摘 要：ORACLE被廣泛部署與應(yīng)用于數(shù)字化校園，隨著生產(chǎn)與應(yīng)用的深入，高校對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高可用性十分重視。Oracle RAC作為實(shí)時(shí)應(yīng)用集群的新技術(shù)，能夠在低成本服務(wù)器上構(gòu)建高可用性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，本文對ORACLE RAC架構(gòu)及部署進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園；ORACLE；RAC；高可用性

中圖分類號：G250 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言（Introduction）

為了提高高校管理水平，促進(jìn)高校內(nèi)涵建設(shè)，高校紛紛開展了數(shù)字化校園建設(shè)項(xiàng)目。數(shù)字化校園已成為許多高校必不可少的業(yè)務(wù)生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行直接影響到學(xué)校的日常運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)字化校園的核心，對數(shù)字化校園所應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性、可靠性、擴(kuò)展性等提出了更高的要求。采用集群技術(shù)的ORACLE RAC數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)大量用戶并發(fā)訪問的同時(shí)保障其7×24的可用性、可靠性、故障快速恢復(fù)，保證數(shù)據(jù)庫的高可用性[1]。

2 ORACLE數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)（ORACLE database

cluster technology）

集群技術(shù)是使用特定的配置方式，將成本相對較低的硬件設(shè)備結(jié)合起來，提高可擴(kuò)展性和可靠性。Oracle RAC，全稱Real Application Cluster（實(shí)時(shí)應(yīng)用集群），是一種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用集群技術(shù)，繼承了集群的所有特性，是一項(xiàng)并行計(jì)算的技術(shù)，支持多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)能同時(shí)共享對某個(gè)單一數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)訪問，從而獲取更高的可用性、最靈活的可伸縮性以及經(jīng)濟(jì)型的系統(tǒng)架構(gòu)。當(dāng)某個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，RAC能夠自動(dòng)切換到另外一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的無縫切換，保證生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)性、可用性[2]。

2.1 可伸縮性

ORACLE RAC用戶可以通過虛擬數(shù)據(jù)庫服務(wù)名連接到數(shù)據(jù)庫上，數(shù)據(jù)庫服務(wù)或部分子集數(shù)據(jù)服務(wù)可被不同節(jié)點(diǎn)上RAC數(shù)據(jù)庫實(shí)例預(yù)訂?？梢栽O(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)連接的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)。

2.2 高可用性

ORACLE RAC在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)期間能提供完整的數(shù)據(jù)庫訪問，通過N-1節(jié)點(diǎn)失效的容錯(cuò)能力，只要有一個(gè)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)維持正常運(yùn)行，ORACLE RAC就能夠提供完全的數(shù)據(jù)庫訪問和服務(wù)，保證數(shù)字化校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)7×24可用性的。

2.3 可管理性

提供了從任何節(jié)點(diǎn)到所有磁盤設(shè)備和遠(yuǎn)程高速緩存進(jìn)行無縫數(shù)據(jù)訪問的能力。并將映像延伸到所有數(shù)據(jù)庫管理操作。安裝、配置、備份、升級以及監(jiān)控等操作只需進(jìn)行一次，然后會自動(dòng)發(fā)布到集群中所有節(jié)點(diǎn)上去。

3 數(shù)據(jù)庫集群存儲架構(gòu)（Database cluster storage

architecture）

大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)是解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定及可靠性等問題的良好方案。數(shù)據(jù)庫的集群和擴(kuò)展與應(yīng)用程序有所不同，需涉及到數(shù)據(jù)庫層面的同步?，F(xiàn)行數(shù)據(jù)庫集群存儲架構(gòu)如下分為如下兩種類型[3]。

3.1 Share-Disk架構(gòu)

Share-Disk架構(gòu)是通過多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)存儲來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫集群。Share-Disk架構(gòu)又分為單活和雙活，雙活即為集群中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)對外提供服務(wù)，而單活為集群中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可對外提供服務(wù)，集群中的其他服務(wù)器作為冗余在“活”的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)接替該服務(wù)器成為對外提供服務(wù)的節(jié)點(diǎn)。雙活的技術(shù)雖然也是共享磁盤，但集群中的所有節(jié)點(diǎn)都可以對外提供服務(wù)。Oracle RAC集群采用的就是雙活技術(shù)。

3.2 Share-Nothing架構(gòu)

Share-Nothing架構(gòu)又分為兩種，第一種是分布式架構(gòu)，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照某一標(biāo)準(zhǔn)分布到多臺機(jī)器中，查詢或插入時(shí)按照條件查詢或插入對應(yīng)的分區(qū)。另一種是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)完全獨(dú)立，節(jié)點(diǎn)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，通常是通過光纖等專用網(wǎng)絡(luò)。

4 ORACLE RAC數(shù)據(jù)庫的部署（ORACLE RAC

database deployment）

4.1 運(yùn)行環(huán)境規(guī)劃

Oracle數(shù)據(jù)庫集群需要至少兩臺服務(wù)器、一個(gè)共享盤陣，每臺服務(wù)器最少需要兩塊高速網(wǎng)卡和一塊HBA光纖卡。服務(wù)器的配置可選用機(jī)架式HP 580 G8或IBM 3850兩臺，單臺配置4路CPU，64GB及以上內(nèi)存，也可以根據(jù)業(yè)務(wù)的并發(fā)度和可用性指標(biāo)要求采用更多的服務(wù)節(jié)點(diǎn)；存儲配置EMC VNX 5000系統(tǒng)FC光纖存儲系統(tǒng)兩臺，單臺支持雙控制器，控制器FC光纖端口通信速率不低于6Gbps；配置EMC DS 300光纖交換機(jī)一臺，激活FC光纖端口不少于8個(gè)。操作系統(tǒng)采用64位Linux，數(shù)據(jù)庫軟件采用 oracle10g 和 oracle 10g rac組件。

4.2 存儲的規(guī)劃

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲應(yīng)用一般都表現(xiàn)為大量的I/O訪問，對帶寬要求較低。如果存儲設(shè)備的IOPS較小時(shí)，會降低數(shù)據(jù)庫的檢索、處理速度，從而影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的效率。存儲配置的磁盤采用單塊磁盤容量為600G/15000RPM的高速FC磁盤，本例單臺可配置15*600G裸存儲容量，也可根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求進(jìn)行存儲容量的擴(kuò)充。

建立一主一備兩套存儲系統(tǒng)，并采用EMC同步容災(zāi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份與容災(zāi)，通過同城同步保障主備核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完全一致，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)透明的回切，提升業(yè)務(wù)恢復(fù)能力。

4.3 ORACLE RAC的實(shí)施

通過兩臺服務(wù)器（單臺服務(wù)器配置四個(gè)網(wǎng)卡），兩個(gè)光纖交換機(jī)，兩個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，一主一備兩套共享存儲，構(gòu)建ORACLE RAC的物理架構(gòu)。

依據(jù)設(shè)計(jì)的物理架構(gòu)并按如下步驟進(jìn)行配置。

（1）每個(gè)集群節(jié)點(diǎn)物理連接共享存儲。

（2）集群節(jié)點(diǎn)安裝操作系統(tǒng)，并進(jìn)行存儲配置。本例采用RHEL6.4/64位操作系統(tǒng)。endprint

（3）每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩塊網(wǎng)卡分別需要三個(gè)IP地址public、Private、VIP，Private和VIP分配到Public NIC上，其中虛擬IP是在所有服務(wù)器運(yùn)行正常時(shí)，分配到公共IP上，當(dāng)有一臺服務(wù)器宕機(jī)，這臺服務(wù)器上的虛擬IP將被轉(zhuǎn)移到其他仍在正常運(yùn)行的服務(wù)器上?？砂慈缦卤?進(jìn)行地址的配置，具體應(yīng)根據(jù)高校各自校園網(wǎng)地址規(guī)劃有所區(qū)別。

表1 ORACLE RAC地址規(guī)劃表

Tab.1 ORACLE RAC address planning table

項(xiàng)目 地址類型 ORac1地址 ORac2地址

網(wǎng)卡1 public 172.16.1.1/24 172.16.1.2/24

Gateway：172.16.1.254 Gateway：172.16.1.254

網(wǎng)卡2 vip 192.168.1.1/24 192.168.1.2/24

Gateway：192.168.1.254 Gateway：192.168.1.254

網(wǎng)卡3 privatc 10.0.0.1/27 10.0.0.2/27

（4）集群節(jié)點(diǎn)安裝集群組件。

將數(shù)據(jù)文件、控制文件、參數(shù)文件及聯(lián)機(jī)日志等安裝在共享存儲，并可以依據(jù)支行環(huán)境選擇OCFS或ASM集群文件系統(tǒng)。

（5）建立集群數(shù)據(jù)庫及實(shí)例。

（6）配置數(shù)據(jù)庫監(jiān)聽及數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

（7）集群數(shù)據(jù)庫測試。

4.4 配置Failover

Failover（故障轉(zhuǎn)移）能夠?qū)⒄谑褂霉收瞎?jié)點(diǎn)的用戶自動(dòng)、透明地轉(zhuǎn)移到可用節(jié)點(diǎn)，保障了集群中任意節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障都不會影響用戶的使用。一種推薦的Failover方式是采用Service-TAF方式。

Service-TAF通過結(jié)合Service，在數(shù)據(jù)庫里保存FAIL_MODE的配置，把所有的TAF配置保存在數(shù)據(jù)字典中，這樣做就不需要對客戶端的TNS文件做任何TAF的配置。從配置參數(shù)而言，Service-TAF和TAF相比多了一個(gè)Instance Role（實(shí)例角色）的概念，就是當(dāng)有多個(gè)實(shí)例共同參與一個(gè)服務(wù)時(shí)，可以配置優(yōu)先使用哪一個(gè)實(shí)例為用戶提供服務(wù)。

（1）使用srvctl創(chuàng)建hgputest服務(wù)

[oracle@dbs admin]$ srvctl add service–d hgpudsdata–s hgputest–r rac1–a rac2–p

其中，hgpudsdata為數(shù)據(jù)庫名，hgputest為所要?jiǎng)?chuàng)建的服務(wù)，rac1為首選實(shí)例，rac2為可用實(shí)例。

（2）配置該服務(wù)自動(dòng)啟動(dòng)

[oracle@dbs admin]$ srvctl enable service–d hgpudsdata–s hgputest

（3）啟動(dòng)該服務(wù)

[oracle@dbs admin] $ srvctl start service–d hgpudsdata–s hgputest

配置啟動(dòng)多個(gè)服務(wù)時(shí)，服務(wù)名間采用逗號間隔。

（4）修改dbms_service.modify_service文件，實(shí)現(xiàn)dbms_service包配置TAF，根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)設(shè)置service_name、failover_method、failover_type、failover_retries、failover_delay等關(guān)鍵參數(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

本文結(jié)合ORACLE RAC集群技術(shù)的特性，對高校數(shù)字化校園數(shù)據(jù)庫集群的部署和實(shí)施進(jìn)行分析和闡述。通過集群能夠有效地提高高校信息系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性。但病毒攻擊、無法抗拒的人為或自然災(zāi)害都會對數(shù)字化校園數(shù)據(jù)庫運(yùn)行構(gòu)成安全威脅。高校信息化建設(shè)與管理工作者需要不斷探索與實(shí)施更加安全、實(shí)用的數(shù)據(jù)庫運(yùn)行保障體系。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 閆黎.基于Oracle RAC的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)分析與企業(yè)應(yīng)用[J].計(jì)算

機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013（11）：200-203.

[2] 曲建峰，等.Oracle RAC集群技術(shù)在圖書館集成管理系統(tǒng)中

的應(yīng)用[J].現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù)，2012（07）：133-137.

[3] 蘭海波.基于Oracle RAC技術(shù)實(shí)現(xiàn)公共氣象服務(wù)網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫

的高可用性[J].硅谷，2013（08）：16-17.

作者簡介：

王佩楷（1976-），男，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及

相關(guān)技術(shù)研究及服務(wù).endprint