基于OracleRAC的校園網數據庫集群系統設計與實現

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摘 要： 高校數據中心對各類異構的業務系統進行整合，實現了數據的共享與集成，為了保障數據的有效性和一致性，需要建立具有高性能、高可靠性的數據庫集群系統。結合西安郵電大學校園網實例，分析了Oracle RAC的運行機制與關鍵技術，利用其Failover和Load Blance節點進行了部署和配置。經過實際運行，這種雙機數據庫集群模式運行狀態穩定，能夠有效解決高并發訪問情況下的單點瓶頸問題。

關鍵詞： Oracle RAC； 校園網； 數據庫集群系統； 數據共享

中圖分類號： TN711?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）04?0072?04

Abstract： The data sharing and integration were achieved by integration of various heterogeneous business systems of universities data centers. In order to guarantee the effectiveness and consistency of the data， the high performance and high reliability database cluster system needs to be established. In combination with the instance of campus network in Xian University of Posts & Telecommunications， the operational mechanism and key technology of Oracle RAC are analyzed， and deployed with its Failover and LoadBlance user nodes. The actual operation shows the running status of this dual?mechanism database cluster mode is stable， and single point bottleneck problem in case of high concurrent access can be effectively solved.

Keywords： Oracle RAC； campus network； database cluster system； data sharing

在構建高校數字化校園的過程中，首先考慮的就是將各個基礎數據不同的異構信息系統進行融合，建立一個具有統一數據標準的數據中心，實現高效的數據交換與共享[1]。以西安郵電大學數據中心建設為例，隨著中心機房軟硬件基礎環境的建設完成，為了節約硬件資源，便于統一管理，校內各二級學院和職能單位的業務系統將逐步遷移至中心虛擬化集群上。根據統計，當前校內各系統大多數采用了單機環境下的Oracle數據庫，從提高數據的可用性、安全性和完整性方面考慮，需要一個完整的集群數據庫管理方案。Oracle RAC作為當今最成熟的數據庫集群技術，在學校經費有限的情況下，多臺低端服務器即可實現故障容錯和無縫切換，將硬件和軟件錯誤造成的影響最小化[2?3]，一個數據庫可實現對于多個信息系統Oracle實例的共享與實時訪問，具有優越的可靠性、可用性和擴展性[4]。

1 Oracle RAC集群工作的原理與關鍵技術

1.1 工作原理

RAC可以充分利用服務器，是Oracle數據庫中采用的一項新技術。在實時應用集群環境中，數據是共享存儲的，每個節點對數據都有相同的訪問權利，因此要求存儲必須能夠共同訪問[5?6]，在Oracle RAC中，利用DLM（Distribute Lock Management）機制進行多節點的并發訪問控制[7?8] ，可以提高事務的響應時間，保證數據能夠被高效地訪問。

1.2 關鍵技術

為了解決由于修改集群的配置信息后，節點間的集群配置信息不一致的問題，本文采用了Oracle RAC的OCR Disk技術；同時為了保證校園系統能夠正常的運行，防止Oracle RAC出現“腦裂”問題，采用了Voting Disk技術。在TCP/IP協議棧超時時，其時間的閾值是由OS內核決定的，每個操作系統的閾值都是不相同的，為了解決TCP/IP協議棧超時的問題，引入VIP技術，以縮短捕獲錯誤的時間。并且采用提高集群可用性的Failover技術[9?10]。

2 系統架構

2.1 硬件部分

RAC中各個節點之間是通過心跳網絡來進行通信的，為了實現冗余，防止單點故障，各個交換機之間也需要做冗余[11]，保證各個節點之間通信的暢通。最終RAC將查詢共享存儲上的數據，從而完成上層應用的請求。

在數據中心Oracle RAC集群的建設中，該架構充分地體現出了高可用技術，有效地防止了單點故障問題的產生。

2.2 軟件部分

軟件部分主要包括集群軟件，數據軟件以及容錯系統軟件。本文主要使用的是Oracle Clusterware和Oracle ASM。Oracle RAC軟件架構圖如圖2所示。

3 基于Oracle RAC集群部署的實現

3.1 服務器的準備工作

在服務器配置時，需要對雙節點RAC集群的網絡進行規劃，每個節點都必須要有2塊物理網卡，每個節點至少需要3個IP地址，即Public IP，VIP，Private IP，由于是Oracle 11gR2版本，在部署Oracle RAC集群系統時至少需要一個Scan IP，因此這里一共需要規劃7個IP地址。

以西安郵電大學為例，根據西安郵電大學IP分配原則，Oracle RAC集群系統IP應該在192.168.240.1/24這個網段，現將IP分配如表1所示。

3.2 服務器的配置

3.3 用戶節點的部署

在部署用戶的節點時，需要考慮用戶等價，也就是說，在Oracle環境中，用戶的節點轉移服務是不需要安全驗證的，可以實現無縫轉移。在同一個節點安裝好Clusterware和database，然后數據庫可以將本地目錄自動地安裝在遠程目錄中，無需用戶經過密碼認證。

為了方便Oracle數據庫的管理以及考慮到數據庫的安全性，因此對于數據庫進行分級分權管理，不同的用戶擁有不同的權限。以下主要建立了兩個用戶，Grid用戶主要負責數據庫集群的安裝與管理；Oracle用戶主要負責數據庫本身的安裝和管理。

3.4 部署Oracle Grid中遇到的問題

在上述工作準備好以后， 需要對ASM進行配置，首先需要安裝ASM所需要的安裝包。對ASM磁盤進行操縱的時候需要注意的是要格式化每個磁盤。Oracle Grid在安裝過程中屬于圖形化安裝，比較方便，但在安裝過程中需要注意scan IP對應的域名必須在兩個節點上都有解析，并且在這個端口必須是可用的，默認為1521，如圖3所示。

接下來的對hostname和節點的虛擬IP都必須要有解析，并且設置ssh的通信。然后依次設置各個網卡的指向和ASM。最后在安裝完成以后需要在每個節點運行orainstRoot.sh和root.sh兩個腳本。安裝完成圖如圖4所示。

安裝過程中找不到ASM共享磁盤，如圖5所示。

經過檢查，發現此問題是由于oracleasmmlib庫件不存在造成，因此要重新安裝，在重新配置oracleasmm之后重啟oracleasmm，再一次設置ASM的時候就會找到ASM共享磁盤，如圖6所示。4 結 語

Oracle RAC是目前最為成熟的數據庫集群技術，在容錯性、負載均衡和高并發處理能力上都有良好的表現。結合高校校園網數據中心建設項目，構建了Oracle RAC雙機集群與負載均衡方案，對于數據庫實例提供了高可用性的保障機制，由于這種實例之間的切換是完全透明的，用戶在訪問數據庫的過程中不需要進行干預，從而實現了校園網數據的安全可靠性，保證了數據庫的高效運行。目前學校校園網數據中心仍在建設中，未來還會有更多異構業務系統進行整合。下一步工作將對現有的雙機系統進行擴展，并在生產環境中對Oracle RAC集群系統開展數據挖掘與系統優化等方向的研究。

參考文獻

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