淺談集群數據庫系統高可用性研究與應用

黃歲鋒

摘 要：對核電工程項目來說，數據庫承載著整個施工過程的數據，數據庫系統是否安全、穩定也直接影響現場施工管理工作，因此，建立高可用性集群數據庫系統，是保護系統能夠持續穩定不間斷運行的基礎，經過需求分析和市場調研，本文將利用Oracle自帶的RAC 來構建一套2節點集群系統來保障系統的穩定運行，實現系統故障的自動轉移。

關鍵詞：集群；SAN；Oracle RAC；RAID5

1、集群系統概述

集群系統由多臺（至少二臺）相互獨立的、通過高速網絡互連的服務器組成，像一個單獨集成的計算機資源一樣協同完成特定任務的系統，任何一臺服務器運行一個應用時，應用數據被存儲在共享的數據空間內。每臺服務器的操作系統和應用程序文件存儲在其各自的本地儲存空間上。

2、集群系統研究與部署

2.1 集群系統體系結構

本文將采用Oracle11gRAC構架和主/備機本地冗災的方式構建2節點集群數據庫系統；數據庫由兩臺服務器通過心跳線構成，每個節點有二塊網卡，一塊接入公網，與SAN網絡存儲的連接使用光纖跳線；這樣可以避免一臺服務器出現故障時也不會影響其正常工作；從軟件組件上講，集群由2臺服務器組成，每臺服務器有自已的監聽器，用于監聽自已的網絡端口，每臺服務器有自已的Oracle RAC服務，用于數據庫的集群訪問；每臺服務器有自已的集群就緒服務，用于集群管理；所有的服務器通過自已的操作系統訪問共享SAN網絡存儲設備，共享存儲設備的存儲機制使用裸設備、集群文件系統、自動存儲管理、當客戶端訪問時，由上而下依次調用相應的軟件；總體拓撲如圖1：

2.2集群系統平臺選擇

Oracle數據庫是目前全球公認最成熟與穩定的數據庫平臺，也是大型數據中心以及核心業務系統的首選數據庫平臺，本文將采用Oracle11gR2企業版作為技術標準、Oracle RAC 作為集群軟件進行研究。其相關產品及套件見下表：

2.3集群數據庫系統軟件組成

在搭建數據庫集群系統中，分別采用兩個軟件和組件，主要為Oracle數據庫軟件和Oracle ClusterWare軟件以及elxocm和iscsi組件；從邏輯結構上講，集群數據中的每臺服務器有一個實例，每臺服務器上的實例都對應到同一個數據庫，其服務器使用已有網絡訪問存儲系統。

2.4集群數據庫系統規與配置

2.4.1數據庫集群存儲機制

ClusterWare軟件、ORACLE軟件采用NTFS存儲機制；Voting Disk、OCR、 RAC數據庫、恢復文件（Recovery File）采用RAW DEVICE存儲機制。

2.4.2集群系統支撐平臺規劃

集群數據庫支撐平臺采用Windows Server 2008 R2 64位體系結構的網絡操作系統，配置兩個公有IP，兩個虛擬IP，兩個私有IP。其中公有、虛擬IP在DNS中注冊；專用在主機文件中注冊。

2.5 存儲區域網絡（SAN）

SAN實際上是一種獨立于TCP/IP網絡之外的專用網絡；通過光纖交換機、光纖通道將應用服務器、數據庫服務器、磁盤陣列連接起來，形成數據傳輸的高速網絡環境；由于SAN提供了一種與現有LAN連接的簡易方法，并且支持廣泛使用的IP協議，不受SCSI存儲結構的布局限制，允許任何服務器連接到任何存儲陣列，這樣不管數據置放在那里，服務器都可直接存取所需的數據。

2.6心跳檢測機制

心跳檢測機制是定時發送一個自定義的心跳包讓對方知道是否存在故障，以確保連接的有效性的機制；本文將采用TCP/ IP方式設置心跳；通過TCP/ IP 等方式在兩臺集群數據庫服務器之間保持周期性信號握手， 用來互相偵測對方的工作狀態；如果監視器連續沒有收到的心跳信號到了一定數目， 集群系統即開始啟用系統故障恢復功能， 將IP地址切換到另一臺數據庫服務器上并啟動相應服務。因此心跳線在保證集群系統正常工作中起著非常重要作用。

3、總結

通過對集群系統研究與應用，雖然能給信息系統安全穩定運行提供有力保障，可以實現系統自動故障轉移，多節負載均衡；但是由于采用Oracle自身的集群技術，只能對Oracle數據庫進行故障切換；成本較高；因此，需要在虛擬化環境建立集群系統，然后通過HA、DRS、快照等技術實現故障切換和資源的動態負載，確保系統始終處理最佳狀態；從而節省成本。

參考文獻：

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[4] 百度文庫.http：//www.baidu.com；