OA協同辦公系統數據集群高可用性研究

摘 ?要：OA協同辦公系統是互聯網時代發展起來的一種自動化辦公系統，但對可靠性、安全性、可擴展性的要求也越來越高，構建起具有高可用性集群數據庫的OA協同辦公系統可較好地滿足上述要求。首先，概述了集群系統，其次，分析了OA協同辦公系統架構及集群工作原理，并且剖析了Oracle RAC軟硬件架構，同時，針對基于Oracle RAC集群部署的實現進行了深入的探討，并發測試結果表明：OA協同辦公系統均處于穩定運行狀態，可較好地解決高并發訪問下的單點瓶頸問題，取得了較佳的集群性能效果，值得推廣應用。

關鍵詞：OA協同辦公系統；數據集群；高可用性

中圖分類號：TP311.1 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：2096-4706（2023）16-0143-05

Research on High Availability of Data Cluster in OA Collaborative Office System

WANG Hui

（Modern Educational Technology Center， Guangdong Polytechnic of Science and Technology， Zhuhai ?519090， China）

Abstract： OA collaborative office system is an automated office system developed in the internet era， but it has increasingly high requirements for reliability， security and scalability. The construction of OA collaborative office system with high availability cluster database can better meet the above requirements. Firstly， the cluster system is outlined. Secondly， the architecture of OA cooperative office system and the working principle of cluster are analyzed， and the software and hardware architecture of Oracle RAC is analyzed. At the same time， the realization of cluster deployment based on Oracle RAC is discussed in depth. The results of concurrent test show that OA cooperative office systems are all in stable running state， which can better solve the single point bottleneck problem under high concurrent access， and achieve better cluster performance effect， worthy of popularization and application.

Keywords： OA collaborative office system; data cluster; high availability

0 ?引 ?言

OA協同辦公系統是互聯網時代發展起來的一種自動化辦公系統，依托軟件平臺架構與計算機網絡技術來將領導決策、輔助辦公、協同工作、文件發布等功能集為一體。辦公人員只要登錄OA協同辦公系統即可及時獲取各項事宜，兼具動態短信提醒、待辦事宜提醒功能。企事業單位的下設單位可通過OA協同辦公系統來接收通知、文件等資料，也可通過OA協同辦公系統來進行高效的資源共享、交流溝通、協同作業[1]。OA協同辦公系統實現了數字化辦公，既可對企事業單位現有的管理組織結構進行優化調整，又可提高辦公效率及決策效能，已經成為企事業單位信息化建設的重要組成部分。

隨著互聯網技術的迅猛發展，企事業單位的用戶數量及業務數據量均逐年呈現出大幅度上升的趨勢，傳統單一的關系型數據庫已經難以滿足工作需要，且無法保障數據安全；為了便于企事業單位與各個下設單位實現高效的數據交互，搭建數據庫集群已是必然之勢。當前，數據集群技術日趨成熟，OA 協同辦公系統對可靠性、安全性、可擴展性的要求也越來越高，構建起具有高可用性集群數據庫的OA協同辦公系統可較好地滿足上述要求。有鑒于此，本課題對OA協同辦公系統數據集群高可用性進行研究。

1 ?集群系統概述

集群由多個處于高速網絡互連狀態的計算機構建而成，但又如同一個單獨集成的計算資源來協同實現預定目標，屬于分布式處理系統或并行式處理系統。集群系統既可做到單一系統映像，讓系統內全部的內核資源、物理資源均處于可見狀態，又可讓系統內的全部節點均可對其進行訪問。操作者無須知曉在哪個節點上運行應用程序，也不用知道資源的物理位置，既可讓系統管理得到簡化處理，又可讓系統的性能得到增強。

1.1 ?高可用性集群

基于應用目標的不同，集群系統可分為2大類，分別是高性能集群（HP）與高可用性集群 （HA）。有學者[2]提出：高性能集群可對大量計算進行及時響應，通常會用于處理分子模擬、氣象云圖等相對復雜的計算問題。高可用性集群的應用目標在于減少服務器中斷時間，以此來達到故障屏蔽之效用，具有很高的容錯性、可靠性與可管理性。有學者[3]認為：高性能集群系統若在運行過程中有某臺服務器突發故障而不能正常服務，那么其應用則由預設的接管服務器來自動接管，并且還可繼續為用戶提供服務，伸縮性極為優秀。有學者[4]將高性能集群應用于數據報送系統，顯著地提高了辦公效率，應用效果較佳，有學者[5]針對帶有地理坐標信息的遙感影像存儲系統，應用了高性能集群系統，數據訪問速度大幅度提升。

1.2 ?高可用性集群的工作方式

高可用性集群的工作方式呈現出多元化的特點，若高可用性集群為雙節點，那么則以主/主、主/從為典型。

1.2.1 ?主/主（Active/Active）

雙節點集群既可對對方運行狀態進行實時監控，又可獨立運行各自的應用，若一臺主機出現宕機現象，那么另一臺主機就會在第一時間內對其所有的工作進行接管。“主/主”工作方式可對硬件資源進行有效利用，通常都會要求各節點的處理性能相似，且在故障轉移后，全部服務內容均處于可用狀態[5]。

1.2.2 ?主/從（Active/Standby）

“主/從”工作方式為：主機處于工作狀態，從機則處于監控準備狀況。一旦主機出現宕機現象，那么從機就會在第一時間內對主機的全部工作進行接管，由Active切換到Standby；待主機從故障狀態轉變為正常狀態之后，用戶可通過手動/自動方式來重新切換，或者也可自行選擇不切換[6]。

2 ?OA 協同辦公系統架構及集群工作原理

2.1 ?OA 協同辦公系統整體架構

OA協同辦公系統整體架構如圖1所示，OA Web全部應用均部署于虛擬機中，共有4臺虛擬機、1臺主機、3臺從機，采取“主/從”工作方式。所有的訪問工作通過負載均衡設備分發給各個虛擬機，虛擬機又可利用虛擬交換機來對OA M1虛擬機、OA全文檢索虛擬機、OA UC虛擬機進行訪問。

2.2 ?Oracle RAC 集群工作原理

雖然數據庫集群技術較為多樣，但學界和業界都公認Oracle RAC是應用最成熟的數據庫集群技術[7，8]，Oracle RAC通常是由2臺及以上共享存儲設備、同構計算機所組成，數據庫處理能力極其強大，能夠為企事業單位搭建起低成本、高性能的應用平臺，且兼容全部類型的應用系統，具有高可用性，可確保業務實現7×24小時不間斷運行[9]。無論是分析型應用，還是業務處理型應用，均可對相同的存儲資源、服務器進行共享，若發生磁盤故障或服務器故障，系統會在第一時間內對發生故障功能進行自動接管，更為重要的是，這些功能對所有的前端用戶均是透明的。當然，若前端用戶需對其他組件的配置情況進行改變或者增加/減少服務器，均不會對應用系統造成不良影響。

Oracle數據庫應用了一種全新技術——服務器可被RAC充分利用，所有的數據在實時應用集群環境中均可存儲、共享，且每個節點對數據的訪問權力均處于平等地位。Oracle RAC通過DLM（分布式鎖管理）機制來控制多節點的并發訪問，既可實現高效訪問所有數據，又可提升事務的響應效率[10]。

2.3 ?關鍵技術

在對數據集群的配置信息進行修改之后，不同節點間的集群配置信息會出現不一致的情況，為了妥善解決這一問題，本文應用了Oracle RAC的OCR Disk技術；與此同時，為了確保OA協同辦公系統實現有序、穩定運行，避免Oracle RAC出現“腦裂”，本課題應用了Voting Disk技術。此外，若TCP/IP協議棧出現超時的情況，OS內核可對時間閾值的大小產生較大影響，而每個操作系統所對應的閾值存在著一定的差異，本文應用了VIP技術與Failover技術，既可增強數據集群的高可用性，又可最大限度地減少捕獲錯誤的時間。

當前，高可用性集群平臺主要是WindowsNT平臺、Linux系統、第三方軟件系統平臺，其對比情況如表1所示。結合OA協同辦公系統的要求，虛擬化部分采用vMware vSphere ESXi；數據庫和應用采用Red Hat Enterprise Linux 5以上，Windows Server 2008以上。

3 ?OracleRAC軟硬件架構

3.1 ?硬件部分

Oracle RAC中各個節點之間的通信是依托心跳網絡來實現的，為了避免出現單點故障、實現冗余，各個交換機之間也需做冗余，以此來確保各個節點之間能夠實現順暢通信；共享存儲上的數據信息可通過Oracle RAC來查詢，以此來響應上層應用的請求。Oracle RAC硬件架構如圖2所示，較好地展現出了高可用技術。

3.2 ?軟件部分

軟件部分通常是由容錯系統軟件、數據軟件、集群軟件來組成，本文采用Oracle ASM與 Oracle Clusterware，軟件架構圖如圖3所示。

4 ?基于Oracle RAC集群部署的實現

4.1 ?服務器的準備工作

4.1.1 ?IP地址分配

在配置服務器的過程中，需系統性規劃OA協同辦公系統數據集群的網絡。每個節點均需有2塊物理網卡，每個節點所對應的IP地址至少要達到3個及以上，分別是Private IP、VIP與Public IP。按照市面上現行的Oracle版本，在對Oracle RAC集群系統進行部署時，還需有Scan IP，數量為1個及以上。以雙節點Oracle RAC集群系統為例，IP地址至少要有7個。

妥善規劃IP地址，已經成為了網絡設計中的重要組成部分，也會對網絡的擴展與管理，以及網絡資源的利用率造成較大的影響，需慎重對待，確保可實現均勻化分布業務流量、且可有效分配網絡內地址。IP地址的分配原則為：第一，為了提高IP地址的利用率，需應用變長掩碼技術（VLSM技術）來科學分配IP地址；各地的地址段需基于業務量的大小來妥善分配。第二，每個業務所分配的IP地址空間最好連續，與此同時，相同的功能、相同的業務也建議最好分配連續的IP地址空間，便于實現安全控制及路由聚合。第三，IP地址規劃需與網絡的流量規劃、路由協議規劃、網絡層次規劃等結合在一起考慮，規劃方式應該是自頂向下。第四，可有效利用無類別域間路由（CIDR）技術，既可提高路由器路由的收斂速度，又可縮小路由器路由表信息。第五，無論是IP地址的劃分，還是IP地址的規劃，均要立足于云平臺的發展，既要符合當前OA協同辦公系統對IP地址的需求，又要綜合考慮OA協同辦公系統未來的業務發展，有針對性地預留相應的IP地址段。

4.1.2 ?VLAN分配

為了切實增強網絡的可靠性，將單個局域網的規模控制在一定程度，可應用VLAN技術來分割網絡，本系統采用IEEE 802.1Q技術。具體劃分原則為：第一，交換機的VLAN端口需做到連續化；第二，同一VLAN內最好為相同的業務，若業務功能有所差異，可應用不同VLAN號碼；第三，每個VLAN都會相應的網段地址與之對應，但每個VLAN的主機不得多于一個C類地址空間的數量。

4.2 ?服務器的配置

1）基于IP地址分配原則來對各個節點進行有效的分配，具體如圖4所示。

2）Oracle所需環境包的腳本如圖5所示。

4.3 ?用戶節點的部署

在對用戶節點進行部署時，需對用戶等價進行考慮。換而言之，在Oracle數據庫中，不同節點之間的轉移服務可做到“無縫式”，無須安全驗證。在同一節點，將database與Clusterware安裝之后，Oracle數據庫就可自動在無須密碼認證的情況下在遠程目錄中安裝本地目錄。為了提高數據信息的安全性，可分級分權管理Oracle數據庫，也會按照用戶的身份來分配相應的權限。建議可構建Oracle用戶與Grid用戶，其中，前者側重于安裝、管理數據庫，后者側重于安裝、管理數據庫集群。

4.4 ?部署Oracle Grid所遇問題

完成前述工作之后，需及時配備ASM。第一，需對ASM的安裝包進行安裝，雖然安裝易于完成，但需要確保scan IP所對應的域名在每個節點上均有解析，且在這個端口處于可用狀態。第二，解析節點的虛擬IP與hostname，并且對每個物理網卡的ASM與指向進行逐一設置；待完成安裝之后，還需運行root.sh腳本與orainstRoot.sh腳本。第三，格式化ASM磁盤，但有時又會出現ASM共享磁盤搜索不到的情況，此類問題的主要原因為：oracleasmmlib庫件不存在，建議可通過重新安裝的方式來解決，同時還需對殘留的目錄結構進行徹底清除。

4.5 ?壓力測試

利用性能測試工具Loadrunner來對OA協同辦公系統進行壓力測試，添加錄制好的某一個場景腳本，分別加載200/500/1 000/2 000個虛擬用戶來進行并發測試，壓力測試具體參數如表2所示。通過多次并發測試，OA協同辦公系統均處于穩定運行狀態，可較好地解決高并發訪問下的單點瓶頸問題，取得了較佳的集群性能效果，值得推廣應用。

5 ?結 ?論

Oracle RAC在高并發性業務處理、負載均衡性與容錯性等方面均能表現優異，結合OA協同辦公系統的特點，構建起Oracle RAC數據集群與負載均衡方案，可為其高可用性打下堅實基礎，用戶對數據庫進行訪問時不存在著任何的干預行為，確保數據庫可實現安全、高效運行。當然，OA協同辦公系統還處于動態發展階段，必然還會有更多的異構業務系統陸續整合其中，后續還需對擴展數據集群系統，并且還需對數據集群系統進行優化與調整。

參考文獻：

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作者簡介：王慧（1986.08—），女，漢族，山東菏澤人，助理研究員，本科，研究方向：計算機應用。