Oracle RAC

数据库技术

RAC是real application cluster的缩写，译为“实时应用集群”，是Oracle新版数据库中采用的一项新技术，是高可用性的一种，也是Oracle数据库支持网格计算环境的核心技术。

优点

Oracle RAC主要支持Oracle9i、10g、11g，12C版本，可以支持24 x 7 有效的数据库应用系统，在低成本服务器上构建高可用性数据库系统，并且自由部署应用，无需修改代码。

在Oracle RAC环境下，Oracle集成提供了集群软件和存储管理软件，为用户降低了应用成本。当应用规模需要扩充时，用户可以按需扩展系统，以保证系统的性能。

(1)多节点负载均衡;

(2)提供高可用：故障容错和无缝切换功能，将硬件和软件错误造成的影响最小化;

(3)通过并行执行技术提高事务响应时间----通常用于数据分析系统;

(4)通过横向扩展提高每秒交易数和连接数----通常对于联机事务系统;

(5)节约硬件成本，可以用多个廉价PC服务器代替昂贵的小型机或大型机，同时节约相应维护成本;

(6)可扩展性好，可以方便添加删除节点，扩展硬件资源。

缺点

(1)相对单机，管理更复杂，要求更高;

(2)在系统规划设计较差时性能甚至不如单节点;

(3)可能会增加软件成本(如果使用高配置的pc服务器，Oracle一般按照CPU个数收费)。

在Oracle9i之前，RAC的名称是OPS (Oracle parallel Server)。RAC 与 OPS 之间的一个较大区别是，RAC采用了Cache Fusion(高速缓存合并)技术。在 OPS 中，节点间的数据请求需要先将数据写入磁盘，然后发出请求的节点才可以读取该数据。使用Cache fusion时，RAC的各个节点的数据缓冲区通过高速、低延迟的内部网络进行数据块的传输。

组件

在一个应用环境当中，所有的服务器使用和管理同一个数据库，目的是为了分散每一台服务器的工作量，硬件上至少需要两台以上的服务器，而且还需要一个共享存储设备。同时还需要两类软件，一个是集群软件，另外一个就是Oracle数据库中的RAC组件。同时所有服务器上的OS都应该是同一类OS,根据负载均衡的配置策略，当一个客户端发送请求到某一台服务的listener后，这台服务器根据我们的负载均衡策略，会把请求发送给本机的RAC组件处理也可能会发送给另外一台服务器的RAC组件处理，处理完请求后，RAC会通过集群软件来访问我们的共享存储设备。

逻辑结构上看，每一个参加集群的节点有一个独立的instance（数据库实例），这些instance访问同一个数据库。节点之间通过集群软件的通讯层（communication layer）来进行通讯。同时为了减少IO的消耗，存在了一个全局缓存服务，因此每一个数据库的instance，都保留了一份相同的数据库cache。

RAC中的特点是：

每一个节点的instance都有自己的SGA

每一个节点的instance都有自己的background process

每一个节点的instance都有自己的redo logs

每一个节点的instance都有自己的undo表空间

所有节点都共享一份datafiles和controlfiles

还提出了一个缓存融合的技术(Cache fusion)

目的有两个

01.保证缓存的一致性

02.减少共享磁盘IO的消耗

因此在RAC环境中多个节点保留了同一份的DB CACHE

缓存融合（Cache fusion）工作原理：

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01.其中一个节点会从共享数据库中读取一个block到db cache中

02.这个节点会在所有的节点进行交叉db block copy

03.当任何一个节点缓存被修改的时候，就会在节点之间进行缓存修改

04.为了达到存储的一致最终修改的结果也会写到磁盘上

ClusterWare组件

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四种Service

Crsd -集群资源服务

Cssd - 集群同步服务

Evmd - 事件管理服务

oprocd - 节点检测监控

三类Resource

VIP - 虚拟IP地址(Virtual IP)

OCR - Oracle Cluster Registry(集群注册文件),记录每个节点的相关信息

Voting Disk - Establishes quorum (表决磁盘),仲裁机制用于仲裁多个节点向共享节点同时写的行为，这样做是为了避免发生冲突。

RAC的组件

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提供过了额外的进程，用来维护数据库

LMS - Global Cache Service Process 全局缓存服务进程

LMD - Global Enqueue Service Daemon 全局查询服务守护进程

LMON - Global Enqueue Service Monitor全局查询服务监视进程

LCK0 - Instance Enqueue Process 实例队列进程

Oracle RAC一般也可构建于大型SMP主机，IBM的AIX系列服务器往往是其中高端平台，Intel Linux往往作为其低端平台。当AIXUNIX用来运行Oracle RAC作为大型数据库系统平台时，其集群系统构建、实施、运维、高可用设置，有其平台特点。可以参照《Oracle大型数据库系统在AIX/UNIX上的实战详解》，该书以AIX UNIX平台为主线，以其他UNIX系统为参照，描述了数据库系统 Oracle 10g、Oracle 11g的RAC的构架方法和过程。在Linux平台，则《大话OracleRAC集群、高可用性、备份与恢复》有着很好的论述。

最佳实践

Oracle RAC节点负载均衡最佳实践

Oracle提出的负载均衡基于最小负载的实现方法，增加了额外的cache fusion。在实际环境中，相似业务的最终用户都将请求发送到同一RAC节点上。如果RAC系统有不同类型的最终用户，我们会希望将负载均衡到不同的数据区域去。举例来说，客户处理可能在节点1上，订单处理在节点2上，而产品处理则在节点3上。将RAC最终用户通过数据需求来分组可以保证cache fusion负载降到最小。

Oracle RAC磁盘存储管理最佳实践

为了实施RAC系统，应该使用共享存储设备因为很多服务器都必须同时存取磁盘。一个单实例数据库可以使用Direct Attached Storage (DAS)这是一种连接到单一服务器上的一组廉价磁盘，而RAC则必须使用Storage Area Network (SAN)，这是更昂贵更复杂的通常使用光纤通道连接到多个服务器的磁盘阵列。这需要一组独立的硬件，从主机总线适配器连接到SAN上。因此DBA具有数据存储层面的完整知识就显得很重要。

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