Oracle数据库集群建设

1.数据库集群架构

Oracle RAC，全称是Oracle Real Application Cluster，是oracle提供的一个并行集群系统，整个集群系统由Oracle Clusterware （集群就绪软件）和 Real Application Clusters（RAC)两大部分组成。

oracle RAC的实质是位于不同的Oracle实例节点同时访问同一个Oracle数据库，每个节点间通过私有网络进行通信，互相监控节点的运行状态，oracle数据库所有的数据文件、联机日志文件、控制文件等均放在集群的共享存储设备上，而共享存储设备可以是RAW、ASM、OCFS2等，所有集群节点可以同时读写共享存储。Oracle RAC的基本拓扑结构如下所示：

由拓扑结构可知：

一个Oracle Rac数据库有多个服务器节点组成，每个服务器节点上都有自己独立的OS、ClusterWare、oracle Rac数据库程序等，并且每个节点都有自己的网络监听器。ClusterWare是一个集群软件，主要用于集群系统管理，oracle Rac数据库程序用于提供oracle实例进程，以供客户端访问集群系统，监听服务主要用于监控自己的网络端口信息，所有的服务和程序通过操作系统都去访问一个共享存储，最终完成数据的读写。共享存储的实现方式有很多种，可以通过使用自动存储管理（ASM）、Oracle集群文件系统（OCFS）、裸设备（Raw）、网络区域存储（NAS）等来保证整个集群系统数据的一致性。

2.RAC基础知识

2.1Oracle Clusterware 简介

Cluster Ready Services，简称CRS，是oracle开发的一个集群软件，与其它集群软件类似，CRS主要完成集群成员管理、心跳监控、故障切换等功能，CRS要求每个集群节点的操作系统必须相同，这样，通过CRS将多个节点的操作系统绑定到了一起，客户端对集群的访问，就像访问一台服务器一样。

CRS主要有两个集群套件组成，分别是voting disk和Oracle Cluster Registry。

voting disk，即为表决磁盘，集群中每个节点定期评估自身的健康情况，然后会把它的状态信息放入到表决磁盘上。并且节点间也会互相查看其运行状态，并把信息传递给其他节点进而写入表决磁盘。当集群节点发生故障时，还可以通过表决磁盘进行投票仲裁等，因此，表决磁盘必须放在共享存储设备上。以保证每个节点都能访问到。表决磁盘可以是一个裸磁盘分区，也可以是一个独立的文件。由于它仅记录节点运行信息，磁盘大小一般在10-20M左右即可。

Oracle Cluster Registry，简称OCR，即集群注册服务，OCR主要用于记录RAC中集群和数据库的配置信息。这些信息包括了集群节点的列表、集群数据库实例到节点的映射以及CRS应用程序资源信息。

CRS使用两种心跳设备来验证节点成员的状态，保证集群的完整性:一个是表决磁盘，集群同步服务进程每隔几秒钟都会向表决磁盘写入一条心跳信息，集群通过表决磁盘即可验证节点的状态，如果某个节点在指定的最大时间段内没有向表决磁盘写入信息，集群就认为此节点失效了，进而执行故障切换。另一个心跳是节点间私有以太网的心跳，通过这个心跳机制可以判断节点间是否出现了网络故障。两种心跳机制的结合，有效的增加了集群的可靠性。

另外，CRS建议用于内部通讯的私有以太网心跳必须与用于RAC节点间通讯的网络分开，也就是不能在同一网络中，如果RAC节点间通讯的网络与私有以太网心跳在同一个网络内，那么，必须保证该网络不能被非集群系统的节点访问到。

2.2Oracle Clusterware 进程介绍

Oracle Clusterware 通过Cluster Ready Services来完成集群功能，CRS包含了一组相互协作的后台进程，下面详细介绍下CRS中几个很重要的后台进程。

2.2.1Cluster Synchronization Services

简称CSS，用于管理与协调集群中各节点的关系，并用于节点间通信，当节点在加入或离开集群时，都由css进行通知集群。CSS在集群中对应的后台进程为CSSD，该进程由oracle用户运行和管理。当节点发生故障时，cssd会自动重启操作系统。

2.2.2Cluster Ready Services

简称CRS，是管理群集内高可用操作的主要程序，在集群中CRS管理所有资源，包括数据库、服务、实例、vip地址、监听器、应用进程等，CRS在集群中对应的后台进程为CRSD，该进程可以对集群资源进行启动、停止、监视和容错等操作，正常状态下，CRSD监控节点各种资源，当某个资源发生异常时，自动重启或者切换该资源。

2.2.3Process Monitor Daemon

简称OPROCD，此进程被锁定在内存中，用于监控集群及提供I/O防护（I/O fencing）。OPROCD运行在每个节点上，且定期执行健康检测，如果在超过它所希望的间隔内，仍然不能和某个节点通信，那么，OPROCD将会重置处理器及重启节点。一个OPROCD故障也将导致Clusterware重启节点。

2.2.4Oracle Notification Service

简称ONS，即oracle通告服务，主要用于发布和订阅Fast Application Notification事件。

2.2.5Event Management

简称EVM，是一个事件检测的后台进程，由oracle用户运行和管理。

2.3Oracle RAC的特点

通过RAC数据库，可以构建一个高性能、高可靠的数据库集群系统，RAC的优势在于：

（1）可以实现多个节点间的负载均衡

RAC数据库集群可以根据设定的调度策略，在集群节点间实现负载均衡，因此，RAC数据库每个节点都是工作的，同时也处于互相监控状态，当某个节点出现故障时，RAC集群自动将失败节点从集群隔离，并将失败节点的请求自动转移到其它健康节点上，从而实现服务透明切换。

（2）可以提供高可用服务

这个是Oracle Clusterware实现的功能，通过CRS可以实现节点状态监控，故障透明转移，这保证了oracle数据库可以对外不间断的提供服务。

（3）通过横向扩展提高了并发连接数

RAC这个优点非常适合大型的联机事务系统中。

（4）通过并行执行技术提高了事务响应时间

这个是RAC集群的一大优势，通常用于数据分享系统中。

（5）具有很好的扩展性

在集群系统不能满足繁忙的业务系统时，RAC数据库可以很方便的添加集群节点，且可以在线完成节点的添加，并自动加入集群系统，不存在宕机时间；同时在不需要某个集群节点时，删除节点也非常简单。

RAC数据库也有一定的缺点：

（1）与单机数据库相比，管理维护更复杂，并对维护人员要求更高

（2）底层规划设计不好时，系统整体性能会较差，甚至不如单机系统的性能。所以，如果对RAC数据库不是很了解，不建议马上在生产环境中使用。

（3）由于RAC集群系统需要多个节点，那么需要购买多台服务器，同时需要oracle企业级版本数据库，这无形中也增加了软硬件成本。

3.数据库备份

Oracle数据库有三种标准的备份方法，它们分别是数据泵导出／导入（EXP/IMP）、热备份和冷备份。导出备件是一种逻辑备份，冷备份和热备份是物理备份。

3.1导出／导入（Export／Import）

利用Export可将数据从数据库中提取出来，利用Import则可将提取出来的数据送回到Oracle数据库中去。

简单导出数据（Export）和导入数据（Import）

Oracle支持三种方式类型的输出：

（１）、表方式（T方式），将指定表的数据导出。

（２）、用户方式（U方式），将指定用户的所有对象及数据导出。

（３）、全库方式（Full方式），瘵数据库中的所有对象导出。

3.2冷备份

冷备份发生在数据库已经正常关闭的情况下，当正常关闭时会提供给我们一个完整的数据库。冷备份时将关键性文件拷贝到另外的位置的一种说法。

冷备份的优点是：

１、 是非常快速的备份方法（只需拷文件）

２、 容易恢复到某个时间点上（只需将文件再拷贝回去）

3、 低度维护，高度安全。

冷备份也有如下不足：

１、 单独使用时，只能提供到“某一时间点上”的恢复。

２、 在冷备份过程中，数据库必须是关闭状态。

３、 若磁盘空间有限，只能拷贝到磁带等其他外部存储设备上，速度会很慢。

４、 不能按表或按用户恢复。

3.3热备份

热备份是当数据库正在运行时进行数据备份的过程。执行热备份的前提是：数据库运行在可归档日志模式。适用于24X7不间断运行的关键应用系统。

优点:

备份时数据库可以是打开的。热备份可以用来进行点恢复。初始化参数文件、归档日志在数据库正常运行时是关闭的，可用操作系统命令拷贝。

缺点:

执行过程复杂。由于数据库不间断运行，测试比较困难。不能用操作系统实用工具拷贝打开的文件。

热备份可能造成CPU、I/O载，应在数据库不太忙时进行。