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Oracle 数据库集群和分区 技术

Oracle 数据库集群和分区 技术. 讲座议题. 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 RAC 的硬、软件体系架构 RAC 的工作原理和 Cache Fusion 均衡负载和高可用性 Transparent Application Failover. 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 ?. 稳定的、24*7的高可靠性系统 均衡负载和强大的处理能力 灵活开放的扩展能力 随用随付、降低采购和维护成本. 采用集群数据库技术. Trans-Pacific Flight. This:. Or this:. Rock Concert.

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Oracle 数据库集群和分区 技术

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Presentation Transcript

  1. Oracle数据库集群和分区技术

  2. 讲座议题 • 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 • RAC 的硬、软件体系架构 • RAC 的工作原理和Cache Fusion • 均衡负载和高可用性 • Transparent Application Failover

  3. 为什么要使用Oracle RAC 数据库? • 稳定的、24*7的高可靠性系统 • 均衡负载和强大的处理能力 • 灵活开放的扩展能力 • 随用随付、降低采购和维护成本

  4. 采用集群数据库技术 • Trans-Pacific Flight This: Or this: • Rock Concert This: Or this:

  5. Computer B Computer A 操作系统级的HA主备机模式 • 高可用性： • 主机运行，备机等待 • 主机故障、备机接管 • 接管磁盘阵列控制 • IP地址自动漂移 • 重新在备机启动数据库 • 重新连接应用程序 • 实施简单 • 缺点： • 切换间存在停顿 • 备机空闲

  6. 提供24*7 的安全可靠性 • 透明的应用程序故障切换、消除单点故障 • 应用程序和用户连接在故障发生时，可以自动透明地连接到其它的服务器上 • 应用程序和查询不会中断，用户感觉不到故障的发生 • 安全认证信息可持续保留 Node A in a cluster fails, users are migrated • Computer • A • Computer • A • Computer • B • Computer • B

  7. “冷”故障接管的限制 • 冷接管速度慢 • 移动硬盘卷、mount 上逻辑卷、启动 Oracle 实例，打开数据文件 • 不能够预先连接到备份 Server 上 • 出现故障后，所有的会话都必须重新连接到数据库实例上 • 冷的数据库缓存 • 接管后数据库的缓存是“冷”的，减低数据库的性能 • 不能够很容易的扩展

  8. Oracle10g RAC 128节点的网格数据库

  9. 自动动态负载均衡实现可伸缩性 CPU Load • 数据库启动时，向监听进程注册 • 节点向监听进程报告 CPU 的使用情况 • 当建立连接时，监听进程选择最空闲的节点处理请求 • Node • Dispatchers • Listener CPU Load • Listener • Node • Dispatchers

  10. 灵活的可伸缩性和强大的处理能力

  11. 讲座议题 • 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 • RAC 的硬、软件体系架构 • RAC 的工作原理和Cache Fusion • 均衡负载和高可用性 • Transparent Application Failover

  12. Oracle RAC集群数据库技术硬件结构 • Application Servers/ Network • Centralized Management Console Users • Low Latency Interconnect No Single Point Of Failure • High Speed Switch or Interconnect • ClusteredDatabase Instances Scalable & throughput Shared Cache • Hub or Switch Fabric • Storage Area Network • Drive and Exploit Industry Advances in Clustering • Mirrored Disk Subsystem

  13. Cluster 硬件结构 • 节点 ( Node ) • 内部连接 ( Interconnect ) • 共享磁盘 ( Shared disk )

  14. 自包容的服务器，单 CPU 或者多 CPU 系统 ( SMP/NUMA ) 一个集群需要两个或者更多的节点 每个节点支持一个 RAC Instance 每个节点可以支持不同类型的应用 每个节点不要求配置完全相同，但建议同配置 节点可以动态的添加和删除 节点 ( Nodes ) • Node

  15. 连接节点之间，节点间通讯的高速通道 可以使用标准的网络协议，如： TCP/IP 使用高速的连接协议 ( high speed interconnects ) 可以获得更好的性能 UDP VIA 厂商专有的，经过验证的协议 内部连接 ( Interconnect )

  16. 网络配置 Workstation Public LAN Public LAN Optional Optional NODE2 NODE3 NODE1 Cluster Interconnect Cluster Interconnect • 每个节点需三个IP地址 • 一个公共服务地址(提供客户访问) • 一个私有的内部地址 (仅内部使用) • 一个虚拟IP地址 (与公共服务地址同一网段)

  17. 共享磁盘上的共享的设备 传统上的 裸设备卷 ( UNIX ) 逻辑盘 ( Windows ) Oracle OCFS，ASM 集群文件系统 厂商专有的，经过验证的系统，如Veritas， GPFS 共享磁盘系统 ( Shared Disk ) 共享磁盘系统

  18. server 2 Oracle 9i RAC instance 2 DB cache clusterware operating system • Oracle9i RAC Architecture public network server 1 Server 3, 4, …. Oracle 9i RAC instance 1 cluster interconnect DB cache cache to cache clusterware operating System shared storage quorum redo log instance 1 … redo log instance 3 … /var/opt/oracle/srvConfig.loc srvcfg control files database files

  19. Oracle 10g RAC Architecture public network server 1 server 2 Server 3, 4, …. Oracle 10g RAC instance 1 Oracle 10g RAC Instance 2 cluster interconnect DB cache DB cache cache to cache CRS CRS operating System operating system shared storage /var/opt/oracle/ocr.loc /var/opt/oracle/ocr.loc redo log instance 1 … voting redo log instance 3 … ocr control files database files

  20. The Server Control Utility (SRVCTL) 管理整个 Cluster 环境 为其他管理工具提供对 RAC 的管理 基于 GSD 基础之上 Oracle RAC 系统管理工具 • Agent • Agent • SRVCTL • SRVCTL • GSD • GSD • Node 1 • Node 2

  21. 讲座议题 • 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 • RAC 的硬、软件体系架构 • RAC 的工作原理和Cache Fusion • 均衡负载和高可用性 • Transparent Application Failover

  22. Scaleup and Speedup Original system • Hard-ware 100% of task Time Cluster system scaleup Cluster system speedup • Hard-ware • Hard-ware 50% of task up to 200%oftask Time Time up to 300%oftask • Hard-ware • Hard-ware 50% of task Time Time • Hard-ware Time

  23. Speedup and Scaleup for Different Types of Workloads • Workload • OLTP and Internet • DSS with parallel query • Batch (mixed) • Speedup • No • Yes • Possible • Scaleup • Yes • Yes • Yes

  24. Cache Fusion • Cache Fusion 提供 Oracle 集群数据库透明的可扩展性 • Cash Fusion 机制使 Oracle Instance 间可以直接传递数据块 • Cache Fusion 能够跟踪资源的位置和状态 • Global Cache Service 管理整个集群数据库的缓存资源 • Resource Master(Global Resource Directory) 分布在活动的 Instance 中，并可以动态的 remaster

  25. Cache FusionTM体系结构 • 在节点A对数据进行了修改并提交，在节点B对同一数据块进行读操作，可通过高速链路访问 • 多版本数据缓存支持节点A继续对数据块进行修改 Node A Node B • Select • 数据传输 Database buffers Database buffers • 两节点间的数据传输直接通过内部高速通道实现，大大减少了硬盘I/O Database

  26. Cache FusionTM提高了效率 Oracle8 • 100 msec • 100x • 20 msec Oracle9i • 1 msec • .01 msec • 本地内存的数据 • 远程节点的数据 • 硬盘上的数据

  27. ID • …20232629 • … • Grantedto Instance • …A,B,CA,BCB,C • … • ID • …21242730 • … • Grantedto Instance • …BA,CA,B,CB,C • … • ID • …22252831 • … • Grantedto Instance • …A,CCA,B,CB,C • … Global Resource DirectoryExample • Node 1 • Node 2 • Node 3 • Instance A • Instance B • Instance C • Global Resources • Global Resources • Global Resources

  28. 全局缓存服务资源模式 • 缓存资源采用以下三种模式之一: • NULL • Shared (S) • Exclusive (X)

  29. 缓存融合举例n

  30. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Cache Fusion Block Transfers:Example Overview

  31. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 1: Read with No Transfer Request toobtain a shared resource on C • N • 1

  32. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 1: Read with No Transfer • N–>S • 1 • 2 • The request is granted and the requesting instance is informed

  33. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 1: Read with No Transfer • S • 1 • 2 • Read request • 3

  34. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 1: Read with No Transfer Block imagedelivered • S • 4 • 1008 • 1 • 2 • 3

  35. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 2: Read to Write Transfer Request to obtain an exclusive resource on B • N • 1 • S • 1008

  36. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 2: Read to Write Transfer • N • 1 • S • 1008 • 2 Instruction to transfer the block to B for exclusive access

  37. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 2: Read to Write Transfer • N • 1008 • 1 Block and resource status (including C’s plan to close its resource) • S–>N • 3 • 1008 • 2

  38. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 2: Read to Write Transfer Resource assumptionand status message • 4 • N–>X • 1009 • 1 • N • 3 • 1008 • 2

  39. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 3: Write to Write Transfer • X • N • 1009 • 1 • Request to obtain resource inexclusive mode

  40. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 3: Write to Write Transfer • X • N • 1009 • 1 • 2 Instruction to transferexclusive resource to B

  41. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 3: Write to Write Transfer Exclusive-keep copy of buffer • X–>N • N • 3 • 1009 • 1009 • 1 • 2

  42. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 3: Write to Write Transfer • N–>X • N • 3 • 1013 • 1009 • 1 • 4 • 2

  43. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 4: Write to Read Transfer • X • N • 1013 • 1009 Request to obtainresource in shared mode • N • 1

  44. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 4: Write to Read Transfer • X • N • 1013 • 1009 • 2 Instruction to transfer shared resource to C • N • 1

  45. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 4: Write to Read Transfer Shared-keep copy of buffer • X–>S • N • 3 • 1013 • 1009 • 2 • N • 1 • 1013

  46. Instance A Instance B Instance C Resourcemaster • 1008 Instance D Example 4: Write to Read Transfer • S • N • 3 • 1013 • 1009 • 2 • N–>S • 1 • 1013 Resource assumptioninformation • 4

  47. 讲座议题 • 为什么要使用 Oracle RAC 数据库 • RAC 的硬、软件体系架构 • RAC 的工作原理和Cache Fusion • 均衡负载和高可用性 • Transparent Application Failover

  48. Load Balancing with Oracle Net Services Database • Instances • Listeners • Clients

  49. Client Load Balancing • sales.us.acme.com= • (DESCRIPTION= • (ADDRESS_LIST= • (LOAD_BALANCE=on) • (ADDRESS= • (PROTOCOL=tcp) • (HOST=sales1) • (PORT=1521)) • (ADDRESS= • (PROTOCOL=tcp) • (HOST=sales2) • (PORT=1521))) • (CONNECT_DATA= • (SERVICE_NAME= • sales.us.acme.com))) • Listeners • Clients

  50. Connection Load Balancing • Parameter file on node1 • local_listener = node1_lsnr • remote_listener = node2_lsnr • node1_lsnr= • (DESCRIPTION= • (ADDRESS_LIST= • (ADDRESS= • (PROTOCOL=tcp) • (HOST=node1) • (PORT=1580)) • ) • ) • node2_lsnr= • (DESCRIPTION= • (ADDRESS_LIST= • (ADDRESS= • (PROTOCOL=tcp) • (HOST=node2) • (PORT=1580)) • ) • )

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