概述

Oracle Real Application Cluster (RAC，實時應(yīng)用集群)用來在集群環(huán)境下實現(xiàn)多機共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性;同時可以自動實現(xiàn)并行處理及負載均衡，并能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時的容錯和無斷點恢復。它是oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的核心技術(shù)。它是oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的核心技術(shù)。

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一. RAC 并發(fā)(DLM-->GRD)

RAC 的本質(zhì)是一個數(shù)據(jù)庫，運行在多臺計算機上的數(shù)據(jù)庫，它的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)庫就是事務(wù)處理，它通過 Distributed Lock Management(DLM:分布式鎖管理器) 來解決并發(fā)問題。因為RAC的資源是共享的，為了保證數(shù)據(jù)的一致性，就需要使用DLM來協(xié)調(diào)實例間對資源的競爭訪問。

RAC 的DLM 就叫作 Cache Fusion。

在DLM 中，根據(jù)資源數(shù)量，活動密集程度，把資源分成兩類：Cache Fusion和Non-Cache Fusion。

Cache Fusion Resource指數(shù)據(jù)塊這種資源，包括普通數(shù)據(jù)庫，索引數(shù)據(jù)庫，段頭塊(Segment Header),undo 數(shù)據(jù)庫。

Non-Cache Fusion Resource是所有的非數(shù)據(jù)庫塊資源, 包括數(shù)據(jù)文件，控制文件，數(shù)據(jù)字典，Library Cache，share Pool的Row Cache等。Row Cache 中存放的是數(shù)據(jù)字典，它的目的是在編譯過程中減少對磁盤的訪問。

在Cache Fusion中，每一個數(shù)據(jù)塊都被映射成一個Cache Fusion資源，Cache Fusion 資源實際就是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，資源的名稱就是數(shù)據(jù)塊地址(DBA)。每個數(shù)據(jù)請求動作都是分步完成的。首先把數(shù)據(jù)塊地址X轉(zhuǎn)換成Cache Fusion 資源名稱，然后把這個Cache Fusion 資源請求提交給DLM， DLM 進行Global Lock的申請，釋放活動，只有進程獲得了PCM Lock才能繼續(xù)下一步，即：實例要獲得數(shù)據(jù)塊的使用權(quán)。

Cache Fusion要解決的首要問題就是：數(shù)據(jù)塊拷貝在集群節(jié)點間的狀態(tài)分布圖， 這是通過GRD 實現(xiàn)的。

GRD(Global Resource Directory)

可以把GRD 看作一個內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，這里記錄的是每一個數(shù)據(jù)塊在集群間的分布圖，它位于每一個實例的SGA中，但是每個實例SGA中都是部分GRD，所有實例的GRD匯總在一起就是一個完整的GRD。

RAC 會根據(jù)每個資源的名稱從集群中選擇一個節(jié)點作為它的Master Node，而其他節(jié)點叫作Shadow Node。 Master Node 的GRD中記錄了該資源在所有節(jié)點上的使用信息，而Shadow Node的GRD中只需要記錄資源在該節(jié)點上的使用情況，這些信息實際就是PCM Lock信息。PCM Lock 有3個屬性： Mode，Role 和 PI(Past Image)。

二. RAC 架構(gòu)

分享一下RAC硬件架構(gòu)的拓撲和軟件架構(gòu)拓撲。

RAC硬件架構(gòu)拓撲 

RAC軟件架構(gòu)拓撲

三. Oracle RAC的原理

• 集群環(huán)境層面：
• 并發(fā)控制，健忘癥，腦裂，IO隔離;
• 共享存儲層面：
• 存儲層，網(wǎng)絡(luò)層，集群件層，應(yīng)用層
• 數(shù)據(jù)庫實例層面：
• 并發(fā)訪問和控制

1、集群環(huán)境&共享存儲層面

-并發(fā)控制

Oracle RAC中，使用Distribute Lock Managerment(DLM)機制進行多個節(jié)點間并發(fā)訪問的控制

-健忘癥(一個節(jié)點更改，其他人不知道)

整個集群只有一份集群配置信息，Oracle RAC使用OCR(oracle 集群注冊器) Disk文件解決

-腦裂

在Oracle RAC中Voting Disk用來記錄節(jié)點間成員的狀態(tài)，出現(xiàn)腦裂時，通過投票機制，獲得***票數(shù)或者最早達到的獲得投票的，幸存，其他節(jié)點被踢出。

-IO隔離

Oracle RAC采取直接重啟故障節(jié)點來限制已剔除節(jié)點對共享數(shù)據(jù)的訪問

如果某個節(jié)點有故障，則踢出后并重啟該節(jié)點，達到不讓其訪問數(shù)據(jù)的目的，實現(xiàn)自愈

-共享存儲的共享和并發(fā)訪問

需要解決存儲設(shè)備的共享和并發(fā)訪問問題

2、RAC層面

- 存儲層

Cache fusion lock

- 網(wǎng)絡(luò)層

共4種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：

Public網(wǎng)絡(luò)-對外提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、數(shù)據(jù)庫維護等

Virtua網(wǎng)絡(luò)-提供應(yīng)用連接

Private網(wǎng)絡(luò)-用于RAC心跳和cache fusion

存儲網(wǎng)絡(luò)-存儲設(shè)備、HBA卡、光纖交換機等組成

-集群件層

Oracle clusterware：集群管理軟件保證多主機之間的協(xié)調(diào)工作

-應(yīng)用層

oracle RDBMS層面：由若干CRS Resourcezucheng

oracel RAC提供高可用服務(wù)：LMON進程監(jiān)控應(yīng)用(CRS Resource)，應(yīng)用異常時對其進行重啟、切換等。