1、什么是cluster

    一個(gè)cluster是由兩個(gè)或是多個(gè)獨(dú)立的、通過網(wǎng)絡(luò)連接的servers組成的。幾個(gè)硬件供應(yīng)商多年以來提供了Cluster性能的各種需求。一些Clusters僅僅為了提供高可用性的，在當(dāng)前活動(dòng)的node發(fā)生故障時(shí)轉(zhuǎn)移到次節(jié)點(diǎn)node。另一些是為了提供分布式的連接、工作的可擴(kuò)展性。另一個(gè)Cluster的共同特點(diǎn)是，對(duì)于一個(gè)應(yīng)用程序，它可以看做是一個(gè)單獨(dú)的server。同樣，管理幾個(gè)servers應(yīng)該盡可能像管理一個(gè)server一樣簡(jiǎn)單。Cluster管理器軟件提供了這種功能。

    如果是single server的nodes，文件必須存儲(chǔ)在其各自node能訪問的位置。存在有幾個(gè)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來解決數(shù)據(jù)訪問的問題，這主要依賴于Cluster設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。

    相互連接時(shí)一個(gè)物理的網(wǎng)絡(luò)連接，作為每個(gè)Cluster節(jié)點(diǎn)直接的交互通信。

    簡(jiǎn)而言之，一個(gè)Cluster就是一組獨(dú)立的servers，它們共同協(xié)作，組成一個(gè)single system。

    2、什么是Oracle real Application Cluster（RAC）

    RAC是一個(gè)軟件可以使你通過運(yùn)行多個(gè)依賴相同Database的Instance，使用Cluster硬件。數(shù)據(jù)庫files被存放在物理或是邏輯上連接每個(gè)節(jié)點(diǎn)的磁盤上。以便于每個(gè)活動(dòng)的Instance都可以對(duì)files進(jìn)行讀寫操作。

    RAC軟件管理著數(shù)據(jù)的訪問。所以更改操作在Instances之間是被相互協(xié)調(diào)的，并且每個(gè)Instance看到的信息和數(shù)據(jù)鏡像都是一致的。

    通過RAC結(jié)構(gòu)，可以獲得冗余，從而使得即使在一個(gè)系統(tǒng)crash或是不可訪問時(shí)，應(yīng)用程序也可通過其他Instance訪問Database。

    3、為啥使用RAC

    RAC可以高度利用標(biāo)準(zhǔn)的Cluster，降低模塊servers成本。

    RAC自動(dòng)的提供了服務(wù)的工作量管理。應(yīng)用程序的服務(wù)可以被分組或分類，組成商業(yè)組件完成應(yīng)用工作任務(wù)。RAC中的服務(wù)可以是持續(xù)的、不間斷的Database操作，并為多Instance上的多個(gè)服務(wù)提供支持?？梢栽O(shè)計(jì)services到一個(gè)或多個(gè)Instance上運(yùn)行，并且交替Instances可以用于備份Instances。如果主Instance失敗，Oracle會(huì)將services從失敗的Instance節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到活動(dòng)的可替代的Instance上。Oracle也會(huì)自動(dòng)的通過連接進(jìn)行數(shù)據(jù)裝載的平衡。

    RAC利用多個(gè)廉價(jià)的computers共同提供Database的服務(wù)，就像一個(gè)大的computer一樣，服務(wù)于只有大規(guī)模SMP才能提供的各種應(yīng)用。

    RAC是基于共享磁盤結(jié)構(gòu)的，在需求上可以增加或縮減，而不需要人為的在Cluster中進(jìn)行數(shù)據(jù)的分隔。并且RAC可以簡(jiǎn)單的增加、移出Cluster中的servers。

    4、Clusters和可擴(kuò)展性

創(chuàng)新互聯(lián)主營(yíng)額爾古納網(wǎng)站建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)公司,主營(yíng)網(wǎng)站建設(shè)方案,成都APP應(yīng)用開發(fā),額爾古納h5小程序開發(fā)搭建,額爾古納網(wǎng)站營(yíng)銷推廣歡迎額爾古納等地區(qū)企業(yè)咨詢

    如果使用對(duì)稱多處理（symmetric multiprocessing SMP）機(jī)制能夠?qū)?yīng)用程序提供透明的服務(wù)，則應(yīng)該使用RAC也可以得到同樣的效果，而不需要進(jìn)行應(yīng)用程序代碼的任何改動(dòng)。

    當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生失敗，RAC可以排除該Database Instance和node本身，從而保證Database的完整。

    下面是一些可擴(kuò)展性的例子：

    *  允許更多并發(fā)的批處理。

    *  允許更大程度的并發(fā)執(zhí)行。

    *  在OLTP系統(tǒng)中可以是連接的用戶大增。

    1）可擴(kuò)展性的層次：主要有四個(gè)層次

    *  hardware 的可擴(kuò)展性：相互連接性是它的關(guān)鍵，這一般依賴于較高的帶寬和較低的延遲。

    *  OS的可擴(kuò)展性：在OS中，同步方法可以決定系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在一些情況下，硬件的潛在可擴(kuò)展性會(huì)因?yàn)镺S無力并發(fā)維持請(qǐng)求的多個(gè)資源而被丟失。

    *  Database管理系統(tǒng)的可擴(kuò)展性：在并發(fā)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)關(guān)鍵因素是并發(fā)是由內(nèi)部影響的還是外部進(jìn)程影響的。此問題的答案影響了同步的機(jī)制。

    *  應(yīng)用層次上的可擴(kuò)展性：應(yīng)用程序必須被明確的設(shè)計(jì)為可擴(kuò)展的。當(dāng)系統(tǒng)中如果多數(shù)情況下，每個(gè)session都在更新相同的data，則可能產(chǎn)生瓶頸。這不僅是指RAC，對(duì)于single-instance系統(tǒng)也是一樣。

    需要明確的是，如果任何一個(gè)層次沒有達(dá)到可擴(kuò)展性，不管其他層次可擴(kuò)展性多強(qiáng)，并發(fā)的Cluster進(jìn)程都可能失敗?？蓴U(kuò)展性不足的典型原因是共享資源的訪問。這使得并發(fā)的操作在此瓶頸上序列化執(zhí)行。這不僅僅是RAC中的局限，而是所有結(jié)構(gòu)中的局限性。

    2）scaleup和speedup

    *  scaleup是工作量和資源都成比例增加時(shí)能維持相同性能水平的能力（相應(yīng)時(shí)間）

    Scaleup=(volume parallel)/(volume original)–time for ipc

    *  speedup是指通過增加資源的數(shù)量完成固定的工作量，獲得執(zhí)行時(shí)間成比例的縮減的效果。

    Speedup=(time original)/(time parallel)–time for ipc 

    其中，ipc是進(jìn)程間通信的簡(jiǎn)寫——interprocess communication
 

   RAC Architecture and Concepts

    1、RAC軟件原理

    在一個(gè)RAC Instance中，會(huì)見到一些普通Instance中不存在的后臺(tái)進(jìn)程，它們主要是用于維持Database在每個(gè)Instance中的一致性。管理全局資源，具體如下：

    *  LMON：全局隊(duì)列服務(wù)監(jiān)控進(jìn)程——Global Enqueue Service Monitor
    *  LMD0：全局隊(duì)列服務(wù)守護(hù)進(jìn)程——Global Enqueue Service Daemon
    *  LMSx：全局緩沖服務(wù)進(jìn)程，x可以從0到j(luò)——Global Cache Service Processes
    *  LCK0：鎖進(jìn)程——Lock process
    *  DIAG：診斷進(jìn)程——Diagnosibility process

    在Cluster層，可以找到Cluster Ready Services軟件的主要進(jìn)程，它們?cè)谒衅脚_(tái)上提供標(biāo)準(zhǔn)的Cluster接口，并實(shí)現(xiàn)高可用性的操作。在每個(gè)Cluster node上都可以看到如下的進(jìn)程：

    *  CRSD和RACGIMON：用于高可用性操作的引擎。
    *  OCSSD：提供成員節(jié)點(diǎn)和服務(wù)組的訪問
    *  EVMD：事件檢測(cè)進(jìn)程，由oracle用戶運(yùn)行管理
    *  OPROCD：Cluster的監(jiān)控進(jìn)程

    此外還存在幾個(gè)工具用于管理Cluster中全局層次上的各種資源。這些資源是ASM Instance、RAC Database、Services和CRS應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。本書中涉及的工具主要有Server Control（SRVCTL）、DBCA和Enterprise Manager。

    2、RAC軟件存儲(chǔ)原理

    Oracle10g的RAC安裝分為兩個(gè)階段。第一階段是安裝CRS，其次是安裝帶有RAC組件的Database軟件并創(chuàng)建Cluster數(shù)據(jù)庫。CRS軟件使用的Oracle home必須不同于RAC軟件使用的home。盡管可以將Cluster中CRS和RAC軟件通過使用Cluster文件系統(tǒng)共享存儲(chǔ)，但是軟件總是按一定規(guī)則安裝在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地文件系統(tǒng)中。這支持在線補(bǔ)丁的升級(jí)，并消除了單節(jié)點(diǎn)軟件造成的失敗。另外有兩個(gè)必須存儲(chǔ)在共享的存儲(chǔ)設(shè)備中：

    *  voting file：其本質(zhì)上是用于Cluster synchronization Services守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行節(jié)點(diǎn)信息的監(jiān)控。大小約為20MB。

    *  Oracle Cluster Registry（OCR）文件：也是CRS關(guān)鍵的組成部分。用于維護(hù)在Cluster中高可用性組件的信息。例如，Cluster節(jié)點(diǎn)列表，Cluster數(shù)據(jù)庫Instance到節(jié)點(diǎn)的映射和CRS應(yīng)用資源的列表（如Services、虛擬內(nèi)部鏈接協(xié)議地址等）。此文件是通過SRVCTL類似的管理工具自動(dòng)維護(hù)的。其大小約100MB。

    voting file和OCR file是不能被存儲(chǔ)在ASM中的，因?yàn)樗鼈儽仨氃谌魏蜲racle Instance啟動(dòng)前就可以被訪問。并且，兩者必須是在冗余的、可靠的存儲(chǔ)設(shè)備中存放，如RAID。推薦最好的做法是將這些文件放在裸磁盤上。

    3、OCR的結(jié)構(gòu)

    Cluster的配置信息是在OCR中維護(hù)的。OCR依賴分布式的共享緩存結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化關(guān)于Cluster知識(shí)庫的查詢。在Cluster中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過OCR進(jìn)程訪問OCR緩存在其內(nèi)存中維護(hù)著一個(gè)副本。事實(shí)上在Cluster中，只有一個(gè)OCR進(jìn)程對(duì)共享存儲(chǔ)中的OCR進(jìn)行讀寫操作。此進(jìn)程負(fù)責(zé)刷新（refresh）其自己擁有的本地緩存以及Cluster中其他節(jié)點(diǎn)的OCR cache。對(duì)于涉及到Cluster知識(shí)庫的訪問，OCR客戶端直接訪問本地OCR進(jìn)程。當(dāng)客戶端需要更新OCR時(shí)，它們將通過本地OCR進(jìn)程與那個(gè)扮演讀寫OCR文件的進(jìn)程進(jìn)行交互。

    OCR客戶端應(yīng)用有：Oracle通用安裝器（OUI）、SRVCTL、企業(yè)管理器（EM）、DBCA、DBUA、NetCA和虛擬網(wǎng)絡(luò)協(xié)議助理（VIPCA）。此外，OCR維護(hù)管理著CRS內(nèi)部中定義的各種應(yīng)用程序的資源的依賴和狀態(tài)信息，特別是Database、Instance、Services和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序。

    配置文件的名字是ocr.loc，并且配置文件變量是ocrconfig_loc。Cluster 知識(shí)庫的位置是不受限于裸設(shè)備的?？梢詫CR放置在由Cluster file system管理的共享存儲(chǔ)設(shè)備上。

    note：OCR也可用于在ASM的單Instance中作為配置文件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)OCR。

    4、RAC Database存儲(chǔ)原理

    與single-Instance Oracle的存儲(chǔ)方式最主要的不同之處在于RAC存儲(chǔ)必須將所有RAC中數(shù)據(jù)文件存放在共享設(shè)備中（裸設(shè)備或是Cluster文件系統(tǒng)）以便于訪問相同Database的Instance能夠共享。必須為每個(gè)Instance創(chuàng)建至少兩個(gè)redo log組，并且所有的redo log組必須也存儲(chǔ)在共享設(shè)備中，從而為了crash恢復(fù)的目的。每個(gè)Instance的在線redo log groups被稱作一個(gè)Instance的在線redo 線程。

    此外，必須為每個(gè)Instance創(chuàng)建一個(gè)共享的undo表空間用于Oracle推薦的undo自動(dòng)管理特點(diǎn)。每個(gè)undo表空間必須是對(duì)所有Instance共享的，主要用于恢復(fù)的目的。

    歸檔日志不能被存放在裸設(shè)備上，因?yàn)槠涿亲詣?dòng)產(chǎn)生的，并且每個(gè)是不一致的。因此需要存儲(chǔ)在一個(gè)文件系統(tǒng)中。如果使用Cluster file system（CFS），則可以在任何時(shí)間在任何node上訪問這些歸檔文件。如果沒有使用CFS，就不得不使其他Cluster成員在恢復(fù)時(shí)那些歸檔日志是可用的，例如通過網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）來實(shí)現(xiàn)。如果使用推薦的flash recovery area特性，則其必須被存儲(chǔ)在共享目錄下，以便于所有的Instance能夠訪問。（共享目錄可以是一個(gè)ASM磁盤組，或是一個(gè)CFS）。

    5、RAC和共享存儲(chǔ)技術(shù)

    存儲(chǔ)是網(wǎng)格技術(shù)中的關(guān)鍵組成部分。傳統(tǒng)上，存儲(chǔ)都直接依附在每個(gè)Server（directly attached to each individual Server DAS）上。在過去的幾年來，更靈活的存儲(chǔ)出現(xiàn)并得到應(yīng)用，主要是通過存儲(chǔ)空間網(wǎng)絡(luò)或是正規(guī)的以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)訪問。這些新的存儲(chǔ)方式使得多個(gè)Servers訪問相同的磁盤集合成為可能，在分布式環(huán)境中，可以獲得簡(jiǎn)單的存取。

    storage area network（SAN）代表了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)在這一點(diǎn)的演進(jìn)。傳統(tǒng)上，C/S系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在Server內(nèi)部或是依附它的設(shè)備中。隨后，進(jìn)入了network attached storage（NAS）階段，這使得存儲(chǔ)設(shè)備與Server和直接連接它們的網(wǎng)絡(luò)向分離。它在SAN遵循的原則進(jìn)一步允許存儲(chǔ)設(shè)備存在于各自的網(wǎng)絡(luò)中，并直接通過高速的媒介進(jìn)行交換。用戶可以通過Server系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，Server 系統(tǒng)與本地網(wǎng)絡(luò)（LAN）和SAN相互連接。

    文件系統(tǒng)的選擇是RAC的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)不支持多系統(tǒng)的并行掛載。因此，必須將文件存儲(chǔ)在沒有任何文件系統(tǒng)的裸卷標(biāo)或是支持多系統(tǒng)并發(fā)訪問的文件系統(tǒng)中。

    因此，三個(gè)主要的方法用于RAC的共享存儲(chǔ)有：

    *  裸卷標(biāo)：既是一些直接附加的裸設(shè)備，需要用于存儲(chǔ)，并以block模式進(jìn)程操作。

    *  Cluster file system：也需要以block模式進(jìn)程存取。一個(gè)或多個(gè)Cluster file 系統(tǒng)可以被用于存儲(chǔ)所有的RAC文件。

    *  自動(dòng)存儲(chǔ)管理（ASM）：對(duì)于Oracle Database files，ASM是一個(gè)輕便的、專用的、最佳化的Cluster file system。

    6、Oracle Cluster file system

    Oracle Cluster file system（OCFS）是一個(gè)共享文件系統(tǒng)，專門為Oracle RAC設(shè)計(jì)。OCFS排除了Oracle Database files被連接到邏輯磁盤上的需要，并使得所有的節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)ORACLE Home，而不需每個(gè)node在本地有一個(gè)副本。OCFS卷標(biāo)可以橫跨一個(gè)或多共享disks，用于冗余和性能的增強(qiáng)。

    下面時(shí)可放入OCFS中的文件類表：
  
    *  Oracle software的安裝文件：在10g中，此設(shè)置只在windows 2000中支持。說是后面的版本會(huì)提供在Linux中的支持，但我還沒具體看。

    *  Oracle 文件（控制文件、數(shù)據(jù)文件、redo logs文件，bfiles等）

    *  共享配置文件（spfile）

    *  在Oracle運(yùn)行期間，由Oracle創(chuàng)建的文件。

    *  voting和OCR文件

    Oracle Cluster file system對(duì)開發(fā)人員和用戶時(shí)免費(fèi)的。可從官方網(wǎng)站下載。

    7、自動(dòng)存儲(chǔ)管理（ASM）

    是10g的新特性。它提供了一個(gè)縱向的統(tǒng)一管理的文件系統(tǒng)和卷標(biāo)管理器，專門用于建立Oracle Database 文件。ASM可以提供單個(gè)SMP機(jī)器的管理或是貫穿多個(gè)Oracle RAC的Cluster節(jié)點(diǎn)。

    ASM無需再手動(dòng)調(diào)節(jié)I/O，會(huì)自動(dòng)的分配 I/O 負(fù)載到所有的可用資源中，從而優(yōu)化性能。通過允許增加Database大小而不需shutdown數(shù)據(jù)庫來調(diào)節(jié)存儲(chǔ)分配，來輔助DBA管理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫環(huán)境。

    ASM可以維護(hù)數(shù)據(jù)的冗余備份，從而提高故障的容錯(cuò)。它也可以被安裝到可靠的存儲(chǔ)機(jī)制中。

    8、選擇RAW或CFS

    *  CFS的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于RAC的安裝和管理非常簡(jiǎn)單；對(duì)RAC使用Oracle managed files（OMF）；single Oracle軟件安裝；在Oracle data files上可以自動(dòng)擴(kuò)展；當(dāng)物理節(jié)點(diǎn)失敗時(shí)，對(duì)歸檔日志的統(tǒng)一訪問。

    *  裸設(shè)備的使用：一般會(huì)用于CFS不可用或是不被Oracle支持的情況下；它提供了最好的性能，不需要在Oracle和磁盤之間的中間層；如果空間被耗盡，裸設(shè)備上的自動(dòng)擴(kuò)展將失??；ASM、邏輯存儲(chǔ)管理器或是邏輯卷標(biāo)管理其可以簡(jiǎn)化裸設(shè)備的工作，它們也允許加載空間到在線的裸設(shè)備上，可為裸設(shè)備創(chuàng)建名字，從而便于管理。

    

 

    9、RAC的典型Cluster棧

    在Cluster中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要一個(gè)被支持的相互連接的軟件協(xié)議來支持內(nèi)部Instance的交互，同時(shí)需要TCP/IP支持CRS的輪詢。所有的UNIX平臺(tái)在千兆以太網(wǎng)上使用user datagram protocol（UDP）作為主要的協(xié)議并進(jìn)行RAC內(nèi)部Instance 的IPC交互。其他支持的特有協(xié)議包括用于SCI和Sunfire的連接交互的遠(yuǎn)程共享內(nèi)存協(xié)議和超文本協(xié)議，用于超光纖交互。在任何情況下，交互必須能被平臺(tái)的Oracle所辨識(shí)。

    使用Oracle clusterware，可以降低安裝并支持并發(fā)癥。但如果用戶使用非以太交互，或開發(fā)了依賴clusterware的應(yīng)用程序在RAC上，可能需要vendor clusterware。

    同交互連接一樣，共享存儲(chǔ)方案必須被當(dāng)前平臺(tái)的Oracle所辨識(shí)。如果在目標(biāo)平臺(tái)上，CFS可用，Database area和flash recovery area都可以被創(chuàng)建到CFS或ASM上。如果在目標(biāo)平臺(tái)上，CFS不可用，則Database area可以創(chuàng)建在ASM或是裸設(shè)備上（需要卷標(biāo)管理器）并且flash recovery area必須被創(chuàng)建在ASM中。

    10、RAC certification Matrix：它設(shè)計(jì)用于處理任何認(rèn)證問題。可以使用matrix回答任何RAC相關(guān)的認(rèn)證問題。具體使用步驟如下：

    *  連接并登陸 http://metalink.oracle.com
    *  點(diǎn)擊菜單欄的“certify and availability”按鈕
    *  點(diǎn)擊“view certifications by product”連接
    *  選擇RAC
    *  選擇正確的平臺(tái)

    11、必要的全局資源

    一個(gè)single-Instance環(huán)境，鎖坐標(biāo)通向一個(gè)共享的資源就像表中的一行。lock避免了兩個(gè)進(jìn)程同事修改相同的資源。

    在RAC環(huán)境中，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的同步時(shí)關(guān)鍵，因?yàn)樗S持著不同節(jié)點(diǎn)中各自進(jìn)程的一致性，避免其在同時(shí)修改相同的資源數(shù)據(jù)。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的同步確保每個(gè)Instance看到buffer cache中block的最近的版本。上圖中顯示了當(dāng)不存在加鎖的情況。

    1）全局資源的協(xié)調(diào)

    cluster操作要求在所有Instance中對(duì)控制共享資源的訪問進(jìn)行同步。RAC使用Global Resource Directory來記錄cluster Database中資源的使用信息。Global Cache Service（GCS）和Global Enqueue Service（GES）管理GRD中的信息。

    每個(gè)Instance在其本地的SGA中維護(hù)GRD的一部分。GCS和GES指定一個(gè)Instance管理特殊資源的所有信息，它被稱為資源的master。每個(gè)Instance都知道resource的Instance masters。

    維護(hù)RAC的活動(dòng)中的cache的依附性（cache coherency）是非常重要的。所謂cache coherency是保持在不同Oracle Instances中的多個(gè)block版本的一致性的技術(shù)。GCS通過所謂的cache融合算法來實(shí)現(xiàn)cache coherency。

    GES管理所有非cache 融合算法的內(nèi)部Instance資源操作和Oracle入隊(duì)機(jī)制的狀態(tài)軌跡。GES主要的控制的資源是字典cache locks和library cache locks。同時(shí)，它還對(duì)所有死鎖敏感的隊(duì)列和資源起到死鎖檢測(cè)的作用。

    2）Global cache coordination實(shí)例

    假設(shè)某data block被第一個(gè)節(jié)點(diǎn)修改，成為臟數(shù)據(jù)。并且在clusterwide中，只有一個(gè)block copy版本，其內(nèi)容用SCN號(hào)代替了。則具體的步驟如下：

    ① 第二個(gè)Instance視圖修改該block，向GCS提出請(qǐng)求。

    ② GCS向block的holder（持有者）提交請(qǐng)求。在此，第一個(gè)Instance就是holder。

    ③ 第一個(gè)Instance接到消息，并將block發(fā)送給第二個(gè)Instance。第一個(gè)Instance保存臟buffer用于恢復(fù)的目的。block的臟鏡像被稱作block的past p_w_picpath。一個(gè)past p_w_picpath block將不能進(jìn)一步被改變。

    ④收到block后，第二個(gè)Instance通知GCS，告知已經(jīng)holds該block。

    3）write to disk coordination：example
 

    在cluster結(jié)構(gòu)中的Instances中的caches中，可能存在同一個(gè)block的不同的修改版本。由GCS管理的寫協(xié)議確保了只有最近一個(gè)版本被寫入磁盤中。它同時(shí)需要確保其他之前的版本從其他cache中被清洗。一個(gè)寫磁盤的請(qǐng)求可以從任意一個(gè)Instance上發(fā)起，無論它是保存了block的當(dāng)前版本還是過去的版本。假設(shè)第一個(gè)Instance hold過去的block鏡像，請(qǐng)求Oracle將buffer寫入磁盤，如上圖，過程如下：

    ①第一個(gè)Instance發(fā)送一個(gè)寫請(qǐng)求給GCS

    ②GCS將請(qǐng)求轉(zhuǎn)給第二個(gè)Instance，當(dāng)前該block的holder

    ③第二個(gè)Instance接到寫請(qǐng)求后將block寫入磁盤

    ④第二個(gè)Instance通知GCS，告知其寫操作完成

    ⑤當(dāng)接到GCS接到通知后，GCS命令所有的過去的鏡像的holders刪除其過去的鏡像。此鏡像將不會(huì)在因恢復(fù)而需要。

    12、RAC和Instance/crash recovery

    1）當(dāng)一個(gè)Instance失敗，當(dāng)該失敗被其他Instance檢測(cè)到，第二個(gè)Instance將會(huì)執(zhí)行下面的恢復(fù)操作：

    ①在恢復(fù)的第一階段，GES重新灌入隊(duì)列

    ②GCS也重新灌入其資源。GCS進(jìn)程只重新灌入那些失去其控制的資源。在這期間，所有的GCS資源請(qǐng)求和寫請(qǐng)求都臨時(shí)被掛起。然而，事務(wù)可以繼續(xù)修改data blocks，只要這些事務(wù)已經(jīng)獲得了必要的資源。

    ③當(dāng)隊(duì)列被重新配置后，一個(gè)活動(dòng)的Instance可以獲得占有該Instance恢復(fù)隊(duì)列。因此，當(dāng)GCS資源被重新灌入的同時(shí)，SMON確定需要被恢復(fù)的blocks的集合。這個(gè)集合被稱作恢復(fù)集。因?yàn)椋褂胏ache 融合算法，一個(gè)Instance傳送這些blocks的內(nèi)容到請(qǐng)求的Instance，而不需要將這些blocks寫入磁盤。這些blocks在磁盤上的版本可能不包含其他Instance進(jìn)程的data的修改操作的blocks。這意味著SMON需要合并所有失敗的Instance的redo logs來確定恢復(fù)集。這是因?yàn)橐粋€(gè)失敗的線程可能導(dǎo)致一個(gè)在redo 中的hole（洞）需要用指定的block填補(bǔ)。所以失敗的Instance的redo 線程不能被連續(xù)的應(yīng)用。同時(shí)，活動(dòng)的Instances的redo 線程不需恢復(fù)，因?yàn)镾MON可以使用過去和當(dāng)前的通信緩沖的鏡像。

    ④用于恢復(fù)的緩沖空間被分配，并且那些之前讀取redo logs被辨識(shí)的資源被聲明為恢復(fù)資源。這避免了其他Instance訪問這些資源。

    ⑤所有在隨后的恢復(fù)操作中需要的資源被獲得，并且GRD當(dāng)前是不凍結(jié)的。任何不需恢復(fù)的data block現(xiàn)在可以被訪問。所以當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)部分可用的。此時(shí)，假設(shè)有過去或當(dāng)前的blocks鏡像需要被恢復(fù)，而其在cluster Database中的其他caches中，對(duì)于這些特殊的blocks，最近的鏡像是開始恢復(fù)點(diǎn)。如果對(duì)于要恢復(fù)的block，過去鏡像和當(dāng)前鏡像緩沖都不在活動(dòng)的Instance的caches中，則SMON將寫入一個(gè)log，表明合并失敗。SMON會(huì)對(duì)第三步中辨識(shí)的每個(gè)block進(jìn)行恢復(fù)和寫入，在恢復(fù)之后會(huì)馬上釋放資源，從而使更多的資源在恢復(fù)時(shí)可以被使用。

    當(dāng)所有的block被恢復(fù)，占用的恢復(fù)資源被釋放，則系統(tǒng)再次可用。

    note：在恢復(fù)中，log合并的開支和失敗的Instances的數(shù)目是成比例的，并且與每個(gè)Instance的redo logs的大小有關(guān)。

    2）Instance recovery和Database availability

    上圖顯示了在進(jìn)行Instance恢復(fù)時(shí)，每一步執(zhí)行時(shí)數(shù)據(jù)庫的可用程度：

    A.  RAC運(yùn)行在多節(jié)點(diǎn)上

    B.  有節(jié)點(diǎn)失敗被檢測(cè)到

    C.  GRD的隊(duì)列部分被重新設(shè)置；資源管理被重新分配到活動(dòng)的nodes。此操作的執(zhí)行比較快

    D.  GRD的緩沖部分被重新設(shè)置，SMON讀取失敗Instance的redo logs辨識(shí)那些需要恢復(fù)的blocks的集合

    E.  SMON向GRD發(fā)起請(qǐng)求，獲得所有在需要恢復(fù)的blocks集合中的Database blocks。當(dāng)請(qǐng)求結(jié)束，所有的其他的blocks都可被訪問了

    F.  Oracle執(zhí)行滾動(dòng)的向前恢復(fù)。失敗線程的redo logs被應(yīng)用到Database，并且那些被完全恢復(fù)的blocks將馬上可以被訪問

    G.  Oracle執(zhí)行滾回恢復(fù)。對(duì)于尚未提交的事務(wù)，undo blocks被應(yīng)用到Database中

    H.  Instance的恢復(fù)完成，所有的data可以被訪問

    13、有效的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)行級(jí)鎖

    Oracle支持有效的行級(jí)鎖。這些行級(jí)鎖主要是在DML操作時(shí)被創(chuàng)建，例如UPDATE。這些鎖被持有，直到事務(wù)被提交或回滾。任何請(qǐng)求同行的lock的進(jìn)程都將被掛起。

    cache融合算法的塊傳輸獨(dú)立于這些user可見的行級(jí)鎖。GCS對(duì)blocks的傳輸是一個(gè)底層的操作，無需當(dāng)代行級(jí)鎖被釋放就開始進(jìn)行。blocks可能被從一個(gè)Instance傳輸?shù)狡渌渌鸌nstances，同時(shí)該blocks可能被加鎖。

    GCS提供對(duì)data blocks的訪問，允許多個(gè)事務(wù)的并發(fā)進(jìn)行。

    14、RAC的額外的內(nèi)存需求

    RAC特有的內(nèi)存多數(shù)是在SGA創(chuàng)建時(shí)從shared pool中分配的。因?yàn)閎locks可能跨越Instances被緩沖，必須要求更大的緩沖區(qū)。因此，當(dāng)將single Instance的Database遷移到RAC中時(shí)，保持每個(gè)Instance的請(qǐng)求工作量都能通single-instance時(shí)的情況，則需要對(duì)運(yùn)行RAC的Instance增大10%的buffer cache和15%的shared pool。這些值只是基于RAC大小的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)初始的嘗試值。一般會(huì)大于此值。

    如果正在使用推薦的自動(dòng)內(nèi)存管理特性，可以通過修改SGA_TARGET初始參數(shù)來設(shè)置。但考慮到同樣數(shù)量的user訪問被分散到多個(gè)nodes中，每個(gè)Instance的內(nèi)存需求可以被降低。

    實(shí)際資源的使用可以通過查詢每個(gè)Instance中的GCS和GES實(shí)體中的視圖V$RESOURCE_LIMIT視圖CURRENT_UTILIZATION和MAX_UTILIZATION字段，具體語句為：

    SELECT resource_name, current_utilization, max_utilization FROM v$resource_limit WHERE resource_name like ‘g%s_%’;

 

    15、RAC與并發(fā)執(zhí)行

    Oracle的優(yōu)化器是基于執(zhí)行訪問代價(jià)的，這就考慮了并發(fā)執(zhí)行的代價(jià)，并將其作為獲得理想的執(zhí)行計(jì)劃的一個(gè)部件。

    在RAC環(huán)境中，優(yōu)化器的并發(fā)選擇是由內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外部節(jié)點(diǎn)并發(fā)兩類組成的。例如，一個(gè)特殊的查詢請(qǐng)求需要六個(gè)查詢進(jìn)程完成，并且在本地節(jié)點(diǎn)有六個(gè)并發(fā)的從屬執(zhí)行進(jìn)程都是idle的，則查詢通過使用本地資源執(zhí)行，從而獲得結(jié)果。這闡述了有效地內(nèi)部節(jié)點(diǎn)并發(fā)，也無需多節(jié)點(diǎn)并發(fā)的查詢協(xié)調(diào)的開支。如果本地節(jié)點(diǎn)中只有兩個(gè)并發(fā)執(zhí)行從屬進(jìn)程可用，則這兩個(gè)進(jìn)程和其他節(jié)點(diǎn)的四個(gè)進(jìn)程共同執(zhí)行查詢。在這種情況下，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外部節(jié)點(diǎn)并發(fā)都被使用到，從而加速查詢。

    在真實(shí)環(huán)境的決策支持應(yīng)用程序中，查詢不能通過各種查詢servers得到較好的劃分。所以有些并發(fā)執(zhí)行servers完成其任務(wù)后先于其他servers變?yōu)閕dle狀態(tài)。Oracle并發(fā)執(zhí)行技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)idle的進(jìn)程，并將超載進(jìn)程的隊(duì)列表中的任務(wù)分配任務(wù)給處于idle狀態(tài)的進(jìn)程。這樣，Oracle有效的再分配了所有進(jìn)程的查詢工作量。RAC進(jìn)一步擴(kuò)展這個(gè)效率到整個(gè)cluster上。

    16、全局動(dòng)態(tài)性能視圖

    全局動(dòng)態(tài)性能視圖顯示所有開啟并訪問RAC Database的Instances相關(guān)的信息。而標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)性能視圖只顯示了本地Instance的相關(guān)信息。

    對(duì)于所有V$類型的視圖，都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)GV$視圖，除了幾個(gè)別的特殊情況。除了V$視圖中的columns，GV$視圖中包含了一個(gè)名為INST_ID的額外的column，顯示了RAC中的Instance number?？梢栽谌魏伍_啟的Instance上訪問GV$。

    為了查詢GV$視圖，每個(gè)Instance上的初始PARALLEL_MAX_SERVERS初始化參數(shù)至少設(shè)置為1 。這是由于對(duì)GV$的查詢使用了特殊的并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)執(zhí)行的協(xié)調(diào)者運(yùn)行在客戶端連接的Instance上，并且每個(gè)Instance上分配一個(gè)slave用于查詢其潛在的V$視圖。如果有一個(gè)Instance上的PARALLEL_MAX_SERVERS被設(shè)置為0，則無法獲得該node的信息，同理，如果所有的并發(fā)servers非常忙，則也無法獲得結(jié)果。在以上兩種情況下，不會(huì)獲得提示或錯(cuò)誤信息。

    17、RAC和Service

    18、虛擬IP地址和RAC

    當(dāng)一個(gè)node完全失敗，虛擬IP地址（VIP）是關(guān)于所有有效應(yīng)用的。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗，其相關(guān)的VIP自動(dòng)的分派到cluster中的其他node上。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)：

    * crs在另外一個(gè)node的網(wǎng)卡的MAC地址上綁定這個(gè)ip,對(duì)用戶來說是透明的。對(duì)于直接連接的客戶端，會(huì)顯示errors。

    *  隨后發(fā)往VIP的數(shù)據(jù)包都將轉(zhuǎn)向新的節(jié)點(diǎn)，它將給客戶端發(fā)送error RST返回包。從而使客戶端快速的獲得errors信息，進(jìn)行對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的連接重試。

    如果不使用VIP，則一個(gè)node失敗后，發(fā)往該節(jié)點(diǎn)的連接將等待10分鐘的TCP過期時(shí)間。

文章名稱：oracle10grealapplicationclustersintroduction(RAC原理）
標(biāo)題鏈接：http://jinyejixie.com/article6/poeeog.html

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