集群、RAC和MAA
集群：是一種由兩臺或多臺節點機構成的松散耦合的計算節點集合，這個集合在整個網絡中表現為單一的系統，并通過單一接口進行使用和管理。給用戶提供網絡服務或應用程序的單一視圖。大多數模式下，集群中所有計算機都擁有一個相同的名稱，集群內任意一個系統都可以被所有網絡客戶所使用。當一個應用服務發生故障時，應用服務將被重新啟動或被另一臺服務器接管。客戶將能很快連接到新應用服務器上，理想情況下用戶甚至感覺不到這種故障存在。
一、集群技術基礎
1.集群地址
維護集群地址的設施被稱為負載均衡器。對內負責管理各節點加入和退出，對外負責集群地址向內部實體地址轉換。
2.內部通信
節點間心跳測試信息、服務實體間任務執行上下文信息的通信。
3.集群仲裁
二、集群術語
1.兩大特性：可擴展性和高可用性
可擴展：新的服務實體可以動態的加入集群，從而增強集群性能。
高可用性：通過對服務實體的冗余配置，使客戶端減少遇到“服務宕機”的可能性。
2.兩大核心能力：負載均衡和故障轉移
負載均衡：把處理任務盡可能均衡的分散到集群中的每個節點和網絡資源。
故障轉移：集群中正在執行任務的服務出現故障，另一服務實體中執行同一任務的資源將接手并繼續完成任務，這個過程叫故障轉移。
三、集群組成元素
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Cluster
通過心跳網絡，基于共享存儲磁盤的心跳網絡，將一組機器整合而成的一個集群。 -
Node
Cluster中的一個主機 -
Resource
可以從主機接管到備機上的邏輯實體，比如IP地址、文件系統、應用程序
四、集群分類
根據不同功能分類
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高性能計算集群
將計算任務分配到不同計算節點來提高整體計算能力，多見于搜索引擎、文本挖掘等互聯網業務。 -
負載均衡集群（LB）
核心是把業務的負載流量盡可能平均合理的分攤到集群各個節點。每個節點可以處理一部分負載，并且可以根據節點負載進行動態平衡。 -
高可用性集群（HA）
側重提高系統可用性，通過集成硬件和軟件容錯性來實現整體服務高可用。如果某節點發生故障，將由另外節點代替。RAC就同時具有HA和LB兩種能力。
五、Oracle高可用架構（MAA）
最大可用性體系架構
MAA是通過把所有可用技術組合起來，減少或者消除計劃內和計劃外的系統宕機時間，包括來自各方面的風險，從硬件故障導致的數據破壞、到自然災害引起的大范圍癱瘓。
RAC不是一個獨立的產品，更像是一個實施方案或者指導方針，把Oracle產品中可用于數據保護的技術匯集在一起，進行歸納、整理、分析，最終提出一個“最佳時間規劃”。
1.MAA實例
MAA核心思想就是冗余，通過數據、軟件、硬件、網絡等各種組件的冗余，實現最大程度的數據保護。
易混淆概念：
1）雙機熱備
兩個或多個主機連接一個共享的存儲設備，當主機服務器發生故障時，一旦Cluster軟件偵測到故障，就會把備用機器激活，保證應用繼續提供服務。
2）雙機互備
雙機熱備技術的擴展，當一個服務器出現故障時，另一臺機器可以很快把服務接管過來，保證業務連續性。
3）Oracle DataGuard
DataGuard環境也有多個數據庫節點，其中一個是活躍的，其余為備用狀態Standby，由Primary節點對外提供服務，Primary節點和Standby節點之間通過日志傳遞，日志恢復機制實現數據同步。當Primary節點發生故障時，可以由DBA或者系統自動進行Primary、Standby角色切換。
區別：DataGuard環境中的兩個或者多個主機 并不需要共享存儲設備，每個有自己的存儲數據，其次DataGuard環境中并不需要心跳機制。
2.RAC集群
邏輯上看，RAC集群由存儲層、網絡層、集群件層、應用層4層組成
存儲層：
RAC是一個多實例、單份數據的系統。數據文件、聯機日志文件、控制文件等文件在集群中只有一份。不管有幾個節點，這些節點都平等的使用這些數據文件。一般采用EMC等存儲陣列，每個服務器通過HBA卡和光纖線連接到存儲上。
網絡層：
RAC環境有3個物理網絡存在：
一個是由每臺服務器的Public網卡組成的網絡，對外提供數據查詢等服務；
一個是由每臺服務器的Private網卡組成的私有網絡，用于RAC心跳網絡和Cache Fusion
一個是存儲設備、光纖交換機、每個節點HBA組成的存儲網絡。
前兩個傳輸IP數據，后一個傳輸SCSI數據
集群件層：
Clusterware會在OS Kernel之前截獲數據庫發出的請求，然后和其他節點上Clusterware協商，最終完成上層請求。
應用層：
整個應用層由若干CRS組成，可以簡單的理解，一個Resource通常是一個進程、或者由一組進程組成的一個完整服務。
3.RAC集群環境問題3.RAC集群環境問題
1）并發控制
集群環境只能很高數據是共享存放，而集群內各個節點身份是對等的，所有節點對數據有相同的訪問權利。利用DML（Distribute Lock Management）機制進行多個實例間的并發控制。
2）健忘癥
兩個節點集群，節點1因為正常的維護需要被關閉，然后在節點2修改了某些配置，然后關閉了節點2，啟動節點1，因為節點2的配置修改沒有同步到節點1，所以節點1啟動后仍然使用舊配置文件工作，這時就會造成配置丟失，就是所謂的“健忘癥”。
3）腦裂
集群里，節點間需要通過某種機制（心跳）了解彼此健康狀況，以確保節點間協調工作，假設只是“心跳”出現故障，但各節點還在正常運行，這時每個節點都認為其他節點宕機，自己是整個集群環境中的“唯一健在者”，自己應該獲得整個集群的“控制權”。在集群環境中，設備都是共享的，這就意味著數據災難，這種情況就是“腦裂”。
解決腦裂的通常辦法是使用投票算法：
集群中各節點需要心跳機制來通報彼此“健康狀況”，假設每收到一個節點的“通報”代表一票。對于一個三節點集群，正常運行時，每個節點都會有3票，假設節點1的心跳出現故障，但是節點1還在運行：這時整個集群就分裂成兩個小的partition，節點1自己是一個partition，節點2和節點3是一個partition。這時就必須剔除一個partition，應該剔除哪一個？
這時節點2和節點3組成的partition，每個節點有兩票：節點1自己一個partition，節點1只有一票。節點2和節點3組成的小集群獲得控制權，而節點1被踢出，由節點2和節點3組成的新的集群繼續對外提供服務。
如果集群中只有兩個節點，則就必須引入第三個設備Quorum Device。
Quorum Device通常采用共享磁盤，這個磁盤叫Quorum Disk。整個Quorum Disk也代表一票。當心跳出現故障時，兩個節點同時去爭取Quorum Disk這一票，最早到達的請求最先被滿足，最后到達的節點就無法獲得這一票，只有一票的節點就會被踢出集群。
4）IO隔離
為了保證被踢出集群的節點不能操作共享數據，這就是IO隔離要解決的問題。
有軟硬兩種方式：
支持SCSI Reserve/Release命令的存儲設備，可以用SG命令實現。正常節點使用SCSI Reserve命令“鎖住”存儲設備，故障節點發現存儲設備被鎖住后，就知道自己已經被趕出集群了，就要自行重啟，這個機制也叫自殺。
STONTH是另一種實現方式，直接操作電源開關。當一個節點發生故障時，另一節點如果能偵測到，就會通過串行口發出命令，控制故障節點的電源開關，通過暫時斷電而后又上電的方式使得故障節點被重啟動，這種方式需要硬件支持。
Oracle RAC采用的是軟件方式，直接重啟故障節點。
5.RAC優點
- 增加可用性
- 增加擴展能力
- 增加可維護性
- 減少總持有成本
1）增加可用性
RAC確實可以有效較少計劃外宕機時間，但也不是百分百消除，讓然會有部分停止響應時間。
當一個節點或者實例Failed時，RAC Database會發生Crash Recovery。在其他健康節點上的Oracle Clusterware軟件能夠檢查到這個節點或者實例Failure，并通知其他節點。最先察覺到發生故障的那個節點，會讀取故障節點的聯機日志內容（從最后一次檢查點開始讀起），并且把這些日子在數據庫上重演，這個過程就是前滾（roll-forward），然后所有未提交的事物被回滾撤銷掉（roll-back）。在前滾和回滾過程中，整個集群處于凍結狀態forzen，這個節點不能處理任何請求，只有全部完成后，才能繼續對外提供服務。這個過程叫做“brown-out”階段。知識這個階段可能很短。
但是，RAC環境數據本身只有一份，沒有任何冗余數據，同時結構也變復雜，包括共享存儲、私有網絡、光纖網絡也引入了更多的故障點。升級也變的復雜，數據庫升級必須關閉整個數據庫，不能減少計劃內宕機時間。
2）擴展性
通過增加資源的方式導致系統吞吐量增長。
對于RAC而言，最好的擴展能力是1.8，應為數據庫擴展能力很大部分取決于應用系統的使用方式。
3）容易管理
原來企業中有多個數據庫，通過 部署RAC把原來多個數據庫整合成一個多節點的RAC數據庫，隨著數據庫減少，DBA管理任務自然減少。
但是RAC環境下，升級是一個很復雜的操作，其次多應用整合到一個數據庫中，RAC宕機將影響更多的應用系統，計劃內宕機時間更短，人力成本更高。
是否應該選擇RAC，最有資格做決定是DBA自己，因為只有你自己知道你的需求、預算、預期。一定要問清自己想通過RAC解決什么問題。RAC并不是包治百病的“萬金油”，因此，在考慮RAC之前一定要確定你已經考慮過其他解決方案。
一個好或者壞的系統都是被設計出來的，最初的視野決定了最終系統的負載能力。決定選擇RAC之前，一定要確保理解了RAC的優缺點，一定要確保其他方案無法奏效，只有RAC一條路可以走。那種單節點表現極差，并且沒有做過任何調整，就企圖用RAC解決性能問題的，無異于自尋死路。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的集群、RAC和MAA的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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