集群、RAC和MAA
集群：是一種由兩臺或多臺節(jié)點機構(gòu)成的松散耦合的計算節(jié)點集合，這個集合在整個網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并通過單一接口進行使用和管理。給用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或應(yīng)用程序的單一視圖。大多數(shù)模式下，集群中所有計算機都擁有一個相同的名稱，集群內(nèi)任意一個系統(tǒng)都可以被所有網(wǎng)絡(luò)客戶所使用。當(dāng)一個應(yīng)用服務(wù)發(fā)生故障時，應(yīng)用服務(wù)將被重新啟動或被另一臺服務(wù)器接管。客戶將能很快連接到新應(yīng)用服務(wù)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(shù)基礎(chǔ)
1.集群地址
維護集群地址的設(shè)施被稱為負(fù)載均衡器。對內(nèi)負(fù)責(zé)管理各節(jié)點加入和退出，對外負(fù)責(zé)集群地址向內(nèi)部實體地址轉(zhuǎn)換。
2.內(nèi)部通信
節(jié)點間心跳測試信息、服務(wù)實體間任務(wù)執(zhí)行上下文信息的通信。
3.集群仲裁
二、集群術(shù)語
1.兩大特性：可擴展性和高可用性
可擴展：新的服務(wù)實體可以動態(tài)的加入集群，從而增強集群性能。
高可用性：通過對服務(wù)實體的冗余配置，使客戶端減少遇到“服務(wù)宕機”的可能性。
2.兩大核心能力：負(fù)載均衡和故障轉(zhuǎn)移
負(fù)載均衡：把處理任務(wù)盡可能均衡的分散到集群中的每個節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)資源。
故障轉(zhuǎn)移：集群中正在執(zhí)行任務(wù)的服務(wù)出現(xiàn)故障，另一服務(wù)實體中執(zhí)行同一任務(wù)的資源將接手并繼續(xù)完成任務(wù)，這個過程叫故障轉(zhuǎn)移。
三、集群組成元素
-
Cluster
通過心跳網(wǎng)絡(luò)，基于共享存儲磁盤的心跳網(wǎng)絡(luò)，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(tǒng)、應(yīng)用程序
四、集群分類
根據(jù)不同功能分類
-
高性能計算集群
將計算任務(wù)分配到不同計算節(jié)點來提高整體計算能力，多見于搜索引擎、文本挖掘等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。 -
負(fù)載均衡集群（LB）
核心是把業(yè)務(wù)的負(fù)載流量盡可能平均合理的分?jǐn)偟郊焊鱾€節(jié)點。每個節(jié)點可以處理一部分負(fù)載，并且可以根據(jù)節(jié)點負(fù)載進行動態(tài)平衡。 -
高可用性集群（HA）
側(cè)重提高系統(tǒng)可用性，通過集成硬件和軟件容錯性來實現(xiàn)整體服務(wù)高可用。如果某節(jié)點發(fā)生故障，將由另外節(jié)點代替。RAC就同時具有HA和LB兩種能力。
五、Oracle高可用架構(gòu)（MAA）
最大可用性體系架構(gòu)
MAA是通過把所有可用技術(shù)組合起來，減少或者消除計劃內(nèi)和計劃外的系統(tǒng)宕機時間，包括來自各方面的風(fēng)險，從硬件故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)破壞、到自然災(zāi)害引起的大范圍癱瘓。
RAC不是一個獨立的產(chǎn)品，更像是一個實施方案或者指導(dǎo)方針，把Oracle產(chǎn)品中可用于數(shù)據(jù)保護的技術(shù)匯集在一起，進行歸納、整理、分析，最終提出一個“最佳時間規(guī)劃”。
1.MAA實例
MAA核心思想就是冗余，通過數(shù)據(jù)、軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等各種組件的冗余，實現(xiàn)最大程度的數(shù)據(jù)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(shè)備，當(dāng)主機服務(wù)器發(fā)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(yīng)用繼續(xù)提供服務(wù)。
2）雙機互備
雙機熱備技術(shù)的擴展，當(dāng)一個服務(wù)器出現(xiàn)故障時，另一臺機器可以很快把服務(wù)接管過來，保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。
3）Oracle DataGuard
DataGuard環(huán)境也有多個數(shù)據(jù)庫節(jié)點，其中一個是活躍的，其余為備用狀態(tài)Standby，由Primary節(jié)點對外提供服務(wù)，Primary節(jié)點和Standby節(jié)點之間通過日志傳遞，日志恢復(fù)機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。當(dāng)Primary節(jié)點發(fā)生故障時，可以由DBA或者系統(tǒng)自動進行Primary、Standby角色切換。
區(qū)別：DataGuard環(huán)境中的兩個或者多個主機 并不需要共享存儲設(shè)備，每個有自己的存儲數(shù)據(jù)，其次DataGuard環(huán)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(wǎng)絡(luò)層、集群件層、應(yīng)用層4層組成
存儲層：
RAC是一個多實例、單份數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)文件、聯(lián)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(jié)點，這些節(jié)點都平等的使用這些數(shù)據(jù)文件。一般采用EMC等存儲陣列，每個服務(wù)器通過HBA卡和光纖線連接到存儲上。
網(wǎng)絡(luò)層：
RAC環(huán)境有3個物理網(wǎng)絡(luò)存在：
一個是由每臺服務(wù)器的Public網(wǎng)卡組成的網(wǎng)絡(luò)，對外提供數(shù)據(jù)查詢等服務(wù)；
一個是由每臺服務(wù)器的Private網(wǎng)卡組成的私有網(wǎng)絡(luò)，用于RAC心跳網(wǎng)絡(luò)和Cache Fusion
一個是存儲設(shè)備、光纖交換機、每個節(jié)點HBA組成的存儲網(wǎng)絡(luò)。
前兩個傳輸IP數(shù)據(jù)，后一個傳輸SCSI數(shù)據(jù)
集群件層：
Clusterware會在OS Kernel之前截獲數(shù)據(jù)庫發(fā)出的請求，然后和其他節(jié)點上Clusterware協(xié)商，最終完成上層請求。
應(yīng)用層：
整個應(yīng)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(wù)。
3.RAC集群環(huán)境問題3.RAC集群環(huán)境問題
1）并發(fā)控制
集群環(huán)境只能很高數(shù)據(jù)是共享存放，而集群內(nèi)各個節(jié)點身份是對等的，所有節(jié)點對數(shù)據(jù)有相同的訪問權(quán)利。利用DML（Distribute Lock Management）機制進行多個實例間的并發(fā)控制。
2）健忘癥
兩個節(jié)點集群，節(jié)點1因為正常的維護需要被關(guān)閉，然后在節(jié)點2修改了某些配置，然后關(guān)閉了節(jié)點2，啟動節(jié)點1，因為節(jié)點2的配置修改沒有同步到節(jié)點1，所以節(jié)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(jié)點間需要通過某種機制（心跳）了解彼此健康狀況，以確保節(jié)點間協(xié)調(diào)工作，假設(shè)只是“心跳”出現(xiàn)故障，但各節(jié)點還在正常運行，這時每個節(jié)點都認(rèn)為其他節(jié)點宕機，自己是整個集群環(huán)境中的“唯一健在者”，自己應(yīng)該獲得整個集群的“控制權(quán)”。在集群環(huán)境中，設(shè)備都是共享的，這就意味著數(shù)據(jù)災(zāi)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(jié)點需要心跳機制來通報彼此“健康狀況”，假設(shè)每收到一個節(jié)點的“通報”代表一票。對于一個三節(jié)點集群，正常運行時，每個節(jié)點都會有3票，假設(shè)節(jié)點1的心跳出現(xiàn)故障，但是節(jié)點1還在運行：這時整個集群就分裂成兩個小的partition，節(jié)點1自己是一個partition，節(jié)點2和節(jié)點3是一個partition。這時就必須剔除一個partition，應(yīng)該剔除哪一個？
這時節(jié)點2和節(jié)點3組成的partition，每個節(jié)點有兩票：節(jié)點1自己一個partition，節(jié)點1只有一票。節(jié)點2和節(jié)點3組成的小集群獲得控制權(quán)，而節(jié)點1被踢出，由節(jié)點2和節(jié)點3組成的新的集群繼續(xù)對外提供服務(wù)。
如果集群中只有兩個節(jié)點，則就必須引入第三個設(shè)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(dāng)心跳出現(xiàn)故障時，兩個節(jié)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(jié)點就無法獲得這一票，只有一票的節(jié)點就會被踢出集群。
4）IO隔離
為了保證被踢出集群的節(jié)點不能操作共享數(shù)據(jù)，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(shè)備，可以用SG命令實現(xiàn)。正常節(jié)點使用SCSI Reserve命令“鎖住”存儲設(shè)備，故障節(jié)點發(fā)現(xiàn)存儲設(shè)備被鎖住后，就知道自己已經(jīng)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(xiàn)方式，直接操作電源開關(guān)。當(dāng)一個節(jié)點發(fā)生故障時，另一節(jié)點如果能偵測到，就會通過串行口發(fā)出命令，控制故障節(jié)點的電源開關(guān)，通過暫時斷電而后又上電的方式使得故障節(jié)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(jié)點。
5.RAC優(yōu)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(yīng)時間。
當(dāng)一個節(jié)點或者實例Failed時，RAC Database會發(fā)生Crash Recovery。在其他健康節(jié)點上的Oracle Clusterware軟件能夠檢查到這個節(jié)點或者實例Failure，并通知其他節(jié)點。最先察覺到發(fā)生故障的那個節(jié)點，會讀取故障節(jié)點的聯(lián)機日志內(nèi)容（從最后一次檢查點開始讀起），并且把這些日子在數(shù)據(jù)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(jié)狀態(tài)forzen，這個節(jié)點不能處理任何請求，只有全部完成后，才能繼續(xù)對外提供服務(wù)。這個過程叫做“brown-out”階段。知識這個階段可能很短。
但是，RAC環(huán)境數(shù)據(jù)本身只有一份，沒有任何冗余數(shù)據(jù)，同時結(jié)構(gòu)也變復(fù)雜，包括共享存儲、私有網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)也引入了更多的故障點。升級也變的復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫升級必須關(guān)閉整個數(shù)據(jù)庫，不能減少計劃內(nèi)宕機時間。
2）擴展性
通過增加資源的方式導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐量增長。
對于RAC而言，最好的擴展能力是1.8，應(yīng)為數(shù)據(jù)庫擴展能力很大部分取決于應(yīng)用系統(tǒng)的使用方式。
3）容易管理
原來企業(yè)中有多個數(shù)據(jù)庫，通過 部署RAC把原來多個數(shù)據(jù)庫整合成一個多節(jié)點的RAC數(shù)據(jù)庫，隨著數(shù)據(jù)庫減少，DBA管理任務(wù)自然減少。
但是RAC環(huán)境下，升級是一個很復(fù)雜的操作，其次多應(yīng)用整合到一個數(shù)據(jù)庫中，RAC宕機將影響更多的應(yīng)用系統(tǒng)，計劃內(nèi)宕機時間更短，人力成本更高。
是否應(yīng)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(yù)算、預(yù)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(jīng)考慮過其他解決方案。
一個好或者壞的系統(tǒng)都是被設(shè)計出來的，最初的視野決定了最終系統(tǒng)的負(fù)載能力。決定選擇RAC之前，一定要確保理解了RAC的優(yōu)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(jié)點表現(xiàn)極差，并且沒有做過任何調(diào)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(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的集群、RAC和MAA的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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