王　鄭

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數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)及其在全臺網(wǎng)中的應(yīng)用

王鄭

摘 要：本文介紹了數(shù)據(jù)庫集群的兩種常見技術(shù)，即基于數(shù)據(jù)庫引擎的集群技術(shù)和基于數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)的集群技術(shù)，對其進行了簡單對比。結(jié)合這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點，以全臺網(wǎng)制作子系統(tǒng)為例，闡述了數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)在全臺網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；集群；RAC；高速緩存合并

1 背景

在大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)的價值日益凸顯，已成為企業(yè)無比珍貴的資產(chǎn)，是大多數(shù)企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫是保存計算結(jié)果最重要、最常見的手段。數(shù)據(jù)庫運行性能低下，數(shù)據(jù)安全風(fēng)險大，都將嚴重影響企業(yè)的日常生產(chǎn)，因此，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是每個企業(yè)中最受重視、最應(yīng)受保護的服務(wù)器。

數(shù)據(jù)庫的發(fā)展面臨著四方面的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)安全性、可用性、可擴展性及如何提高處理速度?；诖?，數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)使用特定的連接方式，將多個數(shù)據(jù)庫聯(lián)在一起，組成數(shù)據(jù)庫集群。采用數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)，可以使我們得到更快的處理速度、更高的數(shù)據(jù)可用性、更高的數(shù)據(jù)安全性和更大的數(shù)據(jù)集。

2 數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)

目前，市場上的數(shù)據(jù)庫集群軟件有Oracle的RAC、微軟的MSCS、IBM的UBD、SyBase ASE、MySql CS等，數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)，從體系結(jié)構(gòu)上主要分為兩種，分別是基于數(shù)據(jù)庫引擎的集群技術(shù)（如圖1）和基于數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)（如圖2）。

圖1　基于數(shù)據(jù)庫引擎的集群技術(shù)

圖2　基于數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)

基于數(shù)據(jù)庫引擎的集群技術(shù)，要求數(shù)據(jù)庫引擎本身具有集群功能，通常只有企業(yè)版的數(shù)據(jù)庫才具備該功能，該集群技術(shù)可共享磁盤，管理起來較為方便，但是，由于它們都要求應(yīng)用程序?qū)翰煌该鳎?，修改和配置較為麻煩，其代表產(chǎn)品有RAC、MSCS等；而基于數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)，則無需數(shù)據(jù)庫引擎也具備集群功能，標準版或企業(yè)版都可以用，該集群技術(shù)不共享磁盤，管理起來較為麻煩，但優(yōu)點是應(yīng)用程序?qū)喝峭该鞯?，其代表產(chǎn)品有UBD、ASE、CS等。

3 數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)在全臺網(wǎng)中的應(yīng)用

安徽廣播電視臺全臺網(wǎng)每天處理大量視音頻節(jié)目制作，與數(shù)據(jù)庫的交互極為頻繁，對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的處理速度、數(shù)據(jù)的可用性、數(shù)據(jù)安全性等，都有極高的要求，因此，在全臺網(wǎng)的各個子網(wǎng)中，都應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫的集群技術(shù)。由于篇幅有限，本文僅以全臺網(wǎng)制作子系統(tǒng)為例，闡述數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)在全臺網(wǎng)中的應(yīng)用。

制作子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫軟件，采用的是Oracle 10g，因此，數(shù)據(jù)庫集群軟件選用的也是Oracle公司的RAC集群軟件。

RAC（Oracle Real Application Cluster真正應(yīng)用集群）是Oracle的并行集群，采用RAC可以使用戶在由低成本的服務(wù)器構(gòu)成的高可用性系統(tǒng)上自由部署應(yīng)用，而無需修改應(yīng)用程序。

制作子系統(tǒng)RAC集群作為共享磁盤集群軟件，采用高速緩存合并（Cache Fusion）技術(shù)，使其在具備共享磁盤集群軟件優(yōu)點的同時，也具備了部分非共享集群軟件的優(yōu)點，集群架構(gòu)如圖3所示。

由上圖可以看出，制作子系統(tǒng)中Oracle RAC集群架構(gòu)主要由四個部分組成。

（1）集群的節(jié)點：2個安裝并運行Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，采用RAC集群至少需要具備2個節(jié)點。

（2）私有網(wǎng)絡(luò)：RAC在各節(jié)點之間構(gòu)建了一個高速、低延遲的內(nèi)部私有網(wǎng)絡(luò)處理通訊，利用高速緩存技術(shù)，通過私有網(wǎng)絡(luò)，完成各個節(jié)點數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)交互。

（3）共享存儲：主備等數(shù)據(jù)庫服務(wù)器訪問同一個存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)文件，該存儲設(shè)備作為多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的共享存儲，提高了訪問效率。

（4）對外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)：即制作網(wǎng)，主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均通過制作網(wǎng)的接口，為制作網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用服務(wù)器和客戶端提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

由于RAC集群采用了共享存儲的架構(gòu)，需要提高性能時，只需要動態(tài)增加服務(wù)器節(jié)點即可，RAC能自動將新增節(jié)點加入到它的集群服務(wù)中去。同時，由于RAC集群具備負載均衡功能，因此，會根據(jù)各個節(jié)點的工作壓力，將接下來的數(shù)據(jù)庫訪問任務(wù)動態(tài)分配到合適的物理服務(wù)器上，極大地提高了系統(tǒng)的處理能力，縮短用戶響應(yīng)時間。另外，在硬件集群體系結(jié)構(gòu)中采用了高速數(shù)據(jù)通道，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，釋放了系統(tǒng)的處理資源。

圖3　制作子系統(tǒng)RAC集群架構(gòu)

RAC數(shù)據(jù)庫集群能自動適應(yīng)快速變化的業(yè)務(wù)需求及隨之而來的工作負荷的改變。隨著業(yè)務(wù)的增長，系統(tǒng)也可以從容提高處理能力。在現(xiàn)有的制作子系統(tǒng)中，我們僅用主備兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器做成集群，隨著未來業(yè)務(wù)量的不斷增加，可以很方便地動態(tài)增加節(jié)點數(shù)，且任何節(jié)點的故障都不會影響其他節(jié)點對數(shù)據(jù)的訪問，有效提高了系統(tǒng)的可靠性。

作者單位：（安徽廣播電視臺科技處）