數(shù)據(jù)之間硬件資源共享是伴隨著企業(yè)系統(tǒng)發(fā)展所產(chǎn)生的問題，也給數(shù)據(jù)庫的故障快速恢復(fù)帶來了很多技術(shù)挑戰(zhàn)。為此，建設(shè)一套集群管理下的并發(fā)、可動態(tài)插撥“云”數(shù)據(jù)庫，以分布式結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)集中管理，成為企業(yè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的升級目標(biāo)。

需求分析

通過使用高可靠的硬件環(huán)境及軟件系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)庫部署及維護更具彈性化、易用性。實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的“云”化，不但可以使數(shù)據(jù)庫管理集中，同時也要求為各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的東西向數(shù)據(jù)共享提供良好的底層通道。與此同時，數(shù)據(jù)庫的熱遷移和故障快速恢復(fù)時效性也要求大大縮短。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的7×24小時高可靠性、維護簡便性要進一步提高（如圖1）。

圖1 數(shù)據(jù)云系統(tǒng)圖

系統(tǒng)描述

該方案利用四臺服務(wù)器（ibm power8）組成的計算資源池，四臺存儲組成的存儲資源池，搭建數(shù)據(jù)庫云硬件平臺。利用兩套小機計算資源組，結(jié)合Oracle12C構(gòu)建成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫云（CDB），實時動態(tài)地為每一個“可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）”分配 CPU、內(nèi)存、存儲等系統(tǒng)資源；可動態(tài)移動“可插拔數(shù)據(jù)庫”至任意計算節(jié)點和存儲節(jié)點上運行，從而更高效地確保信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能在 7×24小 時下安全運行；可及時創(chuàng)建和擴展新的應(yīng)用系統(tǒng)“可插拔數(shù)據(jù)庫”。

系統(tǒng)組成

1.物理層

該系統(tǒng)物理層采用計算資源池、存儲資源池結(jié)構(gòu)，通過兩臺SAN網(wǎng)絡(luò)交換機進行計算節(jié)點于存儲節(jié)點的雙鏈路交叉冗余連接，確保數(shù)據(jù)路存儲鏈路通道雙活及高可靠性及安全性。任意存儲節(jié)點可被任意計算節(jié)點管理和使用。存儲設(shè)備采用更適合數(shù)據(jù)庫大I/O并發(fā)性能需求的RAID10安全機制進行數(shù)據(jù)物理層冗余保護。在操作系統(tǒng)層，利用IBM公司提供的GPFS集群文件系統(tǒng)進行統(tǒng)一化文件系統(tǒng)管理，并進行條帶化讀寫，提高數(shù)據(jù)庫集中管理后帶來的高I/O并發(fā)性能及可靠性需要。使得數(shù)據(jù)存儲具有扁平化可視能力。計算節(jié)點使用兩套2節(jié)點小型機采用多活冗余架構(gòu)，提供計算節(jié)點的可持續(xù)工作能力，通過兩套OracleRAC機制確保在最困難情況下有一組Oracle集群VIP服務(wù)地址可用。4個計算節(jié)點使用獨立的兩臺物理交換機并通過網(wǎng)卡綁定技術(shù)實現(xiàn)組內(nèi)計算節(jié)點的心跳、GPFS、集群數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)冗余，最大限度地消除了計算節(jié)點間單點故障帶來的可靠性及數(shù)據(jù)庫物理層安全隱患。確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，充分利用設(shè)備硬件資源，降低電力、空調(diào)消耗，減少設(shè)備資產(chǎn)投入。

2.邏輯層

使 用Oracle 12C集群管理并發(fā)“云”數(shù)據(jù)庫；Oracle 12C引入了CDB與PDB的新特性，在Oracle 12C數(shù)據(jù)庫引入的多租用戶環(huán)境（Multitenant Environment）中，允許一個數(shù)據(jù)庫容器（CDB）承載多個可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）。CDB全稱為Container Database，中文翻譯為數(shù)據(jù)庫容器，PDB全 稱 為Pluggable Database，即可插拔數(shù)據(jù)庫。分別在小機組中安裝兩套Oracle 12C RAC集群數(shù)據(jù)庫，啟用云數(shù)據(jù)庫特性，建立兩套數(shù)據(jù)庫容器（CDB），可動態(tài)插拔數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理員可以在任意節(jié)點可以加載、關(guān)閉業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要的可插拔數(shù)據(jù)庫。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與物理節(jié)點的松耦合和任意漂移。進一步提高了數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理能力，大大減少了數(shù)據(jù)庫故障平均恢復(fù)時間（MTTR<600s）。啟用云數(shù)據(jù)庫內(nèi)存數(shù)據(jù)庫（TimesTen）特性，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中啟用Oracle內(nèi)存數(shù)據(jù)庫TimesTen，通過改變數(shù)據(jù)在運行時駐留位置的假設(shè)來提供實時性能。該特性在數(shù)據(jù)庫集中后將各可插拔數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的熱數(shù)據(jù)以列壓縮方式直接放置于內(nèi)存區(qū)域中，進一步提高了實時查詢的響應(yīng)速度和吞吐量。極高的優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫的I/O性能需求，同時也減輕了操作系統(tǒng)級I/O并發(fā)的壓力。邏輯層通過Oracle 12C RAC、雙數(shù)據(jù)庫容器（CDB）機制提供的冗余能力，可以確保數(shù)據(jù)庫在最困難狀態(tài)下，一臺物理節(jié)點將所有可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）啟動并向應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)庫訪問能力。從而實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的“云”化管理和服務(wù)能力。在邏輯層提供高效的7×24小時服務(wù)，同時提供了高效的數(shù)據(jù)庫動態(tài)遷移及任意節(jié)點部署能力，大大增加了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可靠性、可用性及高安全性。

3.可靠性、安全性描述

Oracle 12C數(shù)據(jù)庫“云”技術(shù)方案，通過使用高可靠的硬件環(huán)境及軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了硬件及軟件層面的高可靠冗余，徹底消除了硬件及軟件層單點故障，從而使數(shù)據(jù)庫部署及維護更具彈性化、易用性。實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的“云”化，不但可以使數(shù)據(jù)庫管理更加集中，同時也為各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的東西向數(shù)據(jù)共享提供了良好的底層通道。與此同時，數(shù)據(jù)庫的熱遷移和故障快速恢復(fù)時效性也大大縮短。有力的提升了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的7×24小時高可靠性。

計算及存儲資源的多機冗余結(jié)合Oracle 12C數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的可插拔數(shù)據(jù)庫技術(shù)，進一步提高了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的在線的安全性，遷移快速性，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)高效性，該平臺建成后節(jié)省計算、存儲資源37%以上。