張洪進 翁平

（聯(lián)勤保障部隊第九〇七醫(yī)院信息科 福建省南平市353000）

Oracle RAC集群的定義是從Oracle 9i逐漸演變而來的。它是高可用性規(guī)劃方案之一，是oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的核心技術(shù)。從RAC的產(chǎn)生到11G版本，集群運行模式是傳統(tǒng)的標準集群模式。直到Oracle 12C，集群中引入了很多新特性，主要是Flex集群的新模式的誕生。在Flex集群中，增加很多新的功能：Flex Cluster、Flex ASM、Hub Node（中心節(jié)點）、Leaf Node（葉節(jié)點）等，下面我們就Flex集群模式新增特性和轉(zhuǎn)換操作進行探討。

1 Oracle Rac原理

Oracle Real Application Cluster（RAC實時應(yīng)用集群）用來在集群環(huán)境下實現(xiàn)多機共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性（HA），隨著節(jié)點數(shù)越高，系統(tǒng)可靠性就越高；同時可以自動實現(xiàn)并行處理及負載均衡，在系統(tǒng)負載時，RAC可以自動在多個節(jié)點之間平衡負載，減輕單個實例的計算壓力，并能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時的容錯和無斷點恢復。Rac基本架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1：Rac基本架構(gòu)圖

2 Oracle Asm的原理

Asm：Automatic Storage Management，是Oracle主推的一種面向Oracle的數(shù)據(jù)文件存儲機制，ASM和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)非常相似，數(shù)據(jù)庫管理員不用花精力去管理磁盤的讀寫性能問題，也不需要知道具體的文件名稱。Asm具有自動調(diào)整讀寫負載、條帶化存儲、在線自動負載均衡、自動管理數(shù)據(jù)庫文件、數(shù)據(jù)冗余、支持各種Oracle數(shù)據(jù)文件等特點。ASM是由實例和數(shù)據(jù)文件組成，同數(shù)據(jù)庫一樣也可以通過sqlplus進行維護。Asm實例由SGA和后臺進程組成，Asm實例和數(shù)據(jù)庫實例的關(guān)系可以是一對一或一對多的關(guān)系，如果是一對多，最好為Asm安裝單獨的ASM_HOME。

數(shù)據(jù)庫實例使用Asm作為存儲管理時，數(shù)據(jù)庫實例在啟動時必須先從Asm實例獲得表空間中的區(qū)地圖（Extent Map），以后對磁盤組的操作記錄，Asm實例會把區(qū)地圖的調(diào)整信息發(fā)送給數(shù)據(jù)庫實例，并且由ASMB進程保持這兩個實例間維護信息的同步和交換。所以我們在啟動數(shù)據(jù)庫實例時必須先啟動Asm實例，然后兩個實例同步運行，反過來當要關(guān)閉Asm實例時必須先數(shù)據(jù)庫實例關(guān)閉。如圖2所示，顯示了ASM的體系結(jié)構(gòu)。

圖2：ASM的基本架構(gòu)

3 Flex集群的新特性

3.1 Hub節(jié)點與Leaf節(jié)點架構(gòu)

在進行oracle集群安裝時，Oracle 12c同時提供兩種集群類型配置：標準集群和Flex集群。傳統(tǒng)標準集群中，集群中的所有節(jié)點都必須連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上：公共網(wǎng)絡(luò)和私有網(wǎng)絡(luò)；公共網(wǎng)絡(luò)用于客戶端應(yīng)用程序的連接，私有網(wǎng)絡(luò)用于節(jié)點間的通信和維護SGA的數(shù)據(jù)一致性。而Flex集群引進了兩種新類型的節(jié)點——Hub節(jié)點(中心節(jié)點)和Leaf節(jié)點(葉節(jié)點)。Hub類型的節(jié)點和傳統(tǒng)標準節(jié)點類似，它們之間通過私網(wǎng)互連，必須連接共享存儲，Hub節(jié)點可以直接存取集群注冊表(OCR)和表決磁盤（VD），在Flex集群中最多可配置64個Hub節(jié)點，同時也可以配置很多Leaf節(jié)點。在Flex集群中，Leaf節(jié)點屬于輕節(jié)點，彼此互不相連，也不能像Hub節(jié)點一樣訪問共享存儲，每個Leaf節(jié)點不能脫離Hub節(jié)點而獨立存在，必須與Hub節(jié)點保持通信，并通過所連接的Hub節(jié)點連接到集群，應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫也是通過Leaf節(jié)點。Flex集群架構(gòu)如圖3所示。

圖3：Flex集群架構(gòu)

3.2 Flex Asm原理

12C之前的oracle版本，每個節(jié)點都必須獨立運行本節(jié)點的ASM實例，且集群中所有節(jié)點的ASM實例必須處于運行狀態(tài)，當ASM磁盤組mount成功后，節(jié)點的數(shù)據(jù)庫實例才能運行。對于這種架構(gòu)，會存在一定的單節(jié)點故障的風險，如果ASM實例未運行，那么數(shù)據(jù)庫實例不能啟動，這種架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫實例和ASM實例必須是一對一綁定的關(guān)系。

12c開始，推出了Flex ASM，解除了這種限制，允許數(shù)據(jù)庫實例獨立于ASM實例存在，允許RAC節(jié)點訪問遠程節(jié)點的ASM實例，而自身無需運行ASM實例。一般在Flex集群，中心節(jié)點運行ASM實例，葉節(jié)點遠程訪問中心節(jié)點的ASM實例。當中心節(jié)點的Asm實例故障時，Oracle Clusterware可以通過一個替代ASM實例將故障節(jié)點的連接將無縫轉(zhuǎn)移到另一個成員節(jié)點，中心節(jié)點數(shù)據(jù)庫實例可以通過訪問其他節(jié)點上的ASM實例，保證系統(tǒng)的正常運行。由于存在當節(jié)點ASM實例故障，集群將當前ASM實例切換到其他節(jié)點上運行的情況，因此，網(wǎng)絡(luò)類型由原來的公共網(wǎng)絡(luò)(public network)和私有網(wǎng)絡(luò)（private network）兩種，又新增了一種ASM網(wǎng)絡(luò)，ASM網(wǎng)絡(luò)主要用于訪問其他節(jié)點的ASM實例，ASM網(wǎng)絡(luò)可與節(jié)點間的私有網(wǎng)絡(luò)共用，也可獨立安裝。

Flex Asm架構(gòu)如圖4所示。

圖4：Flex Asm架構(gòu)

如圖5所示，中心A節(jié)點通過訪問B節(jié)點的ASM實例，獲取metadata，然后通過獲取的metadata就能訪問到存儲了。訪問其他節(jié)點的ASM實例可以通過部署專用的ASM網(wǎng)絡(luò)或者使用節(jié)點內(nèi)部的私有網(wǎng)絡(luò)，oracle官方是更推薦使用專用的ASM網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和吞吐量。

圖5：ASM故障轉(zhuǎn)移

3.3 oracle 12c其他新特性

除了上述的新特性外，12c還提供了很多功能的增加，例如：PL/SQL開發(fā)性能增強、改善Defaults、擴大了多種數(shù)據(jù)類型長度、TOP N的語句實現(xiàn)（在SELECT語句中可以指定前N條或前百分之多少的記錄）、行模式匹配（分析函數(shù)的功能，可以在行間進行匹配判斷并進行計算）、對多分區(qū)同時進行維護操作、Adaptive執(zhí)行計劃（擁有學習功能的執(zhí)行計劃）、臨時UNDO（減少UNDO產(chǎn)生的數(shù)量;減少REDO產(chǎn)生的數(shù)量；在ACTIVE DATA GUARD上允許對臨時表進行DML操作。）、數(shù)據(jù)優(yōu)化（可以自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線壓縮和數(shù)據(jù)分級）、應(yīng)用連續(xù)性（12c之前版本當RAC的故障轉(zhuǎn)移只做到SESSION和SELECT層面，對還未結(jié)束的DML事務(wù)會自動回滾，而Oracle Database 12c中Oracle終于支持整個事務(wù)故障轉(zhuǎn)移）、實現(xiàn)云數(shù)據(jù)庫的支持，提供云平臺管理，這是之前版本所沒有的功能、提出了數(shù)據(jù)庫容器（CDB）和可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）的概念，實現(xiàn)實例與數(shù)據(jù)庫是一對多的關(guān)系，功能更加齊全。

4 Flex集群的配置

有兩種方法部署Flex集群：

（1）配置一個全新Flex集群。安裝過程中步驟三選擇集群配置的類型時，選擇配置一個Flex Cluster選項，然后，你必須在步驟六將節(jié)點分為Hub節(jié)點和Leaf節(jié)點，針對每個節(jié)點，選擇角色：Hub或Leaf。

（2）從一個標準集群更改為Flex集群，具體步驟如下：

①確認當前集群的集群模式

$ crsctl get cluster mode status

②確認集群的GNS配置

$ srvctlconfiggns

③如果GNS沒有配置Flexed-VIP，則需要在root用戶底下創(chuàng)建一個，注意要與集群公網(wǎng)在同一網(wǎng)段

# srvctl add gns -vipvip_name | ip_address

④啟動GNS

# srvctl start gns

⑤使用Automatic Storage Management Configuration Assistant(ASMCA)將ASM存儲轉(zhuǎn)換為Flex Asm

⑥在root用戶模式下，配置當前集群模式為Flex

# crsctl set cluster mode Flex

⑦在root用戶模式下，在其中一個節(jié)點執(zhí)行停止crs的命令

# crsctl stop crs

⑧在root用戶模式下，在其中一個節(jié)點執(zhí)行啟動crs的命令，即重啟集群

# crsctl start crs -wait

5 結(jié)語

綜合上文所述，Oracle 12C RAC相比之前的版本增加了很多強大的功能，通過對標準集群模式和Flex集群模式對比科學研究，讓我們可以更好的根據(jù)自己的需求選擇進行系統(tǒng)的規(guī)劃和升級。