RAC 详解

《Oracle RAC》

RAC提供的优缺点

优点

Oracle RAC主要支持Oracle9i、10g、11g版本，可以支持24x 7 有效的数据库应用系统，在低成本服务器上构建高可用性数据库系统，并且自由部署应用，无需修改代码。在OracleRAC环境下，Oracle集成提供了集群软件和存储管理软件，为用户降低了应用成本。当应用规模需要扩充时，用户可以按需扩展系统，以保证系统的性能。

(1)多节点负载均衡;

(2)提供高可用：故障容错和无缝切换功能，将硬件和软件错误造成的影响最小化;

(3)通过并行执行技术提高事务响应时间----通常用于数据分析系统;

(4)通过横向扩展提高每秒交易数和连接数----通常对于联机事务系统;

(5)节约硬件成本，可以用多个廉价PC服务器代替昂贵的小型机或大型机，同时节约相应维护成本;

(6)可扩展性好，可以方便添加删除节点，扩展硬件资源。

缺点

(1)相对单机，管理更复杂，要求更高;

(2)在系统规划设计较差时性能甚至不如单节点;

(3)可能会增加软件成本(如果使用高配置的pc服务器，Oracle一般按照CPU个数收费)。

在Oracle9i之前，RAC的名称是OPS(Oracle parallel Server)。RAC 与 OPS 之间的一个较大区别是，RAC采用了CacheFusion(高速缓存合并)技术。在 OPS 中，节点间的数据请求需要先将数据写入磁盘，然后发出请求的节点才可以读取该数据。使用Cachefusion时，RAC的各个节点的数据缓冲区通过高速、低延迟的内部网络进行数据块的传输。

Oracle RAC组件

在一个应用环境当中，所有的服务器使用和管理同一个数据库，目的是为了分散每一台服务器的工作量，硬件上至少需要两台以上的服务器，而且还需要一个共享存储设备。同时还需要两类软件，一个是集群软件，另外一个就是Oracle数据库中的RAC组件。同时所有服务器上的OS都应该是同一类OS,根据负载均衡的配置策略，当一个客户端发送请求到某一台服务的listener后，这台服务器根据我们的负载均衡策略，会把请求发送给本机的RAC组件处理也可能会发送给另外一台服务器的RAC组件处理，处理完请求后，RAC会通过集群软件来访问我们的共享存储设备.

逻辑结构上看，每一个参加集群的节点有一个独立的instance（数据库实例），这些instance访问同一个数据库。节点之间通过集群软件的通讯层（communicationlayer）来进行通讯。同时为了减少IO的消耗，存在了一个全局缓存服务，因此每一个数据库的instance，都保留了一份相同的数据库cacheI

RAC中的特点是：

每一个节点的instance都有自己的SGA

每一个节点的instance都有自己的backgroundprocess

每一个节点的instance都有自己的redologs

每一个节点的instance都有自己的undo表空间

所有节点都共享一份datafiles和controlfiles

还提出了一个缓存融合的技术(Cachefusion)

目的有两个

01.保证缓存的一致性

02.减少共享磁盘IO的消耗

因此在RAC环境中多个节点保留了同一份的DBCACHE

缓存融合（Cachefusion）工作原理：

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01.其中一个节点会从共享数据库中读取一个block到dbcache中

02.这个节点会在所有的节点进行交叉dbblock copy

03.当任何一个节点缓存被修改的时候，就会在节点之间进行缓存修改

04.为了达到存储的一致最终修改的结果也会写到磁盘上

ClusterWare组件

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四种Service

Crsd -集群资源服务

Cssd - 集群同步服务

Evmd - 事件管理服务

oprocd - 节点检测监控

 1). CSSD

      CSSD 这个进程是Clusterware最关键的进程，如果这个进程出现异常，会导致系统重启，这个进程提供CSS(Cluster Synchronization Service)服务。 CSS 服务通过多种心跳机制实时监控集群状态，提供脑裂保护等基础集群服务功能。

CSS 服务有2种心跳机制： 一种是通过私有网络的Network Heartbeat，另一种是通过Voting Disk的Disk Heartbeat.

这2种心跳都有最大延时，对于Disk Heartbeat， 这个延时叫作IOT (I/O Timeout);对于Network Heartbeat, 这个延时叫MC(Misscount)。 这2个参数都以秒为单位，缺省时IOT大于MC，在默认情况下，这2个参数是Oracle 自动判定的，并且不建议调整。可以通过如下命令来查看参数值：

$crsctl get css disktimeout

$crsctl get css misscount

   注：除了Clusterware 需要这个进程，在单节点环境中如果使用了ASM，也需要这个进程；这个进程用于支持ASM Instance 和RDBMS Instance之间的通信。 如果在使用了ASM的节点上安装RAC，会遇到一个问题：RAC节点要求只有一个OCSSD进程，并且应该是运行$CRS_HOME目录下的，这时就需要先停止ASM，并通过$ORACLE_HOME/bin/localcfig.Sh delete 删除之前的inittab 条目。 之前安装ASM时，也使用这个脚本来启动OCSSD： $ORACLE_HOME/bin/localconfig.Sh add. 

 

2). CRSD

  CRSD是实现"高可用性(HA)"的主要进程，它提供的服务叫作CRS(Cluster Ready Service) 服务。

Oracle Clusterware是位于集群层的组件，它要为应用层资源(CRS Resource) 提供"高可用性服务"，所以， Oracle Clusterware 必须监控这些资源，并在这些资源运行异常时进行干预，包括关闭，重启进程或者转移服务。CRSD进程提供的就是这些服务。

所有需要 高可用性 的组件，都会在安装配置的时候，以CRS Resource的形式登记到OCR中，而CRSD 进程就是根据OCR中的内容，决定监控哪些进程，如何监控，出现问题时又如何解决。也就是说，CRSD 进程负责监控CRS Resource 的运行状态，并要启动，停止，监控，Failover这些资源。 默认情况下，CRS 会自动尝试重启资源5次，如果还是失败，则放弃尝试。

CRS Resource 包括GSD(Global Serveice Daemon),ONS(Oracle Notification Service),VIP, Database, Instance 和 Service. 这些资源被分成2类：

GSD，ONS,VIP 和 Listener 属于Noteapps类

Database，Instance 和Service 属于 Database-Related Resource 类。

 

我们可以这样理解： Nodeapps 就是说每个节点只需要一个就够了，比如每个节点只有一个Listener，而Database-Related Resource 就是说这些资源和数据库有关，不受节点的限制，比如一个节点可以有多个实例，每个实例可以有多个Service。

GSD，ONS,VIP 这3个服务是在安装Clusterware的最后，执行VIPCA 时创建并登记到OCR中的。 而Database， Listener， Instance 和Service 是在各自的配置过程中自动或者手动登记到OCR中的。

 

  3). EVMD

     EVMD 这个进程负责发布CRS 产生的各种事件(Event). 这些Event可以通过2种方式发布给客户：ONS 和 Callout Script. 用户可以自定义回调脚本，放在特定的目录下，这样当有某些事件发生时，EVMD会自动扫描该目录，并调用用户的脚本，这种调用是通过racgevt进程来完成的。

EVMD 进程除了复杂发布事件之外，它还是CRSD 和CSSD 两个进程之间的桥梁。 CRS 和CSS 两个服务之前的通信就是通过EVMD 进程完成的。

 

  4). RACGIMON

     RACGIMON 这个进程负责检查数据库健康状态，负责Service的启动，停止，故障转移(Failover)。 这个进程会建立到数据库的持久连接，定期检查SGA中的特定信息，该信息由PMON 进程定时更新。

 

   5). OPROCD

OPROCD 这个进程也叫作 Process Monitor Daemon. 如果在非Linux 平台上，并且没有使用第三方的集群软件时，就会看到这个进程。 这个进程用来检查节点的Processor Hang(CPU 挂起), 如果调度时间超过1.5秒， 就会认为CPU 工作异常，会重启节点。 也就是说这个进程提供 "IO 隔离" 的功能。 从其在Windows 平台上的服务名： OraFnceService 也可以看出它的功能。 而在Linux 平台上， 是利用Hangcheck-timer 模块来实现"IO 隔离"的。

 

 

 

 

 

三类Resource

VIP - 虚拟IP地址(VirtualIP)

OCR - Oracle Cluster Registry(集群注册文件),记录每个节点的相关信息

Voting Disk - Establishes quorum (表决磁盘),仲裁机制用于仲裁多个节点向共享节点同时写的行为，这样做是为了避免发生冲突。

RAC的组件

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提供过了额外的进程，用来维护数据库

LMS - Gobal Cache Service Process 全局缓存服务进程

LMD - Global Enqueue Service Daemon 全局查询服务守护进程

LMON - Global Enqueue Service Monitor全局查询服务监视进程

LCK0 - Instance Enqueue Process 实例队列进程

RAC 下的IP

在Oracle RAC环境下，每个节点都会有多个IP地址，分别为Public/Private/Vip，这三个IP到底有啥区别呢？分别用在那些场合呢？来看看老外的回答。

1. private IP address is used only for internal clusteringprocessing (Cache Fusion)

私有IP用于心跳同步，这个对于用户层面，可以直接忽略，简单理解，这个Ip用来保证两台服务器同步数据用的私网IP。
2. VIP is used by database applications to enable fail over when one clusternode fails

虚拟IP用于客户端应用，以支持失效转移，通俗说就是一台挂了，另一台自动接管，客户端没有任何感觉。

这也是为什么要使用RAC的原因之一，另一个原因，我认为是负载均衡。
3. public IP adress is the normal IP address typically used by DBA and SA tomanage storage, system and database.

公有IP一般用于管理员，用来确保可以操作到正确的机器，我更愿意叫他真实IP。