Oracle RAC 技术方案
概述
Oracle RAC 是 Oracle 数据库企业版的一项核心高可用性技术，它允许多台服务器（节点）组成一个集群，同时访问同一个数据库，其核心优势在于消除单点故障、提供无缝的故障切换和实现水平扩展，从而构建一个高可用、高性能、可扩展的数据平台。
（图片来源网络，侵删）
本方案旨在为企业提供一个稳健、可扩展且高性能的 Oracle RAC 部署蓝图,以满足关键业务系统的连续性要求。
核心架构设计
一个典型的 RAC 环境由以下几个关键部分组成：
1 集群层
这是 RAC 的基础，负责管理集群中的所有节点,使其像一个单一的服务器系统。
- 集群件: 这是 RAC 的“大脑”，负责节点间的通信、成员管理、故障检测和资源管理，主要包括：
- Cluster Synchronization Services (CSS): 负责管理集群成员关系，确保只有一个实例在任何给定时间控制一个资源（如数据库）。
- Cluster Ready Services (CRS): 管理所有高可用资源，如 Virtual IP (VIP)、数据库实例、监听器等，当节点发生故障时，CRS 会在其他健康的节点上重启这些资源。
- Oracle High Availability Services (OHAS): 作为集群的起点,负责启动和管理所有集群进程。
- Cluster Health Monitor (CHM): 监控集群和数据库的健康状况。
2 存储层
存储层是所有节点共享的关键组件，其设计是 RAC 成功的基石。
（图片来源网络，侵删）
- 共享存储: 所有数据库文件（数据文件、控制文件、重做日志、归档日志等）必须存放在所有节点都能同时访问的存储上。
- 推荐技术:
- SAN (Storage Area Network): 使用光纤通道协议连接,提供高性能和高可靠性。
- NAS (Network Attached Storage): 使用 NFS 协议连接，成本相对较低，适用于非极端 I/O 场景。
- Oracle ASM (Automatic Storage Management): 强烈推荐，ASM 是 Oracle 专有的卷管理器和文件系统，专为数据库设计，它简化存储管理，提供条带化、镜像和快速故障切换等高级功能。
- 存储设计要点:
- 冗余: 存储自身必须具备高可用性，如 RAID 1+0 或 RAID 5/6，控制器冗余,电源冗余等。
- 性能: 根据业务 I/O 需求，配置合适的磁盘类型（SSD/HDD）、LUN 大小和数量。
- 多路径: 必须配置多路径软件（如 PowerPath, DM-Multipath），以确保在存储路径或 HBA 卡故障时，访问能自动切换,避免单点故障。
- 推荐技术:
3 网络层
网络是节点间通信和客户端连接的生命线。
- 私有网络 (Cluster Interconnect):
- 用途: 节点间同步缓存块（Global Cache Service, GCS）、管理信息和心跳检测。此网络的性能直接影响 RAC 的整体性能。
- 推荐配置: 使用独立、高带宽、低延迟的物理网卡，推荐 10GbE 或更高速率,避免使用公共网络。
- 协议: 传统的 UDP 协议，或性能更优的 RDS (Reliable Datagram Sockets) 协议。
- 公共网络:
- 用途: 客户端连接、数据库管理、备份等。
- 配置: 为每个节点配置至少两个物理网卡以实现冗余。
- VIP (Virtual IP): 每个节点一个，当节点故障时，VIP 会自动漂移到另一个健康节点上，客户端可以快速重新连接，无需等待 TCP 超时。
- SCAN (Single Client Access Name):
- 用途: 为所有客户端提供一个单一的数据库入口，SCAN 由 DNS 解析到 3 个 SCAN VIP，这些 VIP 在集群中负载均衡。
- 优势: 简化客户端配置,增加连接的灵活性和可扩展性。
4 节点层
运行 Oracle 数据库实例的服务器。
- 服务器配置:
- 硬件: 选择经过 Oracle 认证的服务器（如 Oracle Exadata, IBM Power, HP ProLiant, Dell PowerEdge）。
- CPU: 根据业务负载选择足够数量的核心。
- 内存: 为 SGA (System Global Area) 和操作系统预留足够内存,确保节点间内存大小一致。
- 操作系统: 选择经过认证的 Linux 发行版（如 Oracle Linux, Red Hat Enterprise Linux）或 Unix (如 AIX, Solaris)。
- Oracle 软件:
- Grid Infrastructure: 包含集群件和 ASM，是 RAC 的基础软件。
- Oracle Database: 包含 RAC 选项的数据库软件。
高可用与灾难恢复方案
1 高可用性
- 故障检测与自动恢复:
- 节点故障: 当一个节点宕机，CRS 会自动在该节点上停止所有资源（实例、监听器等），VIP 会立即漂移到其他健康节点，客户端连接会中断并快速重连到新节点，数据库实例在其他节点上继续运行,业务影响最小。
- 实例故障: 数据库实例在某个节点上异常崩溃，ASM 和 CRS 会自动在其他节点上重新启动该实例。
- 存储故障: ASM 的镜像功能可以自动在磁盘组中镜像数据，当一个磁盘故障时，ASM 会自动使用其镜像副本，数据库继续运行,无需人工干预。
- 网络故障: 多路径软件和 VIP 漂移机制可以处理网络路径故障。
2 灾难恢复
- Data Guard (物理 Standby):
- 方案: 在异地数据中心部署一个或多个备库，生产库（Primary）通过 Redo 传输服务将重做日志实时发送到备库，备库应用这些重做日志,保持与主库的数据同步。
- 优势: 提供数据级别的保护，可以实现快速、自动的故障切换,业务连续性级别高。
- 模式:
- 物理 Standby: 数据文件结构与主库完全一致,安全性最高。
- 逻辑 Standby: 可以打开并用于只读查询,灵活性更高。
- Active Data Guard:
这是 Data Guard 的高级选项，允许备库在应用重做日志的同时，以只读模式对外开放，分担主库的查询压力,实现读写分离。
性能优化策略
- 存储优化:
- 使用 ASM: 充分利用 ASM 的条带化和镜像功能，提升 I/O 性能和数据安全性。
- 热数据/冷数据分离: 将不同 I/O 特征的数据文件放置在不同的磁盘组中（使用 SSD 的磁盘组存放热数据，使用 HDD 的磁盘组存放冷数据和归档日志）。
- 网络优化:
- 优化 Interconnect: 确保私有网络带宽充足、延迟低，使用
crsctl check cluster interconnect命令监控网络性能，必要时启用 RDS 协议。 - 监控全局缓存服务: 关注
global cache cr get和global cache current get等等待事件，过高的等待意味着节点间通信频繁，可能需要优化 SQL 或调整 SGA 大小。
- 优化 Interconnect: 确保私有网络带宽充足、延迟低，使用
- SQL 与应用优化:
- 减少争用: 优化 SQL 语句，减少对同一数据块的并发访问,特别是对索引块的争用。
- 使用绑定变量: 避免 SQL 硬解析，减少 CPU 消耗和 library cache 争用。
- 应用层读写分离: 将报表、分析等查询导向 Data Guard 的备库。
- 内存优化:
- 合理配置 SGA: 根据物理内存大小，为 SGA 和操作系统预留足够内存，通常建议 SGA 占物理内存的 40%-70%。
- 使用大页: 减少内存页的数量,降低内存管理的开销。
实施与运维
1 实施步骤
- 规划与设计: 确定集群规模、节点配置、存储架构、网络拓扑。
- 硬件与系统准备: 采购服务器、存储和网络设备，安装并配置操作系统、多路径软件、网络和主机名。
- 安装 Grid Infrastructure: 在所有节点上安装 Grid Infrastructure 软件，并创建 ASM 磁
（图片来源网络，侵删）
