號(hào)碼攜帶集中管理系統(tǒng)的高可用技術(shù)應(yīng)用分析

　　我們以O(shè)RACLE的真正應(yīng)用集群（Real Application Cluster，RAC）軟件為例，介紹數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件的主要特點(diǎn)。

　?。?）共享磁盤

　　與Single-Instance Oracle的存儲(chǔ)方式最主要的不同之處在于RAC存儲(chǔ)必須將所有RAC中數(shù)據(jù)文件存放在共享設(shè)備中，以便訪問(wèn)相同Database的Instance能夠共享。同時(shí)，為了能夠使每個(gè)Instance能夠獨(dú)立操作，也為了系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)其他Instance能找到相關(guān)的操作痕跡，RAC數(shù)據(jù)庫(kù)與單實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上還存在以下不同：

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的SGA（系統(tǒng)全局區(qū)）。

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的Background Process。

　　（3）每一個(gè)Instance都有自己的Redo Logs。

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的Undo表空間。

　　RAC也不能使用傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的文件系統(tǒng)不支持多系統(tǒng)的并行掛載，必須將文件存儲(chǔ)在沒(méi)有任何文件系統(tǒng)的裸設(shè)備或是支持多系統(tǒng)并發(fā)訪問(wèn)的文件系統(tǒng)中。

　　RAC操作要求在所有Instance中對(duì)控制共享資源的訪問(wèn)進(jìn)行同步。RAC使用Global Resource Directory來(lái)記錄Cluster Database中資源的使用信息，Global Cache Service（GCS）和Global Enqueue Service（GES）管理GRD中的信息。每個(gè)Instance在進(jìn)行讀寫操作后，要由GCS或者GES按照嚴(yán)格的流程同步到其他Instance的Buffer中。

　?。?）緩存融合（Cache Fusion）

　　在RAC環(huán)境中，每個(gè)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)和后臺(tái)進(jìn)程都是相同的，它們看起來(lái)像單一系統(tǒng)的一樣。每個(gè)實(shí)例的SGA內(nèi)有一個(gè)緩沖區(qū)，使用Cache Fusion技術(shù)，每個(gè)實(shí)例就像使用單一緩存一樣使用集群實(shí)例的緩存來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)。Cache Fusion技術(shù)可以最大限度地降低磁盤I/O，優(yōu)化數(shù)據(jù)讀寫。節(jié)點(diǎn)之間會(huì)產(chǎn)生不小的網(wǎng)絡(luò)通信和CPU的開銷，因此雙節(jié)點(diǎn)RAC的性能不會(huì)是單節(jié)點(diǎn)性能的兩倍。

　　（3）透明應(yīng)用切換

　　當(dāng)RAC群集中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了故障，故障節(jié)點(diǎn)上所有保存在內(nèi)存中運(yùn)行的事務(wù)會(huì)丟失，Oracle將故障節(jié)點(diǎn)所擁有數(shù)據(jù)塊的控制權(quán)限重新轉(zhuǎn)交給正常節(jié)點(diǎn)，此過(guò)程稱為全局緩存服務(wù)重置。在全局緩存服務(wù)重置發(fā)生時(shí)，RAC中所有服務(wù)器都會(huì)被凍結(jié)，所有應(yīng)用程序?qū)⒈粧炱?，GCS將不會(huì)響應(yīng)群集中任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出的請(qǐng)求；重置后，Oracle讀取日志記錄，確定并鎖定需要恢復(fù)的頁(yè)面，并執(zhí)行回滾，此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)可用。

　　3.6 應(yīng)用軟件的系統(tǒng)恢復(fù)方案

　　即使我們采取了前面所有的措施，也需要考慮在前面方案失敗的情況下，即系統(tǒng)底層軟件或者硬件發(fā)生錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)重啟時(shí)的處理辦法。

　　系統(tǒng)在重啟前，系統(tǒng)中正在運(yùn)行的有若干個(gè)流程，每個(gè)流程都處于不同的狀態(tài)，應(yīng)用軟件的恢復(fù)方案就是要保證系統(tǒng)重啟后，這些狀態(tài)都能夠恢復(fù)并自動(dòng)運(yùn)行到結(jié)束狀態(tài)。為此，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，所有消息和流程的狀態(tài)都需要在修改的時(shí)候保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，而不能僅僅保存在內(nèi)存中，在System Recover的時(shí)候，需要檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中所有沒(méi)有到最終狀態(tài)的消息和流程并進(jìn)行后續(xù)處理。

　　CSMS在System Recover后實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

　?。?）恢復(fù)所有消息：恢復(fù)CSMS發(fā)出的消息，恢復(fù)CSMS收到的消息。

　?。?）恢復(fù)申請(qǐng)流程。

　?。?）恢復(fù)注銷流程。

　?。?）恢復(fù)停機(jī)相關(guān)流程。

　?。?）恢復(fù)審計(jì)流程。

　?。?）檢查當(dāng)天的生效廣播。

　?。?）檢查當(dāng)天的同步。

　　（8）檢查當(dāng)月的同步。

　　系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵就是要清楚每個(gè)流程的不同狀態(tài)，比如在消息的恢復(fù)中，對(duì)于從CSMS發(fā)送出去的NP消息，狀態(tài)包括：

　　●Init（初始）。

　　●Sending（發(fā)送中）：該消息已經(jīng)發(fā)送給SOA/LSMS，等待ACK。

　　●Wait Send（等待發(fā)送）：ACK超時(shí)重發(fā)。

　　●Sent（發(fā)送成功）：收到ACK信息。

　　●Complete（完成）：收到該NP消息（請(qǐng)求/指示）的回復(fù)（響應(yīng)/確認(rèn)），并已經(jīng)成功發(fā)送相應(yīng)的ACK。

　　對(duì)于CSMS接收到的NP消息，狀態(tài)包括：

　　●Init（初始）。

　　●Processing（處理中）：表示系統(tǒng)正在處理該NP消息，主要包括將該NP消息保存入系統(tǒng)，根據(jù)該NP消息的類型，選擇需要處理的方式。

　　●Processed（處理結(jié)束）：表示系統(tǒng)已經(jīng)處理結(jié)束該NP消息。

　　●Replying（正在發(fā)送回復(fù)消息）：系統(tǒng)將組織好的NP回復(fù)消息已經(jīng)發(fā)送到SOA/LSMS，該消息沒(méi)有收到ACK。

　　●Wait Reply（等待回復(fù)）：ACK超時(shí)等待重發(fā)。

　　●Complete（完成）：系統(tǒng)收到該消息的ACK信息。

　　對(duì)于系統(tǒng)的其他恢復(fù)流程，方法類似不再贅述。

　　3.7 磁盤陣列的RAID和磁帶庫(kù)備份方案

　　系統(tǒng)高可靠性最后的考慮就是存儲(chǔ)設(shè)備，以目前的技術(shù)而言，有效的存儲(chǔ)方案不僅可以保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全可靠，還能夠提高硬盤讀寫的速度，常用的技術(shù)就是RAID。

　　RAID技術(shù)按照級(jí)別可以分為RAID0，RAID1，RAID5等，不同級(jí)別RAID的存儲(chǔ)效率不同，當(dāng)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)能夠恢復(fù)的時(shí)間也不相同，具體技術(shù)可以參考相關(guān)技術(shù)文檔。

　　為了進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的保護(hù)功能，系統(tǒng)一般還會(huì)有其他介質(zhì)的備份方案，如磁帶庫(kù)備份。磁盤陣列的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則備份到磁帶庫(kù)上，一方面可以增加存儲(chǔ)設(shè)備的容量，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)又增加了一層保障。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　作為號(hào)碼攜帶集中管理系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一，高可用性具有十分重要的意義。因?yàn)楦?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/可用">可用性需要考慮到系統(tǒng)的各個(gè)層面，相對(duì)也比較復(fù)雜。尤其在各種新的IT技術(shù)層出不窮的今天，研究各種高可用性技術(shù)，選擇合適的高可用性技術(shù)方案，應(yīng)作為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)者和相關(guān)技術(shù)研究人員的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。本文僅作為拋磚引玉，對(duì)號(hào)碼攜帶集中管理系統(tǒng)的各種高可用技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和總結(jié)，相信這些高可用性技術(shù)對(duì)類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。