基于OracleRAC的校园网数据库集群系统设计与实现

吕元海　孙江辉　马龙

摘 要： 高校数据中心对各类异构的业务系统进行整合，实现了数据的共享与集成，为了保障数据的有效性和一致性，需要建立具有高性能、高可靠性的数据库集群系统。结合西安邮电大学校园网实例，分析了Oracle RAC的运行机制与关键技术，利用其Failover和Load Blance节点进行了部署和配置。经过实际运行，这种双机数据库集群模式运行状态稳定，能够有效解决高并发访问情况下的单点瓶颈问题。

关键词： Oracle RAC； 校园网； 数据库集群系统； 数据共享

中图分类号： TN711?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）04?0072?04

Abstract： The data sharing and integration were achieved by integration of various heterogeneous business systems of universities data centers. In order to guarantee the effectiveness and consistency of the data， the high performance and high reliability database cluster system needs to be established. In combination with the instance of campus network in Xian University of Posts & Telecommunications， the operational mechanism and key technology of Oracle RAC are analyzed， and deployed with its Failover and LoadBlance user nodes. The actual operation shows the running status of this dual?mechanism database cluster mode is stable， and single point bottleneck problem in case of high concurrent access can be effectively solved.

Keywords： Oracle RAC； campus network； database cluster system； data sharing

在构建高校数字化校园的过程中，首先考虑的就是将各个基础数据不同的异构信息系统进行融合，建立一个具有统一数据标准的数据中心，实现高效的数据交换与共享[1]。以西安邮电大学数据中心建设为例，随着中心机房软硬件基础环境的建设完成，为了节约硬件资源，便于统一管理，校内各二级学院和职能单位的业务系统将逐步迁移至中心虚拟化集群上。根据统计，当前校内各系统大多数采用了单机环境下的Oracle数据库，从提高数据的可用性、安全性和完整性方面考虑，需要一个完整的集群数据库管理方案。Oracle RAC作为当今最成熟的数据库集群技术，在学校经费有限的情况下，多台低端服务器即可实现故障容错和无缝切换，将硬件和软件错误造成的影响最小化[2?3]，一个数据库可实现对于多个信息系统Oracle实例的共享与实时访问，具有优越的可靠性、可用性和扩展性[4]。

1 Oracle RAC集群工作的原理与关键技术

1.1 工作原理

RAC可以充分利用服务器，是Oracle数据库中采用的一项新技术。在实时应用集群环境中，数据是共享存储的，每个节点对数据都有相同的访问权利，因此要求存储必须能够共同访问[5?6]，在Oracle RAC中，利用DLM（Distribute Lock Management）机制进行多节点的并发访问控制[7?8] ，可以提高事务的响应时间，保证数据能够被高效地访问。

1.2 关键技术

为了解决由于修改集群的配置信息后，节点间的集群配置信息不一致的问题，本文采用了Oracle RAC的OCR Disk技术；同时为了保证校园系统能够正常的运行，防止Oracle RAC出现“脑裂”问题，采用了Voting Disk技术。在TCP/IP协议栈超时时，其时间的阈值是由OS内核决定的，每个操作系统的阈值都是不相同的，为了解决TCP/IP协议栈超时的问题，引入VIP技术，以缩短捕获错误的时间。并且采用提高集群可用性的Failover技术[9?10]。

2 系统架构

2.1 硬件部分

RAC中各个节点之间是通过心跳网络来进行通信的，为了实现冗余，防止单点故障，各个交换机之间也需要做冗余[11]，保证各个节点之间通信的畅通。最终RAC将查询共享存储上的数据，从而完成上层应用的请求。

在数据中心Oracle RAC集群的建设中，该架构充分地体现出了高可用技术，有效地防止了单点故障问题的产生。

2.2 软件部分

软件部分主要包括集群软件，数据软件以及容错系统软件。本文主要使用的是Oracle Clusterware和Oracle ASM。Oracle RAC软件架构图如图2所示。

3 基于Oracle RAC集群部署的实现

3.1 服务器的准备工作

在服务器配置时，需要对双节点RAC集群的网络进行规划，每个节点都必须要有2块物理网卡，每个节点至少需要3个IP地址，即Public IP，VIP，Private IP，由于是Oracle 11gR2版本，在部署Oracle RAC集群系统时至少需要一个Scan IP，因此这里一共需要规划7个IP地址。

以西安邮电大学为例，根据西安邮电大学IP分配原则，Oracle RAC集群系统IP应该在192.168.240.1/24这个网段，现将IP分配如表1所示。

3.2 服务器的配置

3.3 用户节点的部署

在部署用户的节点时，需要考虑用户等价，也就是说，在Oracle环境中，用户的节点转移服务是不需要安全验证的，可以实现无缝转移。在同一个节点安装好Clusterware和database，然后数据库可以将本地目录自动地安装在远程目录中，无需用户经过密码认证。

为了方便Oracle数据库的管理以及考虑到数据库的安全性，因此对于数据库进行分级分权管理，不同的用户拥有不同的权限。以下主要建立了两个用户，Grid用户主要负责数据库集群的安装与管理；Oracle用户主要负责数据库本身的安装和管理。

3.4 部署Oracle Grid中遇到的问题

在上述工作准备好以后， 需要对ASM进行配置，首先需要安装ASM所需要的安装包。对ASM磁盘进行操纵的时候需要注意的是要格式化每个磁盘。Oracle Grid在安装过程中属于图形化安装，比较方便，但在安装过程中需要注意scan IP对应的域名必须在两个节点上都有解析，并且在这个端口必须是可用的，默认为1521，如图3所示。

接下来的对hostname和节点的虚拟IP都必须要有解析，并且设置ssh的通信。然后依次设置各个网卡的指向和ASM。最后在安装完成以后需要在每个节点运行orainstRoot.sh和root.sh两个脚本。安装完成图如图4所示。

安装过程中找不到ASM共享磁盘，如图5所示。

经过检查，发现此问题是由于oracleasmmlib库件不存在造成，因此要重新安装，在重新配置oracleasmm之后重启oracleasmm，再一次设置ASM的时候就会找到ASM共享磁盘，如图6所示。4 结 语

Oracle RAC是目前最为成熟的数据库集群技术，在容错性、负载均衡和高并发处理能力上都有良好的表现。结合高校校园网数据中心建设项目，构建了Oracle RAC双机集群与负载均衡方案，对于数据库实例提供了高可用性的保障机制，由于这种实例之间的切换是完全透明的，用户在访问数据库的过程中不需要进行干预，从而实现了校园网数据的安全可靠性，保证了数据库的高效运行。目前学校校园网数据中心仍在建设中，未来还会有更多异构业务系统进行整合。下一步工作将对现有的双机系统进行扩展，并在生产环境中对Oracle RAC集群系统开展数据挖掘与系统优化等方向的研究。

参考文献

[1] 胡昌文.基于Oracle数据库的MELINETSII双机RAC集群系统的设计与实现[J].图书馆学研究，2012（3）：32?36.

[2] 曲建峰，孙弈，徐汝兴，等.Oracle RAC集群技术在图书馆集成管理系统中的应用[J].现代图书情报技术，2012（z1）：133?138.

[3] 贾洪峰，梁涛，郭绍明.Oracle Database 11g RAC手册[M].2版.北京：清华大学出版社，2012.

[4] 李晓薇.基于Oracle数据库的双机集群系统的设计与实现[J].网络安全技术与应用，2014（5）：61?62.

[5] 谭优悠.Oracle数据库的双机集群系统的建设分析[J].通讯世界，2015（4）：64?65.

[6] 韩加军.Oracle数据库高用技术在业务支撑系统中的应用及实现[J].科技致富向导，2014（32）：211.

[7] 陈君芳.高可用集群系统在播出数据库中的实现[J].视听界：广播电视技术，2013（6）：18?20.

[8] 陈志敏.基于Linux平台的Oracle RAC集群系统的性能调整与优化研究[D].合肥：安徽大学，2011.

[9] 董金梅，原有进，郑建华.访问Oracle大对象数据的技术即实现[J].计算机应用研究，2005，22（1）：177?178.

[10] 马子彦，张勇敏.基于RAID的双机集群系统应用研究[J].计算机应用研究，2007，24（7）：92?93.

[11] 荣伟铭.Oracle RAC技术概述及应用 [J].中国科技信息，2008（6）：111?113.