OA协同办公系统数据集群高可用性研究

摘  要：OA协同办公系统是互联网时代发展起来的一种自动化办公系统，但对可靠性、安全性、可扩展性的要求也越来越高，构建起具有高可用性集群数据库的OA协同办公系统可较好地满足上述要求。首先，概述了集群系统，其次，分析了OA协同办公系统架构及集群工作原理，并且剖析了Oracle RAC软硬件架构，同时，针对基于Oracle RAC集群部署的实现进行了深入的探讨，并发测试结果表明：OA协同办公系统均处于稳定运行状态，可较好地解决高并发访问下的单点瓶颈问题，取得了较佳的集群性能效果，值得推广应用。

关键词：OA协同办公系统；数据集群；高可用性

中图分类号：TP311.1   文献标识码：A   文章编号：2096-4706（2023）16-0143-05

Research on High Availability of Data Cluster in OA Collaborative Office System

WANG Hui

（Modern Educational Technology Center， Guangdong Polytechnic of Science and Technology， Zhuhai  519090， China）

Abstract： OA collaborative office system is an automated office system developed in the internet era， but it has increasingly high requirements for reliability， security and scalability. The construction of OA collaborative office system with high availability cluster database can better meet the above requirements. Firstly， the cluster system is outlined. Secondly， the architecture of OA cooperative office system and the working principle of cluster are analyzed， and the software and hardware architecture of Oracle RAC is analyzed. At the same time， the realization of cluster deployment based on Oracle RAC is discussed in depth. The results of concurrent test show that OA cooperative office systems are all in stable running state， which can better solve the single point bottleneck problem under high concurrent access， and achieve better cluster performance effect， worthy of popularization and application.

Keywords： OA collaborative office system; data cluster; high availability

0  引  言

OA协同办公系统是互联网时代发展起来的一种自动化办公系统，依托软件平台架构与计算机网络技术来将领导决策、辅助办公、协同工作、文件发布等功能集为一体。办公人员只要登录OA协同办公系统即可及时获取各项事宜，兼具动态短信提醒、待办事宜提醒功能。企事业单位的下设单位可通过OA协同办公系统来接收通知、文件等资料，也可通过OA协同办公系统来进行高效的资源共享、交流沟通、协同作业[1]。OA协同办公系统实现了数字化办公，既可对企事业单位现有的管理组织结构进行优化调整，又可提高办公效率及决策效能，已经成为企事业单位信息化建设的重要组成部分。

随着互联网技术的迅猛发展，企事业单位的用户数量及业务数据量均逐年呈现出大幅度上升的趋势，传统单一的关系型数据库已经难以满足工作需要，且无法保障数据安全；为了便于企事业单位与各个下设单位实现高效的数据交互，搭建数据库集群已是必然之势。当前，数据集群技术日趋成熟，OA 协同办公系统对可靠性、安全性、可扩展性的要求也越来越高，构建起具有高可用性集群数据库的OA协同办公系统可较好地满足上述要求。有鉴于此，本课题对OA协同办公系统数据集群高可用性进行研究。

1  集群系统概述

集群由多个处于高速网络互连状态的计算机构建而成，但又如同一个单独集成的计算资源来协同实现预定目标，属于分布式处理系统或并行式处理系统。集群系统既可做到单一系统映像，让系统内全部的内核资源、物理资源均处于可见状态，又可让系统内的全部节点均可对其进行访问。操作者无须知晓在哪个节点上运行应用程序，也不用知道资源的物理位置，既可让系统管理得到简化处理，又可让系统的性能得到增强。

1.1  高可用性集群

基于应用目标的不同，集群系统可分为2大类，分别是高性能集群（HP）与高可用性集群 （HA）。有学者[2]提出：高性能集群可对大量计算进行及时响应，通常会用于处理分子模拟、气象云图等相对复杂的计算问题。高可用性集群的應用目标在于减少服务器中断时间，以此来达到故障屏蔽之效用，具有很高的容错性、可靠性与可管理性。有学者[3]认为：高性能集群系统若在运行过程中有某台服务器突发故障而不能正常服务，那么其应用则由预设的接管服务器来自动接管，并且还可继续为用户提供服务，伸缩性极为优秀。有学者[4]将高性能集群应用于数据报送系统，显著地提高了办公效率，应用效果较佳，有学者[5]针对带有地理坐标信息的遥感影像存储系统，应用了高性能集群系统，数据访问速度大幅度提升。

1.2  高可用性集群的工作方式

高可用性集群的工作方式呈现出多元化的特点，若高可用性集群为双节点，那么则以主/主、主/从为典型。

1.2.1  主/主（Active/Active）

双节点集群既可对对方运行状态进行实时监控，又可独立运行各自的应用，若一台主机出现宕机现象，那么另一台主机就会在第一时间内对其所有的工作进行接管。“主/主”工作方式可对硬件资源进行有效利用，通常都会要求各节点的处理性能相似，且在故障转移后，全部服务内容均处于可用状态[5]。

1.2.2  主/从（Active/Standby）

“主/从”工作方式为：主机处于工作状态，从机则处于监控准备状况。一旦主机出现宕机现象，那么从机就会在第一时间内对主机的全部工作进行接管，由Active切换到Standby；待主机从故障状态转变为正常状态之后，用户可通过手动/自动方式来重新切换，或者也可自行选择不切换[6]。

2  OA 协同办公系统架构及集群工作原理

2.1  OA 协同办公系统整体架构

OA协同办公系统整体架构如图1所示，OA Web全部应用均部署于虚拟机中，共有4台虚拟机、1台主机、3台从机，采取“主/从”工作方式。所有的访问工作通过负载均衡设备分发给各个虚拟机，虚拟机又可利用虚拟交换机来对OA M1虚拟机、OA全文检索虚拟机、OA UC虚拟机进行访问。

2.2  Oracle RAC 集群工作原理

虽然数据库集群技术较为多样，但学界和业界都公认Oracle RAC是应用最成熟的数据库集群技术[7，8]，Oracle RAC通常是由2台及以上共享存储设备、同构计算机所组成，数据库处理能力极其强大，能够为企事业单位搭建起低成本、高性能的應用平台，且兼容全部类型的应用系统，具有高可用性，可确保业务实现7×24小时不间断运行[9]。无论是分析型应用，还是业务处理型应用，均可对相同的存储资源、服务器进行共享，若发生磁盘故障或服务器故障，系统会在第一时间内对发生故障功能进行自动接管，更为重要的是，这些功能对所有的前端用户均是透明的。当然，若前端用户需对其他组件的配置情况进行改变或者增加/减少服务器，均不会对应用系统造成不良影响。

Oracle数据库应用了一种全新技术——服务器可被RAC充分利用，所有的数据在实时应用集群环境中均可存储、共享，且每个节点对数据的访问权力均处于平等地位。Oracle RAC通过DLM（分布式锁管理）机制来控制多节点的并发访问，既可实现高效访问所有数据，又可提升事务的响应效率[10]。

2.3  关键技术

在对数据集群的配置信息进行修改之后，不同节点间的集群配置信息会出现不一致的情况，为了妥善解决这一问题，本文应用了Oracle RAC的OCR Disk技术；与此同时，为了确保OA协同办公系统实现有序、稳定运行，避免Oracle RAC出现“脑裂”，本课题应用了Voting Disk技术。此外，若TCP/IP协议栈出现超时的情况，OS内核可对时间阈值的大小产生较大影响，而每个操作系统所对应的阈值存在着一定的差异，本文应用了VIP技术与Failover技术，既可增强数据集群的高可用性，又可最大限度地减少捕获错误的时间。

当前，高可用性集群平台主要是WindowsNT平台、Linux系统、第三方软件系统平台，其对比情况如表1所示。结合OA协同办公系统的要求，虚拟化部分采用vMware vSphere ESXi；数据库和应用采用Red Hat Enterprise Linux 5以上，Windows Server 2008以上。

3  OracleRAC软硬件架构

3.1  硬件部分

Oracle RAC中各个节点之间的通信是依托心跳网络来实现的，为了避免出现单点故障、实现冗余，各个交换机之间也需做冗余，以此来确保各个节点之间能够实现顺畅通信；共享存储上的数据信息可通过Oracle RAC来查询，以此来响应上层应用的请求。Oracle RAC硬件架构如图2所示，较好地展现出了高可用技术。

3.2  软件部分

软件部分通常是由容错系统软件、数据软件、集群软件来组成，本文采用Oracle ASM与 Oracle Clusterware，软件架构图如图3所示。

4  基于Oracle RAC集群部署的实现

4.1  服务器的准备工作

4.1.1  IP地址分配

在配置服务器的过程中，需系统性规划OA协同办公系统数据集群的网络。每个节点均需有2块物理网卡，每个节点所对应的IP地址至少要达到3个及以上，分别是Private IP、VIP与Public IP。按照市面上现行的Oracle版本，在对Oracle RAC集群系统进行部署时，还需有Scan IP，数量为1个及以上。以双节点Oracle RAC集群系统为例，IP地址至少要有7个。

妥善规划IP地址，已经成为了网络设计中的重要组成部分，也会对网络的扩展与管理，以及网络资源的利用率造成较大的影响，需慎重对待，确保可实现均匀化分布业务流量、且可有效分配网络内地址。IP地址的分配原则为：第一，为了提高IP地址的利用率，需应用变长掩码技术（VLSM技术）来科学分配IP地址；各地的地址段需基于业务量的大小来妥善分配。第二，每个业务所分配的IP地址空间最好连续，与此同时，相同的功能、相同的业务也建议最好分配连续的IP地址空间，便于实现安全控制及路由聚合。第三，IP地址规划需与网络的流量规划、路由协议规划、网络层次规划等结合在一起考虑，规划方式应该是自顶向下。第四，可有效利用无类别域间路由（CIDR）技术，既可提高路由器路由的收敛速度，又可缩小路由器路由表信息。第五，无论是IP地址的划分，还是IP地址的规划，均要立足于云平台的发展，既要符合当前OA协同办公系统对IP地址的需求，又要综合考虑OA协同办公系统未来的业务发展，有针对性地预留相应的IP地址段。

4.1.2  VLAN分配

为了切实增强网络的可靠性，将单个局域网的规模控制在一定程度，可应用VLAN技术来分割网络，本系统采用IEEE 802.1Q技术。具体划分原则为：第一，交换机的VLAN端口需做到连续化；第二，同一VLAN内最好为相同的业务，若业务功能有所差异，可应用不同VLAN号码；第三，每个VLAN都会相应的网段地址与之对应，但每个VLAN的主机不得多于一个C类地址空间的数量。

4.2  服务器的配置

1）基于IP地址分配原则来对各个节点进行有效的分配，具体如图4所示。

2）Oracle所需环境包的脚本如图5所示。

4.3  用户节点的部署

在对用户节点进行部署时，需对用户等价进行考虑。换而言之，在Oracle数据库中，不同节点之间的转移服务可做到“无缝式”，无须安全验证。在同一节点，将database与Clusterware安装之后，Oracle数据库就可自动在无须密码认证的情况下在远程目录中安装本地目录。为了提高数据信息的安全性，可分级分权管理Oracle数据库，也会按照用户的身份来分配相应的权限。建议可构建Oracle用户与Grid用户，其中，前者侧重于安装、管理数据库，后者侧重于安装、管理数据库集群。

4.4  部署Oracle Grid所遇问题

完成前述工作之后，需及时配备ASM。第一，需对ASM的安装包进行安装，虽然安装易于完成，但需要确保scan IP所对应的域名在每个节点上均有解析，且在这个端口处于可用状态。第二，解析节点的虚拟IP与hostname，并且对每个物理网卡的ASM与指向进行逐一設置；待完成安装之后，还需运行root.sh脚本与orainstRoot.sh脚本。第三，格式化ASM磁盘，但有时又会出现ASM共享磁盘搜索不到的情况，此类问题的主要原因为：oracleasmmlib库件不存在，建议可通过重新安装的方式来解决，同时还需对残留的目录结构进行彻底清除。

4.5  压力测试

利用性能测试工具Loadrunner来对OA协同办公系统进行压力测试，添加录制好的某一个场景脚本，分别加载200/500/1 000/2 000个虚拟用户来进行并发测试，压力测试具体参数如表2所示。通过多次并发测试，OA协同办公系统均处于稳定运行状态，可较好地解决高并发访问下的单点瓶颈问题，取得了较佳的集群性能效果，值得推广应用。

5  结  论

Oracle RAC在高并发性业务处理、负载均衡性与容错性等方面均能表现优异，结合OA协同办公系统的特点，构建起Oracle RAC数据集群与负载均衡方案，可为其高可用性打下坚实基础，用户对数据库进行访问时不存在着任何的干预行为，确保数据库可实现安全、高效运行。当然，OA协同办公系统还处于动态发展阶段，必然还会有更多的异构业务系统陆续整合其中，后续还需对扩展数据集群系统，并且还需对数据集群系统进行优化与调整。

参考文献：

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

[2] 段源源.OA系统在大型国有煤炭企业中的应用——以太原煤气化集团公司为例 [J].山西科技，2017，32（4）：134-136.

[3]王元凤.网络时代企业管理信息化问题探索[J].太原城市职业技术学院学报，2015（1）：159-160.

[4] DAN B，BOYEN X. Efficient selective identity-based encryption without random oracles [J].Journal of Cryptology，2019，24（4）：659-693.

[5] 王世亮.面向遥感影像的元数据集群设计与实现 [D].成都：电子科技大学，2022.

[6] HE D，KUMAR N，ZEADALLYS，et al. Efficient and privacy-preserving data aggregation scheme for smart grid against internal adversaries [J].IEEE Transactions on Smart Grid，2017，8（5）：2411-2419.

[7] 吴晓玲，邱珍珍.基于云存储架构的分布式大数据安全容错存储算法 [J].中国电子科学研究院学报，2018，13（6）：720-724.

[8] 潘佳艺，王芳，杨静怡，等.异构Hadoop集群下的负载自适应反馈调度策略 [J].计算机工程与科学，2017，39（3）：413-423.

[9] 王晓妮.移动OA系统在高校信息化建设中的应用与实践 [J].办公自动化，2016，21（15）：52-53+34.

[10] WANGY J，DING Y，WU Q H，et al. Privacy-preserving cloud-based road condition monitoring with source authentication in VANETs [J].IEEE Transactions on Information Forensics and Security，2019，14（7） ：1779-1790.

作者简介：王慧（1986.08—），女，汉族，山东菏泽人，助理研究员，本科，研究方向：计算机应用。