Oracle系列：Oracle RAC集群体系结构

一、Oracle集群体系结构OracleRAC，全称是OracleRealApplicationCluster，即真正的应用集群，是oracle提供的一个并行集群系统，整个集群系统由OracleClusterware

一、 Oracle集群体系结构

Oracle RAC，全称是Oracle Real Application Cluster，即真正的应用集群，虚拟主机，是oracle提供的一个并行集群系统，整个集群系统由Oracle Clusterware （集群就绪软件）和 Real Application Clusters（RAC)两大部分组成。

oracle RAC的实质是位于不同操作系统的Oracle实例节点同时访问同一个Oracle数据库，每个节点间通过私有网络进行通信，互相监控节点的运行状态，oracle数据库所有的数据文件、联机日志文件、控制文件等均放在集群的共享存储设备上，而共享存储设备可以是RAW、ASM、OCFS2等，所有集群节点可以同时读写共享存储。Oracle RAC的基本拓扑结构如下所示：

由拓扑结构可知：

一个Oracle Rac数据库有多个服务器节点组成，每个服务器节点上都有自己独立的OS、ClusterWare、oracle Rac数据库程序等，并且每个节点都有自己的网络监听器。ClusterWare是一个集群软件，主要用于集群系统管理，oracle Rac数据库程序用于提供oracle实例进程，以供客户端访问集群系统，监听服务主要用于监控自己的网络端口信息，所有的服务和程序通过操作系统都去访问一个共享存储，最终完成数据的读写。共享存储的实现方式有很多种，可以通过使用自动存储管理（ASM）、Oracle集群文件系统（OCFS）、裸设备（Raw）、网络区域存储（NAS）等来保证整个集群系统数据的一致性。

从Oracle10g起，Oracle提供了自己的集群软件，即Oracle clusterware，它通过CRS（即Cluster Ready Services）来实现，这个软件是安装oracle rac的前提，也是RAC环境稳定运行的基础，在oracle10g之前的版本，安装RAC时必须借助与第三方的集群软件，而在oracle10g以后，安装oracle rac时，可以用oracle自带的集群软件，也可以使用经过RAC认证的第三方集群软件来代替。

从oracle的运行机制来说，集群中每台服务器就是一个oracle实例，多个oracle实例对应同一个oracle数据库，组成了oracle数据库集群。请看下图：

从图中可以看出，运行在两个节点上的数据库实例访问同一个RAC数据库，并且两个节点的本地磁盘仅用来存放oracle安装程序和ClusterWare软件，而在共享存储上，存放了oracle的数据文件、控制文件、联机日志文件、归档日志文件等，这是安装oracle Rac时的一种数据存储分配方式，其实，RAC提供了多种数据存储方式，这个将在下面进行独立介绍。

二、 Oracle Clusterware体系结构与进程介绍

2.1、Oracle Clusterware 简介

Cluster Ready Services，简称CRS，是oracle开发的一个集群软件，与其它集群软件类似，CRS主要完成集群成员管理、心跳监控、故障切换等功能，CRS要求每个集群节点的操作系统必须相同，这样，通过CRS将多个节点的操作系统绑定到了一起，客户端对集群的访问，就像访问一台服务器一样。

CRS主要有两个集群套件组成，分别是voting disk和Oracle Cluster Registry。

voting disk，即为表决磁盘，集群中每个节点定期评估自身的健康情况，然后会把它的状态信息放入到表决磁盘上。并且节点间也会互相查看其运行状态，并把信息传递给其他节点进而写入表决磁盘。当集群节点发生故障时，还可以通过表决磁盘进行投票仲裁等，因此，表决磁盘必须放在共享存储设备上。以保证每个节点都能访问到。表决磁盘可以是一个裸磁盘分区，也可以是一个独立的文件。由于它仅记录节点运行信息，磁盘大小一般在10-20M左右即可。

Oracle Cluster Registry，简称OCR，即集群注册服务，OCR主要用于记录RAC中集群和数据库的配置信息。这些信息包括了集群节点的列表、集群数据库实例到节点的映射以及CRS应用程序资源信息。

CRS使用两种心跳设备来验证节点成员的状态，保证集群的完整性:一个是表决磁盘，集群同步服务进程每隔几秒钟都会向表决磁盘写入一条心跳信息，集群通过表决磁盘即可验证节点的状态，如果某个节点在指定的最大时间段内没有向表决磁盘写入信息，集群就认为此节点失效了，进而执行故障切换。另一个心跳是节点间私有以太网的心跳，通过这个心跳机制可以判断节点间是否出现了网络故障。两种心跳机制的结合，有效的增加了集群的可靠性。

另外，CRS建议用于内部通讯的私有以太网心跳必须与用于RAC节点间通讯的网络分开，也就是不能在同一网络中，如果RAC节点间通讯的网络与私有以太网心跳在同一个网络内，那么，必须保证该网络不能被非集群系统的节点访问到。

2.2、Oracle Clusterware 进程介绍

Oracle Clusterware 通过Cluster Ready Services来完成集群功能，CRS包含了一组相互协作的后台进程，下面详细介绍下CRS中几个很重要的后台进程。

1Cluster Synchronization Services

简称CSS，用于管理与协调集群中各节点的关系，并用于节点间通信，当节点在加入或离开集群时，都由css进行通知集群。CSS在集群中对应的后台进程为CSSD，该进程由oracle用户运行和管理。当节点发生故障时，cssd会自动重启操作系统。

2Cluster Ready Services

简称CRS，是管理群集内高可用操作的主要程序，在集群中CRS管理所有资源，包括数据库、服务、实例、vip地址、监听器、应用进程等，CRS在集群中对应的后台进程为CRSD，该进程可以对集群资源进行启动、停止、监视和容错等操作，正常状态下，CRSD监控节点各种资源，当某个资源发生异常时，自动重启或者切换该资源。

3Process Monitor Daemon

简称OPROCD，此进程被锁定在内存中，用于监控集群及提供I/O防护（I/O fencing）。OPROCD运行在每个节点上，且定期执行健康检测，如果在超过它所希望的间隔内，仍然不能和某个节点通信，那么，OPROCD将会重置处理器及重启节点。一个OPROCD故障也将导致Clusterware重启节点。

4Oracle Notification Service

简称ONS，即oracle通告服务，主要用于发布和订阅Fast Application Notification事件。

5Event Management

简称EVM，是一个事件检测的后台进程，由oracle用户运行和管理。

三、 RAC数据库体系机构与进程

3.1、RAC简介