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利用Oracle RAC（Real Application Clusters）实现高可用性

利用Oracle RAC（Real Application Clusters）实现高可用性

引言

大家好，欢迎来到今天的讲座！今天我们要聊聊如何利用Oracle RAC（Real Application Clusters）来实现高可用性。RAC是Oracle数据库的一个重要特性，它允许多个实例同时访问同一个数据库，从而提高系统的可用性和性能。听起来很复杂？别担心，我会尽量用轻松诙谐的语言，结合一些代码和表格，帮助你理解这个强大的工具。

什么是高可用性？

在我们深入探讨RAC之前，先来简单了解一下“高可用性”是什么。高可用性（High Availability, HA）是指系统能够长时间稳定运行，尽可能减少停机时间。对于企业来说，数据库的高可用性至关重要，因为任何停机都可能导致业务中断、数据丢失，甚至客户流失。

什么是Oracle RAC？

Oracle RAC是一种多实例架构，允许多个数据库实例同时访问同一个共享存储中的数据库。每个实例可以运行在不同的服务器上，形成一个集群。通过这种方式，RAC可以在硬件故障、软件故障或网络故障的情况下，自动将工作负载转移到其他健康的节点上，从而确保数据库的持续可用性。

RAC的工作原理

RAC的核心思想是“共享一切”（Shared Everything）。所有节点共享同一份数据文件、控制文件、重做日志等资源。为了保证多个实例之间的协调工作，RAC引入了两个关键组件：

  1. Clusterware：负责管理集群中的节点，监控节点的健康状态，并在节点发生故障时进行自动恢复。
  2. Global Cache Service (GCS)：负责管理缓存一致性，确保多个实例之间的数据块不会冲突。GCS会跟踪每个数据块的状态，并在需要时将数据块从一个实例传输到另一个实例。

RAC的优势

  • 高可用性：即使某个节点发生故障，其他节点仍然可以继续提供服务，确保业务不中断。
  • 负载均衡：可以通过配置多个实例来分担查询和事务处理的负载，提高系统的整体性能。
  • 可扩展性：可以根据业务需求轻松添加或移除节点，动态调整系统的容量。

RAC的挑战

虽然RAC带来了许多好处，但它也有一些挑战：

  • 复杂性：RAC的配置和管理相对复杂，尤其是在大型环境中，可能需要专业的DBA团队来维护。
  • 成本：RAC需要额外的硬件资源（如SAN存储、多台服务器）和许可证费用，因此部署成本较高。
  • 性能开销：由于多个实例共享同一份数据，可能会出现争用资源的情况，导致性能下降。不过，通过合理的配置和优化，这些问题是可以解决的。

RAC的安装与配置

接下来，我们来看看如何安装和配置RAC。为了简化说明，假设我们有一个两节点的RAC环境，分别命名为node1和node2。我们将使用Oracle Grid Infrastructure for a Cluster来安装Clusterware和Oracle RAC。

1. 安装Oracle Grid Infrastructure

首先，我们需要在所有节点上安装Oracle Grid Infrastructure。这是RAC的基础，提供了集群管理和存储管理的功能。

# 在所有节点上执行以下命令
$ cd /path/to/oracle/grid/installer
$ ./runInstaller -ignorePrereq -silent 
    ORACLE_HOME=/u01/app/19.0.0/grid 
    INVENTORY_LOCATION=/u01/app/oraInventory 
    CLUSTER_NODES="node1,node2" 
    CRSCONFIG_OPT=true

安装完成后，Grid Infrastructure会自动配置Clusterware和ASM（Automatic Storage Management），后者用于管理共享存储。

2. 安装Oracle Database Software

接下来，我们需要安装Oracle数据库软件。这一步骤与单实例数据库的安装类似，但需要注意的是，我们需要为RAC环境选择“Real Application Clusters database installation”选项。

# 在所有节点上执行以下命令
$ cd /path/to/oracle/database/installer
$ ./runInstaller -ignorePrereq -silent 
    ORACLE_HOME=/u01/app/19.0.0/dbhome_1 
    INVENTORY_LOCATION=/u01/app/oraInventory 
    CLUSTER_NODES="node1,node2" 
    DATABASE_TYPE=SIHA

3. 创建RAC数据库

安装完数据库软件后，我们可以使用dbca（Database Configuration Assistant）来创建RAC数据库。

# 在任意一个节点上执行以下命令
$ dbca -silent 
    -createDatabase 
    -templateName General_Purpose.dbc 
    -gdbname racdb 
    -sid racdb 
    -responseFile NOFILE 
    -characterSet AL32UTF8 
    -totalMemory 4096 
    -emConfiguration NONE 
    -storageType ASM 
    -diskGroup DATA 
    -recoveryGroupName FRA 
    -nodeinfo node1,node2 
    -databaseConfigType RAC 
    -initParams cluster_database=true

4. 验证RAC环境

安装完成后，我们可以通过以下命令验证RAC环境是否正常工作。

# 检查Clusterware状态
$ crsctl check cluster

# 检查数据库实例状态
$ srvctl status database -d racdb

# 检查监听器状态
$ lsnrctl status LISTENER_RACDB

如果一切正常，你应该看到类似以下的输出：

CRS-4537: Cluster Ready Services is online
CRS-4529: Cluster Synchronization Services is online
CRS-4533: Event Manager is online

Instance "racdb1" is running on node node1
Instance "racdb2" is running on node node2

LSNRCTL for Linux: Version 19.0.0.0.0 - Production on 01-OCT-2023 10:00:00

Connecting to (DESCRIPTION=(ADDRESS=(PROTOCOL=TCP)(HOST=node1-vip)(PORT=1521)))
STATUS of the LISTENER
------------------------
Alias                     LISTENER_RACDB
Version                   TNSLSNR for Linux: Version 19.0.0.0.0 - Production
Start Date                01-OCT-2023 09:00:00
Uptime                    0 days 1 hr. 0 min. 0 sec
Trace Level               off
Security                  ON: Local OS Authentication
SNMP                      OFF
Listener Parameter File   /u01/app/19.0.0/grid/network/admin/listener.ora
Listener Log File         /u01/app/grid/diag/tnslsnr/node1/listener_racdb/alert/log.xml
Listening Endpoints Summary...
  (DESCRIPTION=(ADDRESS=(PROTOCOL=tcp)(HOST=node1-vip)(PORT=1521)))
  (DESCRIPTION=(ADDRESS=(PROTOCOL=ipc)(KEY=LISTENER_RACDB)))
Services Summary...
Service "racdb" has 2 instance(s).
  Instance "racdb1", status READY, has 1 handler(s) for this service...
  Instance "racdb2", status READY, has 1 handler(s) for this service...
The command completed successfully

RAC的故障切换与负载均衡

RAC的最大优势之一是其能够在节点故障时自动进行故障切换。当某个节点发生故障时，Clusterware会检测到该节点的不可用，并将该节点上的数据库实例关闭。与此同时，其他节点上的实例将继续提供服务，确保应用程序不受影响。

此外，RAC还支持负载均衡。通过配置多个实例，RAC可以将查询和事务处理的负载分散到不同的节点上，从而提高系统的整体性能。你可以使用srvctl命令来管理负载均衡策略。

# 启用负载均衡
$ srvctl modify service -d racdb -s myservice -p TAF_POLICY=BASIC -q TRUE

# 检查负载均衡状态
$ srvctl status service -d racdb -s myservice

RAC的性能调优

虽然RAC提供了高可用性和负载均衡，但在某些情况下，性能可能会受到影响。为了确保RAC环境的最佳性能，建议采取以下措施：

  1. 合理配置GCS参数：GCS负责管理缓存一致性，因此它的配置对性能有很大影响。你可以通过调整GC_FILES_TO_LOCKS、GC_BUFFER_LOCKS等参数来优化GCS的性能。

  2. 使用绑定变量：在SQL查询中使用绑定变量可以减少硬解析的次数，从而提高查询性能。硬解析会导致GCS频繁传输数据块，增加网络开销。

  3. 优化网络配置：RAC依赖于高速网络来传输数据块和协调实例之间的通信。确保使用低延迟、高带宽的网络设备，并启用Jumbo Frames以提高网络性能。

  4. 监控和调优：使用Oracle Enterprise Manager或AWR（Automatic Workload Repository）报告来监控RAC环境的性能。根据监控结果，调整相关的参数和配置。

结语

通过今天的讲座，我们了解了Oracle RAC的基本概念、工作原理以及如何安装和配置RAC环境。RAC不仅提供了高可用性，还能通过负载均衡提高系统的性能。当然，RAC的复杂性也不容忽视，因此在实际部署中，建议结合具体的业务需求和技术条件，权衡利弊，做出最佳的选择。

如果你有任何问题或想法，欢迎在评论区留言！希望今天的讲座对你有所帮助，谢谢大家！

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