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Oracle RAC集群体系结构完美解析
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Oracle 集群体系结构
Oracle RAC，全称是 Oracle Real Application Cluster，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 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。
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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，
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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。
1 Cluster 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。
2 Cluster 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。
3 Process 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。
4 Oracle 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。
5 Event 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
RAC 是一个具有共享缓存体系结构的集群数据库，它克服了传统的不共享和共享磁盘方法
的限制，为所有业务应用程序提供了一种具有可伸缩性和可用性的数据库解决方案，它一般
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