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一文詳解Oracle中RAC的用法

更新時間：2023年06月15日 11:51:06 作者：機器學(xué)習(xí)Zero

Oracle RAC（Oracle Real Application Server， Cluster）是一種分布式數(shù)據(jù)庫解決方案，本文就將詳細給大家介紹一下Oracle RAC的知識點及用法，感興趣的同學(xué)可以參考閱讀

1. Oracle RAC介紹

1.1 基本概念

Oracle RAC（Oracle Real Application Server Cluster）是一種分布式數(shù)據(jù)庫解決方案，它允許多個Oracle數(shù)據(jù)庫實例在多臺服務(wù)器上共享同一個數(shù)據(jù)庫存儲空間，并通過集群來保證高可用性和容錯性。簡單來說，RAC就是將多個數(shù)據(jù)庫實例連接起來，形成一個“集群”，可以在任何節(jié)點上訪問到完整的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。

Oracle RAC由多個數(shù)據(jù)庫實例組成，其中每個實例都運行在不同的服務(wù)器節(jié)點上。節(jié)點之間通過網(wǎng)絡(luò)通信，每個實例都可以訪問數(shù)據(jù)文件、控制文件、歸檔日志和參數(shù)文件等共享資源。在RAC架構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序是分離的，應(yīng)用程序只需要連接到任何一個數(shù)據(jù)庫實例即可，當(dāng)有節(jié)點故障時，連接會自動定向到其他節(jié)點上。

1.2 Oracle RAC應(yīng)用場景

Oracle RAC被廣泛用于大型、高性能的企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)中，如在線交易處理、數(shù)據(jù)倉庫和業(yè)務(wù)智能分析等。

（1）交易處理
在交易處理系統(tǒng)中，Oracle RAC可以提供高可用性、負載均衡和性能優(yōu)化的支持。采用Oracle RAC可以避免因單點故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)不可用或性能下降，保障了在線交易系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

（2）數(shù)據(jù)倉庫
在數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)中，Oracle RAC可以提供強大的查詢優(yōu)化功能，以滿足業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)智能分析的需求。同時，Oracle RAC還支持在線報表生成和實時數(shù)據(jù)分析，可以大大提升業(yè)務(wù)決策的速度和準確性。

（3）業(yè)務(wù)智能分析
Oracle RAC還廣泛應(yīng)用于業(yè)務(wù)智能分析系統(tǒng)中，以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)量、復(fù)雜查詢和多維分析等業(yè)務(wù)需求。通過引入Oracle RAC，可以有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和并行處理能力，以滿足業(yè)務(wù)對實時性和可靠性的需求。

1.3 Oracle RAC的優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點

高可用性：Oracle RAC 具有高可用性，因為它可以在多個節(jié)點上運行數(shù)據(jù)庫實例。如果一個節(jié)點出現(xiàn)故障，其他節(jié)點可以自動接管其職責(zé)，從而避免了單點故障。
高容錯性：Oracle RAC提供故障檢測和自動恢復(fù)技術(shù)，在節(jié)點故障、網(wǎng)絡(luò)故障以及存儲設(shè)備故障等情況下，自動地協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)庫實例之間的交互。Oracle RAC 具有故障轉(zhuǎn)移功能，因為它可以自動將客戶端請求路由到可用的節(jié)點上。這可以確保系統(tǒng)的連續(xù)性和可用性，從而避免了業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險。
可擴展性：Oracle RAC 具有可擴展性，因為它可以通過增加節(jié)點來擴展性能，以滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求。Oracle RAC提供在線擴展的功能，可在不中斷服務(wù)的情況下添加或刪除節(jié)點。
負載均衡：Oracle RAC 具有負載均衡功能，因為它可以將客戶端請求路由到可用的節(jié)點上。這可以確保每個節(jié)點都能充分利用其資源，從而提高性能和可靠性。
數(shù)據(jù)共享：Oracle RAC 具有數(shù)據(jù)共享功能，因為它可以讓多個節(jié)點共享同一個物理存儲。這可以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性，從而避免了數(shù)據(jù)沖突和數(shù)據(jù)丟失的問題。

（2）局限性

成本高昂：Oracle RAC需要購買專門的硬件和軟件支持，以及專業(yè)人員的維護和管理。這使得采用Oracle RAC的成本較高，對于中小型企業(yè)而言可能不劃算。
復(fù)雜性：Oracle RAC的構(gòu)建和配置比單機數(shù)據(jù)庫復(fù)雜得多，需要考慮多個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)同步、連接管理、資源管理以及故障恢復(fù)等問題。這可能需要更為復(fù)雜的系統(tǒng)架構(gòu)、詳細的設(shè)計和測試過程。
可擴展性有限：盡管Oracle RAC可以通過添加和刪除節(jié)點來實現(xiàn)線性擴展，但這種可擴展性也有一定的局限性。如果要進一步提高性能，可能需要采用更為復(fù)雜的方案，如分布式數(shù)據(jù)庫或云計算架構(gòu)。
資源占用：由于Oracle RAC需要在每個節(jié)點上運行多個實例，因此它需要更多的計算資源和內(nèi)存容量。這可能會影響整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

2. Oracle RAC架構(gòu)

Oracle RAC的架構(gòu)包括兩個主要組件：共享存儲和實例集群。

共享存儲指多個節(jié)點可以訪問的單個存儲池，其中包括共享的磁盤或SAN設(shè)備等。所有節(jié)點都可以訪問共享的存儲空間，包括數(shù)據(jù)文件、控制文件、歸檔日志和參數(shù)文件等。這些存儲資源通常由一個專門的存儲陣列設(shè)備提供支持，以確保容錯性和高可用性。
實例集群指運行在集群中各個節(jié)點上的多個Oracle實例，每個實例都運行在不同的服務(wù)器節(jié)點上，它們可以協(xié)同工作，共享相同的數(shù)據(jù)庫存儲空間。

Oracle RAC 的體系結(jié)構(gòu)包括多個關(guān)鍵組件，它們共同協(xié)作來實現(xiàn)多節(jié)點并行處理、故障檢測和自動恢復(fù)等功能。

（1）Oracle Database 軟件
Oracle Database 軟件是 Oracle RAC 的核心組成部分，它必須在每個節(jié)點上進行安裝和配置，并且需要連接到共享存儲設(shè)備，以確保節(jié)點之間可以相互訪問數(shù)據(jù)庫存儲。

（2）共享存儲
共享存儲對于 Oracle RAC 來說是至關(guān)重要的。它由一個或多個存儲設(shè)備提供支持，以確保各個節(jié)點之間可以相互訪問數(shù)據(jù)庫存儲資源。共享存儲通常采用 SAN 存儲設(shè)備或 NAS 設(shè)備來實現(xiàn)。

（3）Oracle Clusterware
Oracle Clusterware 是 Oracle RAC 中的關(guān)鍵組件之一，它可以跨節(jié)點協(xié)調(diào)各個實例之間的交互，并且提供自動故障轉(zhuǎn)移和恢復(fù)功能，以確保數(shù)據(jù)庫始終可用。此外，Clusterware 還提供了動態(tài)資源管理功能，確保每個節(jié)點上的進程可以均衡利用系統(tǒng)資源。

（4）共享緩存
Oracle RAC 采用了共享內(nèi)存架構(gòu)的方式來實現(xiàn)多個實例之間的數(shù)據(jù)共享。即各個節(jié)點的實例都可以在內(nèi)存中共享部分數(shù)據(jù)塊（Synchronized Global Cache）。這些數(shù)據(jù)塊可以被多個實例同時訪問和修改，不同實例之間進行數(shù)據(jù)同步和數(shù)據(jù)沖突檢測，保證數(shù)據(jù)的一致性。通過共享內(nèi)存架構(gòu)，Oracle RAC 可以避免訪問磁盤的等待時間，從而提高系統(tǒng)的性能。

（5）連接管理器
連接管理器負責(zé)將客戶端請求路由到可用的節(jié)點，以實現(xiàn)負載均衡。此外，連接管理器還提供了一些額外的功能，例如自動重試和會話故障檢測等，以提高應(yīng)用程序的可用性和可靠性。

（6）集群文件系統(tǒng)
集群文件系統(tǒng)用于支持 Oracle RAC 的共享存儲。它可以允許多個節(jié)點同時訪問同一個文件系統(tǒng)，同時確保文件系統(tǒng)的安全性和一致性。Oracle RAC 支持多種集群文件系統(tǒng)，包括 ASM（Automatic Storage Management）和 OCFS2（Oracle Cluster File System）等。

（7）全局資源管理器
全局資源管理器（Globally Enqueue Service）是 Oracle RAC 中實現(xiàn)并發(fā)控制的重要組件之一。它負責(zé)在多個節(jié)點之間協(xié)調(diào)并發(fā)事務(wù)的操作，包括鎖定、解鎖和排隊等。同時，全局資源管理器還提供故障檢測和自動恢復(fù)技術(shù)，可以動態(tài)地重新分配資源，以適應(yīng)系統(tǒng)的變化。

3. Oracle RAC 的安裝

Oracle RAC 的安裝過程通?？梢苑譃橐韵聨讉€步驟：準備環(huán)境、安裝 Oracle 軟件、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、配置 RAC 組件、進行測試等。

（1）準備環(huán)境

主要包括以下方面：

硬件和操作系統(tǒng)要求：確保所有節(jié)點都滿足 Oracle 的硬件和軟件要求。
共享存儲：準備好共享存儲設(shè)備，并確保所有節(jié)點都可以訪問該設(shè)備。
軟件下載：從 Oracle 官方網(wǎng)站下載最新版本的 Oracle Database 軟件和 Patchset。
網(wǎng)絡(luò)配置：為每個節(jié)點配置網(wǎng)絡(luò)接口，并確認所有節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)連接是正常的。

（2）安裝 Oracle 軟件

安裝步驟如下：

解壓下載的 Oracle Database 軟件包，并將其復(fù)制到所有節(jié)點上。
運行runInstaller 腳本，啟動 Oracle Database 安裝程序。
“選擇安裝選項”頁面上，選擇“Install Database software only”選項，然后單擊“Next”按鈕。
“選擇系統(tǒng)類別”頁面上，選擇“Cluster database”選項，然后單擊“Next”按鈕。
“選擇集群配置”頁面上，選擇“Advanced installation”選項，然后單擊“Next”按鈕。
“選擇集群節(jié)點”頁面上，選擇要安裝 Oracle RAC 的所有節(jié)點，并設(shè)置每個節(jié)點的 Oracle 安裝目錄和共享存儲位置。然后單擊“Next”按鈕。
“選擇 Grid Infrastructure 基本目錄”頁面上，設(shè)置 Grid Infrastructure 軟件的基本目錄和組別。然后單擊“Next”按鈕。
“選擇兼容性模式”頁面上，選擇需要的兼容性模式（Oracle Database 18c 或 Oracle Database 19c）。
“指定管理密碼”頁面上，設(shè)置 Grid Infrastructure 和數(shù)據(jù)庫的管理員密碼。然后單擊“Next”按鈕。
“審查所選配置”頁面上，確認所選配置。然后單擊“Install”按鈕，開始安裝 Oracle RAC。

（3）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

創(chuàng)建步驟如下：

在每個節(jié)點上運行 dbca 命令，啟動 Oracle Database Configuration Assistant 工具。
“選擇操作”頁面上，選擇“Create Database”選項，然后單擊“Next”按鈕。
“選擇模板”頁面上，選擇“General Purpose or Transaction Processing”選項，然后單擊“Next”按鈕。
“定義數(shù)據(jù)庫標識符”頁面上，設(shè)置數(shù)據(jù)庫名稱、實例名稱和 SID 等參數(shù)。然后單擊“Next”按鈕。
“配置數(shù)據(jù)庫選項”頁面上，設(shè)置數(shù)據(jù)庫字符集、語言等選項。然后單擊“Next”按鈕。
“指定數(shù)據(jù)庫文件位置”頁面上，設(shè)置數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件、控制文件和歸檔日志文件等位置。通常情況下，這些文件應(yīng)該存儲在共享存儲中。然后單擊“Next”按鈕。
“指定數(shù)據(jù)庫管理選項”頁面上，設(shè)置管理員密碼、監(jiān)聽器端口等選項。然后單擊“Next”按鈕。
“選擇配置選項”頁面上，選擇需要的配置選項，例如是否啟用 ASM 等。然后單擊“Next”按鈕。
“審查所選配置”頁面上，確認所選配置。然后單擊“Finish”按鈕，開始創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。

（4）配置 RAC 組件

在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫后，需要配置 Oracle RAC 的各個組件，包括監(jiān)聽器、OCR（Oracle Cluster Registry）和 ASM（Automatic Storage Management）等。配置步驟如下：

配置監(jiān)聽器：在每個節(jié)點上運行 netca 命令，啟動網(wǎng)絡(luò)配置助手，然后創(chuàng)建一個新的監(jiān)聽器。
配置 OCR：使用 crsctl 命令管理 OCR，可以將 OCR 備份到共享存儲中，以實現(xiàn)故障恢復(fù)和高可用性。
配置 ASM：在每個節(jié)點上運行 asmca 命令，啟動 ASM 配置助手，然后創(chuàng)建 ASM 實例，并將數(shù)據(jù)庫文件存儲在 ASM 中。

（5）進行測試

在完成 Oracle RAC 的配置后，需要進行一些測試來驗證系統(tǒng)是否正常運行。可以通過以下方式進行測試：