Oracle RAC结构

Oracle真正集群的出现是在Oracle公司收购Rdb并吸收了相关技术优势后,才正在推出了属于自己的RAC集群解决方案。RAC集群分类章节提到的集群系统有很多相似之处,从下图我们大概了解一下RAC集群的层次结构和所需的软硬件环境。

Oracle RAC结构

从上图可以看出,RAC集群是由若干个物理计算机组成( 每个叫作一个节点),这些节点间通过网线(心跳线)连接。每个节点上都运行一个Oracle实例(Instance), 这些实例通过一个集群管理软件(Clusterware, 集群件)的协助,共同操作一个数据库。从用户(使用者)的视角来看,他们看到的只是一个数据库。

我们从逻辑上可以把RAC集群分为存储层、网络层、集群件层、应用层4层结构,下面我们逐一讲解一下各分层的概念。


存储层

Oracle RAC其实是一个多实例、单数据库的系统。其中数据文件、联机日志、控制文件等文件在集群中只有一份。集群当中不管有多少个节点,这些节点都平等地使用着同样的数据文件,每个节点服务器通过光纤线连接到存储上。虽然RAC中有多个实例,但是只有一个数据库,这个数据库就保存在共享存储的磁盘上。

在Oracle中,实例和数据库这两个概念是不同的。实例特指由SGA内存结构和后台进程组成的运行时环境,因此Oracle实例是一个动态的概念,而数据库指的是数据文件、控制文件、日志文件这些保存在存储上的永久文件,是一个静态的概念。

因此,Oracle的实例和数据库是多对一的关系,在单实例环境中,二者是一对一的关系,所以二者经常会混淆使用,会被认为是同一个概念。但是在RAC集群环境中,可以有多个实例,但是数据库就只有一个,所以区分这两个概念有重要意义。


网络层

通过上图的RAC的结构图,我们可以发现在整个RAC集群环境中,是有3个网络存在的。一个是访问者访问数据库时,提供的一个公共网络,主要用于提供数据库查询和操作等服务;另一个是由私有网卡组成的私有网络,用于RAC集群各个节点间的互联,既是心跳线;第三个是各个节点和存储设备进行连接的存储网络。


集群键层

Oracle在单机环境下是运行在OS操作系统的内核之上的,操作系统负责和硬件设备进行交互,并通过访问接口。Oracle系统是不会直接操作硬件的,而是有操作系统替代完成的。

但是,到了RAC集群环境下,虽然会有多个实例(节点或计算机),但是Oracle的存储设备是共享的。这个时候如果还依赖OS操作系统,只能控制单机上的多个进程间的访问,无法实现多个节点间的协调工作。因此,Oracle RAC引进额外的控制机制,这个机制就是位于Oracle和OS操作系统之间的多了一集群管理软件(Clusterware),它会在OS操作系统之前截获请求,然后和其他节上的Clusterware协商,最终完上层的请求。


应用层

Oracle RAC应用层,必须要提到一个软件CRS,CRS是Oracle Cluster Ready Service(Oracle集群就绪服务)。CRS是Oracle 10gR2开始的,用以提供标准的群集服务接口,用来搭建一般应用程序的高可用集群。之后从Oracle 10.2版本开始把CRS改名为上面的Oracle Clusterware。并且这个产品不局限于搭建Oracle数据库的集群,其它软件可以借助其API搭建集群功能。

集群环境之所以能够提供高可用性,是因为集群软件(CRS)对运行于其上的应用进行监视,并在发生异常时进行重启、切换等干预手段,这些被CRS监控的对象就叫作CRS Resource。可以简单的理解,CRS Resource通常是一个进程或者有一组进程组成的服务。通过这些服务提供应用。

其中,RAC集群的CRS Resource主要有GSD ( Global Service Daemon)、ONS (Oracle Notification Service Daemon)、VIP、 Database、 Instance、 Listener 和Service。


总结:

本节主要大概介绍Oracle RAC的结构和逻辑层次,主要目的为了读者可以对Oracle RAC集群有一个宏观的了解。