詳解RAC并發邏輯、硬件架構、軟件架構拓撲與原理解析
概述
Oracle Real Application Cluster (RAC，實時應用集群)用來在集群環境下實現多機共享數據庫，以保證應用的高可用性;同時可以自動實現并行處理及負載均衡，并能實現數據庫在故障時的容錯和無斷點恢復。它是oracle數據庫支持網絡計算環境的核心技術。它是oracle數據庫支持網絡計算環境的核心技術。
一. RAC 并發(DLM-->GRD)
RAC 的本質是一個數據庫，運行在多臺計算機上的數據庫，它的主要任務是數據庫就是事務處理，它通過 Distributed Lock Management(DLM:分布式鎖管理器) 來解決并發問題。因為RAC的資源是共享的，為了保證數據的一致性，就需要使用DLM來協調實例間對資源的競爭訪問。
RAC 的DLM 就叫作 Cache Fusion。
在DLM 中，根據資源數量，活動密集程度，把資源分成兩類：Cache Fusion和Non-Cache Fusion。
Cache Fusion Resource指數據塊這種資源，包括普通數據庫，索引數據庫，段頭塊(Segment Header),undo 數據庫。
Non-Cache Fusion Resource是所有的非數據庫塊資源, 包括數據文件，控制文件，數據字典，Library Cache，share Pool的Row Cache等。Row Cache 中存放的是數據字典，它的目的是在編譯過程中減少對磁盤的訪問。
在Cache Fusion中，每一個數據塊都被映射成一個Cache Fusion資源，Cache Fusion 資源實際就是一個數據結構，資源的名稱就是數據塊地址(DBA)。每個數據請求動作都是分步完成的。首先把數據塊地址X轉換成Cache Fusion 資源名稱，然后把這個Cache Fusion 資源請求提交給DLM， DLM 進行Global Lock的申請，釋放活動，只有進程獲得了PCM Lock才能繼續下一步，即：實例要獲得數據塊的使用權。
Cache Fusion要解決的首要問題就是：數據塊拷貝在集群節點間的狀態分布圖， 這是通過GRD 實現的。
GRD(Global Resource Directory)
可以把GRD 看作一個內部數據庫，這里記錄的是每一個數據塊在集群間的分布圖，它位于每一個實例的SGA中，但是每個實例SGA中都是部分GRD，所有實例的GRD匯總在一起就是一個完整的GRD。
RAC 會根據每個資源的名稱從集群中選擇一個節點作為它的Master Node，而其他節點叫作Shadow Node。 Master Node 的GRD中記錄了該資源在所有節點上的使用信息，而Shadow Node的GRD中只需要記錄資源在該節點上的使用情況，這些信息實際就是PCM Lock信息。PCM Lock 有3個屬性： Mode，Role 和 PI(Past Image)。
二. RAC 架構
分享一下RAC硬件架構的拓撲和軟件架構拓撲。
RAC硬件架構拓撲
RAC軟件架構拓撲
三. Oracle RAC的原理
- 集群環境層面：
- 并發控制，健忘癥，腦裂，IO隔離;
- 共享存儲層面：
- 存儲層，網絡層，集群件層，應用層
- 數據庫實例層面：
- 并發訪問和控制
1、集群環境&共享存儲層面
-并發控制
Oracle RAC中，使用Distribute Lock Managerment(DLM)機制進行多個節點間并發訪問的控制
-健忘癥(一個節點更改，其他人不知道)
整個集群只有一份集群配置信息，Oracle RAC使用OCR(oracle 集群注冊器) Disk文件解決
-腦裂
在Oracle RAC中Voting Disk用來記錄節點間成員的狀態，出現腦裂時，通過投票機制，獲得***票數或者最早達到的獲得投票的，幸存，其他節點被踢出。
-IO隔離
Oracle RAC采取直接重啟故障節點來限制已剔除節點對共享數據的訪問
如果某個節點有故障，則踢出后并重啟該節點，達到不讓其訪問數據的目的，實現自愈
-共享存儲的共享和并發訪問
需要解決存儲設備的共享和并發訪問問題
2、RAC層面
- 存儲層
Cache fusion lock
- 網絡層
共4種網絡環境：
Public網絡-對外提供數據查詢服務、數據庫維護等
Virtua網絡-提供應用連接
Private網絡-用于RAC心跳和cache fusion
存儲網絡-存儲設備、HBA卡、光纖交換機等組成
-集群件層
Oracle clusterware：集群管理軟件保證多主機之間的協調工作
-應用層
oracle RDBMS層面：由若干CRS Resourcezucheng
oracel RAC提供高可用服務：LMON進程監控應用(CRS Resource)，應用異常時對其進行重啟、切換等。
