王　鄭

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數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)及其在全臺(tái)網(wǎng)中的應(yīng)用

王鄭

摘 要：本文介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)集群的兩種常見(jiàn)技術(shù)，即基于數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群技術(shù)和基于數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)關(guān)的集群技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單對(duì)比。結(jié)合這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，以全臺(tái)網(wǎng)制作子系統(tǒng)為例，闡述了數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)在全臺(tái)網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；集群；RAC；高速緩存合并

1 背景

在大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)的價(jià)值日益凸顯，已成為企業(yè)無(wú)比珍貴的資產(chǎn)，是大多數(shù)企業(yè)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)是保存計(jì)算結(jié)果最重要、最常見(jiàn)的手段。數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行性能低下，數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)大，都將嚴(yán)重影響企業(yè)的日常生產(chǎn)，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是每個(gè)企業(yè)中最受重視、最應(yīng)受保護(hù)的服務(wù)器。

數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展面臨著四方面的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)安全性、可用性、可擴(kuò)展性及如何提高處理速度?；诖?，數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)使用特定的連接方式，將多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)在一起，組成數(shù)據(jù)庫(kù)集群。采用數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)，可以使我們得到更快的處理速度、更高的數(shù)據(jù)可用性、更高的數(shù)據(jù)安全性和更大的數(shù)據(jù)集。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)

目前，市場(chǎng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件有Oracle的RAC、微軟的MSCS、IBM的UBD、SyBase ASE、MySql CS等，數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)，從體系結(jié)構(gòu)上主要分為兩種，分別是基于數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群技術(shù)（如圖1）和基于數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)（如圖2）。

圖1　基于數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群技術(shù)

圖2　基于數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)

基于數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群技術(shù)，要求數(shù)據(jù)庫(kù)引擎本身具有集群功能，通常只有企業(yè)版的數(shù)據(jù)庫(kù)才具備該功能，該集群技術(shù)可共享磁盤(pán)，管理起來(lái)較為方便，但是，由于它們都要求應(yīng)用程序?qū)翰煌该鳎?，修改和配置較為麻煩，其代表產(chǎn)品有RAC、MSCS等；而基于數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)關(guān)（中間件）的集群技術(shù)，則無(wú)需數(shù)據(jù)庫(kù)引擎也具備集群功能，標(biāo)準(zhǔn)版或企業(yè)版都可以用，該集群技術(shù)不共享磁盤(pán)，管理起來(lái)較為麻煩，但優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用程序?qū)喝峭该鞯?，其代表產(chǎn)品有UBD、ASE、CS等。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)在全臺(tái)網(wǎng)中的應(yīng)用

安徽廣播電視臺(tái)全臺(tái)網(wǎng)每天處理大量視音頻節(jié)目制作，與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互極為頻繁，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的處理速度、數(shù)據(jù)的可用性、數(shù)據(jù)安全性等，都有極高的要求，因此，在全臺(tái)網(wǎng)的各個(gè)子網(wǎng)中，都應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫(kù)的集群技術(shù)。由于篇幅有限，本文僅以全臺(tái)網(wǎng)制作子系統(tǒng)為例，闡述數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)在全臺(tái)網(wǎng)中的應(yīng)用。

制作子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，采用的是Oracle 10g，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件選用的也是Oracle公司的RAC集群軟件。

RAC（Oracle Real Application Cluster真正應(yīng)用集群）是Oracle的并行集群，采用RAC可以使用戶在由低成本的服務(wù)器構(gòu)成的高可用性系統(tǒng)上自由部署應(yīng)用，而無(wú)需修改應(yīng)用程序。

制作子系統(tǒng)RAC集群作為共享磁盤(pán)集群軟件，采用高速緩存合并（Cache Fusion）技術(shù)，使其在具備共享磁盤(pán)集群軟件優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也具備了部分非共享集群軟件的優(yōu)點(diǎn)，集群架構(gòu)如圖3所示。

由上圖可以看出，制作子系統(tǒng)中Oracle RAC集群架構(gòu)主要由四個(gè)部分組成。

（1）集群的節(jié)點(diǎn)：2個(gè)安裝并運(yùn)行Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，采用RAC集群至少需要具備2個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（2）私有網(wǎng)絡(luò)：RAC在各節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建了一個(gè)高速、低延遲的內(nèi)部私有網(wǎng)絡(luò)處理通訊，利用高速緩存技術(shù)，通過(guò)私有網(wǎng)絡(luò)，完成各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)交互。

（3）共享存儲(chǔ)：主備等數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器訪問(wèn)同一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)文件，該存儲(chǔ)設(shè)備作為多臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的共享存儲(chǔ)，提高了訪問(wèn)效率。

（4）對(duì)外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)：即制作網(wǎng)，主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器均通過(guò)制作網(wǎng)的接口，為制作網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用服務(wù)器和客戶端提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

由于RAC集群采用了共享存儲(chǔ)的架構(gòu)，需要提高性能時(shí)，只需要?jiǎng)討B(tài)增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)即可，RAC能自動(dòng)將新增節(jié)點(diǎn)加入到它的集群服務(wù)中去。同時(shí)，由于RAC集群具備負(fù)載均衡功能，因此，會(huì)根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作壓力，將接下來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)任務(wù)動(dòng)態(tài)分配到合適的物理服務(wù)器上，極大地提高了系統(tǒng)的處理能力，縮短用戶響應(yīng)時(shí)間。另外，在硬件集群體系結(jié)構(gòu)中采用了高速數(shù)據(jù)通道，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，釋放了系統(tǒng)的處理資源。

圖3　制作子系統(tǒng)RAC集群架構(gòu)

RAC數(shù)據(jù)庫(kù)集群能自動(dòng)適應(yīng)快速變化的業(yè)務(wù)需求及隨之而來(lái)的工作負(fù)荷的改變。隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，系統(tǒng)也可以從容提高處理能力。在現(xiàn)有的制作子系統(tǒng)中，我們僅用主備兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器做成集群，隨著未來(lái)業(yè)務(wù)量的不斷增加，可以很方便地動(dòng)態(tài)增加節(jié)點(diǎn)數(shù)，且任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，有效提高了系統(tǒng)的可靠性。

作者單位：（安徽廣播電視臺(tái)科技處）