1 引言

    隨著油田信息化建設(shè)的不斷深入，油藏工程、采油工程、地面工程以及作業(yè)管理等各類專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)為油田生產(chǎn)提供了高效、經(jīng)濟(jì)、便捷的生產(chǎn)管理手段，相關(guān)業(yè)務(wù)對信息技術(shù)的依賴在不斷加強(qiáng)。而由于用戶訪問量的快速增長造成的服務(wù)器壅堵及故障出現(xiàn)頻率也呈上升趨勢，給油田生產(chǎn)管理的順利開展帶來不穩(wěn)定因素。因此，確�！�7×24”小時(shí)持續(xù)運(yùn)行能力是系統(tǒng)的基本要求。同時(shí)，油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性也要求承載數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的服務(wù)器有較高的容錯(cuò)能力、處理能力和擴(kuò)展能力�；�于存儲技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)及0racle RAC技術(shù)的數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)能較好地滿足以上要求。

    本文在研究構(gòu)建高可用性數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將這一技術(shù)應(yīng)用到大慶油田第二采油廠數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，顯著提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和容錯(cuò)能力。取得了良好的效果。

2 集群技術(shù)

    集群是一種并行或分布式的處理系統(tǒng)，由相互獨(dú)立的、通過高速網(wǎng)絡(luò)互連的兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)(節(jié)點(diǎn))組成，像一個(gè)單獨(dú)集成的計(jì)算資源一樣協(xié)同完成特定的任務(wù)。集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單一系統(tǒng)映像，使系統(tǒng)內(nèi)所有物理資源和內(nèi)核資源可見，并被系統(tǒng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)訪問。操作者不必了解資源的物理位里，也不必知道應(yīng)用程序在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，而且可以將應(yīng)用程序的多個(gè)共同工作的部件集中或分散管理，一方面簡化了系統(tǒng)管理，另一方面也提高了系統(tǒng)的性能。

    2.1高可用性集群

    計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)按應(yīng)用目的可分為高可用性(HA)集群和高性能(HP)集群。高性能集群具有響應(yīng)大量計(jì)算的性能，主要用于處理復(fù)雜的計(jì)算問題.如氣象云圖、分子模擬、神經(jīng)元計(jì)算等。而高可用性集群具有更高的可靠性和容錯(cuò)性，是指以減少服務(wù)器中斷時(shí)間為目的實(shí)現(xiàn)故障屏蔽的服務(wù)器集群技術(shù)。在高可用集群環(huán)境下，若某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障導(dǎo)致服務(wù)中斷，則預(yù)先設(shè)定的接管服務(wù)器會自動接管相關(guān)應(yīng)用并繼續(xù)對用戶提供服務(wù)，具有更高的可用性、可管理性和更優(yōu)異的可伸縮性。

    2.2高可用性集群的工作方式

    高可用性集群可以有多種工作方式，雙節(jié)點(diǎn)的高可用性集群典型的工作方式有:

    (1)主/主(Active/Active)式。集群中兩節(jié)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行各自的應(yīng)用并且相互監(jiān)側(cè)對方的狀態(tài)，當(dāng)一臺主機(jī)宕機(jī)后，預(yù)先設(shè)定好的另一臺主機(jī)立即接管它的一切工作。這種工作方式允許最大程度地利用硬件資源，一般要求各節(jié)點(diǎn)具有相等或相似的處理能力，所有的服務(wù)在故障轉(zhuǎn)移后仍保持可用。

    (2)主/從(Active/Standby)式。主機(jī)工作，從機(jī)處于監(jiān)控準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)后，從機(jī)接管主機(jī)的一切工作，繼續(xù)為客戶機(jī)提供服務(wù)，待主機(jī)恢復(fù)正常后，用戶可以自行設(shè)定以自動或手動方式將服務(wù)切換到主機(jī)上，也可不切換。

3 集群架構(gòu)

    數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)按架構(gòu)可分為無共享存儲集群和共享存儲集群。主要區(qū)別在于是否濡要進(jìn)行物理數(shù)據(jù)布局，將靜態(tài)的數(shù)據(jù)分區(qū)作為并行處理的前提。

    在共享存儲方式下，每一臺服務(wù)器都可以訪問所有數(shù)據(jù)。服務(wù)請求可以按照不同的負(fù)載均衡算法在節(jié)點(diǎn)之間循環(huán)，無需考慮哪些數(shù)據(jù)塊是被請求的。如果某一點(diǎn)發(fā)生單點(diǎn)故障，服務(wù)請求會自動路由到下一個(gè)可用節(jié)點(diǎn)，可用的服務(wù)器仍然能訪問所有數(shù)據(jù)，不會破壞數(shù)據(jù)的可用性。這種方式擁有較高的整體可靠性，而且在這種方式下，往集群中增加節(jié)點(diǎn)無需重新配!結(jié)構(gòu)、應(yīng)用或基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織。不過這種訪問方式需要保證同一時(shí)間只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)對某個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行訪問，不然會造成讀寫沖突。因此需要一個(gè)分布式的同步機(jī)制來對緩存更新和磁盤寫進(jìn)行整體上的控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性。

    無共享集群不需要同步機(jī)制。因?yàn)闊o共享集群把數(shù)據(jù)分區(qū)，每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)只能被一臺服務(wù)器訪問，這使得它可以更有效地位用緩存，從而獲得更高的響應(yīng)性能。但設(shè)立分區(qū)要付出額外的計(jì)價(jià)，它需要應(yīng)用和事務(wù)管理器來對分區(qū)的路由進(jìn)行優(yōu)化。如果分區(qū)沒有被很好地優(yōu)化，獨(dú)立的分區(qū)節(jié)點(diǎn)會很快超載，而如果發(fā)生了單點(diǎn)故障，其他服務(wù)器不能訪問該數(shù)據(jù)區(qū)，只有重新分區(qū)才傲解決，導(dǎo)致其故障恢復(fù)時(shí)間比共享磁盤集群長，從而影響數(shù)據(jù)跳可用性。而且往無共享集群中增加和側(cè)除節(jié)點(diǎn)比共享磁盤架牲要復(fù)雜得多，因?yàn)樗�涉及重新分配�?shù)據(jù)區(qū)的問題。對于以高可拜性為首要目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)而言，采用共享磁盤的架構(gòu)更為合適。

4 系統(tǒng)實(shí)施

    在大慶油田第二采油廠數(shù)據(jù)中心建立數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)的過程中，根據(jù)已有設(shè)備情況和應(yīng)用需求，采用了高可用性、共享存儲、主/主工作方式的實(shí)施方案(參見圖1)。

圖1 系統(tǒng)實(shí)施示意圖

    采用的硬件設(shè)備包括:兩臺Sun V890工作站，各自安裝Solaria 10操作系統(tǒng)和集群組件，共享存儲為DPE CX500磁盤陣列，存儲容量為2TB，服務(wù)器通過千兆光纖網(wǎng)卡相互連接并共享磁盤陣列，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有自己的系統(tǒng)引導(dǎo)盤，可以獨(dú)立運(yùn)行。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上分別安裝Oracle RAC和Oracle 10g軟件，數(shù)據(jù)文件、控制文件、日志文件存儲在共享磁盤陣列上，節(jié)點(diǎn)上只創(chuàng)建共享數(shù)據(jù)庫的實(shí)例。整個(gè)集群系統(tǒng)對外有一個(gè)虛擬的IP地址，客戶端連接虛擬地址，達(dá)到單一的系統(tǒng)映像。這樣，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生硬件或軟件故障時(shí)，系統(tǒng)可以把任務(wù)自動地切換到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以繼續(xù)提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，對用戶沒有影響。系統(tǒng)還提供了很高的有效性和可擴(kuò)展性，在業(yè)務(wù)擴(kuò)展，數(shù)據(jù)量增長，需要增加系統(tǒng)處理能力時(shí)，可以通過向集群中增加更多的節(jié)點(diǎn)，增加所支持用戶的數(shù)最，保持系統(tǒng)性能。

5 結(jié)束語

    Oracle RAC作為一種高可用性應(yīng)用集群，在故障容錯(cuò)、并行處理及負(fù)載均衡等方面表現(xiàn)出突出的優(yōu)越性，本文根據(jù)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)悄況，在Sun V890小型機(jī)上結(jié)合Oracle集群軟件實(shí)施了Oracle 10gRAC集群并取得了良好的效果。系統(tǒng)充分利用已有的服務(wù)器資源，在顯著降低單臺服務(wù)器訪問負(fù)載的同時(shí)，使數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率和容災(zāi)能力大幅提高，為采油廠各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了一個(gè)高效、可靠的數(shù)據(jù)平臺。

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