Oracle数据库RAC原理分析

Oracle Real Application Clusters（RAC）是Oracle数据库的一种高可用性解决方案，它允许多个数据库实例在一组共享存储上并行运行，从而提供更高的性能和容错能力。本文将详细分析Oracle RAC的工作原理。

一、RAC的基本概念

1. Cluster

一个Cluster是由两个或多个独立的、通过网络连接的服务器（Servers）组成的。Cluster的主要目的有两个：

• 提高可用性：在当前活动的节点（Node）发生故障时，自动转移到其他节点。
• 提供分布式连接：提高工作的可扩展性。

Cluster对外可以看作一个单独的服务器，像管理单独服务器一样管理Cluster中的服务器。简而言之，一个Cluster就是一组独立的服务器，共同协作，组成一个单独的系统。

2. Oracle RAC

RAC是Oracle的一个软件结构，将数据库文件存放在物理或逻辑上连接每个节点的磁盘上。RAC软件管理着数据的访问，更改操作在实例（Instances）之间是被相互协调的，以便于每个节点上活动的实例都可以对文件进行读写操作，并且每个实例看到的信息和数据镜像都是一致的。

二、RAC的工作原理

1. 共享存储

所有的数据库实例都连接到同一个共享存储系统，这个存储系统可以是SAN（Storage Area Network）或者NAS（Network Attached Storage）。

2. 缓存融合

每个实例都有自己的内存缓存，但这些缓存在逻辑上是一个整体。也就是说，一个实例对数据的修改会立即反映到其他实例的缓存中。Oracle RAC使用一种称为“缓存融合”的技术来实现缓存的一致性。当一个实例修改了缓存中的数据，它会将这些修改记录在一个称为“更改向量”的数据结构中，这个实例会将这些更改向量发送给其他的实例，其他的实例收到更改向量后，会将这些修改应用到自己的缓存中。

3. 并行处理

所有的实例都可以独立地处理SQL语句和事务，这样就可以实现并行处理，提高系统的整体性能。

4. 故障切换

如果一个实例失败，其他的实例可以检测到这个失败，并自动接管失败实例的工作，这个过程被称为“故障切换”。在故障切换过程中，其他的实例会自动启动失败实例的服务，并将失败实例的会话迁移到其他实例。这样，即使有实例失败，用户也可以继续他们的工作，而不会感觉到任何中断。

5. 实例和服务

• 实例（Instance）：实例是Oracle数据库的运行实体，包括内存结构和后台进程。
• 服务（Service）：服务是用户和客户端连接的接口，它可以包含一个或多个实例。

6. 全局资源管理器

全局资源管理器（Global Resource Manager）负责管理和调度所有的实例和服务。

三、RAC的关键进程

RAC实例比普通实例多一些后台进程，这些进程主要用于管理全局资源，维持数据库在每个实例中的一致性。

• LMON：全局队列服务监控进程（Global Enqueue Service Monitor）。
• LMD0：全局队列服务守护进程（Global Enqueue Service Daemon）。
• LMSx：全局缓冲服务进程，x可以从0到j（Global Cache Service Processes）。
• LCK0：锁进程（Lock process）。
• DIAG：诊断进程（Diagnosibility process）。

四、RAC的管理工具

管理Cluster中全局层次上的各种资源（ASM Instance、RAC Database、Services和CRS应用节点）的工具，主要有Server Control（SRVCTL）、DBCA和Enterprise Manager。