杜立林

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙，410208）

Oracle RAC數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化策略探究

杜立林

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙，410208）

數(shù)據(jù)庫中存儲著重要的系統(tǒng)信息，隨著數(shù)據(jù)量日益繁瑣，人們對數(shù)據(jù)庫安全可靠性的相關(guān)要求也日益提高。文章基于Oracle RAC數(shù)據(jù)庫，闡述了其基本原理，分析了Oracle RAC數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化策略。

Oracle RAC數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化

毋庸置疑，數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，標(biāo)志著信息時代的到來。通常情況下，大量數(shù)據(jù)是保存在數(shù)據(jù)庫中的，而應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫是一項很費時的操作。如果先將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)緩存到緩存區(qū)中，當(dāng)應(yīng)用程序需要這些數(shù)據(jù)時，直接從緩存區(qū)中提取，就可以減少系統(tǒng)開銷。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展使得計算機產(chǎn)生了全新的變更，當(dāng)前形勢下，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理都離不開數(shù)據(jù)庫的發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)庫安全可靠性提出了更高的要求。

一、Oracle RAC數(shù)據(jù)庫基本原理概述

RAC（real application clusters），即實時應(yīng)用集群，其作為O-racle新版數(shù)據(jù)庫中應(yīng)用的一項全新的技術(shù)，具備高可用性，同時也是Oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)格計算環(huán)境的核心技術(shù)。從以往RAC發(fā)展歷程來看，Oracle RAC一般支持支持Oracle9i、10g、11g等不同的版本，同時也能夠支持24×7有效的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，它能夠?qū)⒏呖捎眯詳?shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行在低成本服務(wù)器上，部署極為自由，而且不需要進行代碼的修改進行nxo由，而且不靠型。Oracle RAC具備良好的性能，Oracle集成為用戶提供了集群軟件和存儲管理等相關(guān)的軟件，有效節(jié)省成本。而且如果數(shù)據(jù)庫規(guī)模需要增加時，用戶可以選擇按需求擴大系統(tǒng)，從而保證系統(tǒng)良好的功能。

在某一數(shù)據(jù)庫環(huán)節(jié)中，一般情況下，很多服務(wù)器都管理和使用一個共同的數(shù)據(jù)庫，旨在將服務(wù)器的工作量分散，所以從硬件上來說，至少有兩臺服務(wù)器，需要利用共享存儲設(shè)備，與此同時，必須要兩類軟件的支持，其一是集群軟件，另外一個便是Oracle數(shù)據(jù)庫中的RAC組件。要求各個服務(wù)器上的OS都應(yīng)該是同一類OS,根據(jù)負載均衡的配置策略，如果用戶端向其中一臺服務(wù)的listener服務(wù)請求后，此服務(wù)器將根據(jù)負載均衡水平，把受到的請求發(fā)送到本機的RAC組件進行處理，同時也會將這一請求發(fā)送到其他服務(wù)器，當(dāng)請求處理完畢之后，RAC利用集群軟件對共享存儲設(shè)備進行訪問。簡單而言，在RAC的邏輯結(jié)構(gòu)上來看，各個集群的節(jié)點都必須具備一個獨立的instance，而instance訪問相同的一個數(shù)據(jù)庫。對于節(jié)點而言，它們之間可以利用集群軟件的通訊層進行信息的交換。通常情況下，避免IO消耗過量，必須設(shè)置一個全局的緩沖服務(wù)，所以，對于每一個數(shù)據(jù)庫的instance來說，都必然保留著一份相同的數(shù)據(jù)庫cachel。

實際上，Oracle RAC是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的核心，其具備共享緩存系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集群數(shù)據(jù)庫，而且其能運行于多個服務(wù)器中，這些服務(wù)器通過集群進行互聯(lián)而且公用一個存儲器子系統(tǒng)。所以，就用戶而言，Oracle RAC數(shù)據(jù)庫表面上看起來是一個獨立的標(biāo)準(zhǔn)Oracle Database 10g，同時用于維護獨立的Oracle Database 10g的工具和流程同樣可以用于整個集群。數(shù)據(jù)庫中全面標(biāo)準(zhǔn)的備份和恢復(fù)操作，尤其是使用恢復(fù)管理器（Recovery Manager），均能通過RAC進行，清晰可見。對于兩種配置，所有SQL操作（包括數(shù)據(jù)定義語言和完整性約束）都是相同的。然而，RAC最重要的特性是它能夠根據(jù)業(yè)務(wù)處理需要管理工作量—根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點。

二、Oracle RAC數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化策略分析

1、高速緩存

早在Oracle9i之前，RAC有一個另外的名稱，OPS(Oracle parallel Server)。當(dāng)今的RAC和OPS之間，存在著十分明顯的區(qū)別，即RAC應(yīng)用了Cache Fusion(高速緩存合并)技術(shù)，而OPS沒有。OPS其節(jié)點間的數(shù)據(jù)請求，必須要先在磁盤中寫入數(shù)據(jù)，然后在讀取數(shù)據(jù)時，只有發(fā)出請求的節(jié)點才能讀取。而Cache fu-sion技術(shù)中，RAC里面的各個節(jié)點數(shù)據(jù)緩沖區(qū)能夠利用高速、低延遲的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)塊的傳輸。

系統(tǒng)而言，Oracle內(nèi)存數(shù)據(jù)庫高速緩存是利用應(yīng)用Oracle數(shù)據(jù)庫子集，縮短應(yīng)用程序食物的響應(yīng)時間，同時擴大了數(shù)據(jù)的傳輸效率，這些Oracle數(shù)據(jù)庫子集對高速緩存的性能有著關(guān)鍵的影響。為了保證數(shù)據(jù)之間的一致性，高速緩存和Oracle數(shù)據(jù)庫之間具備數(shù)據(jù)自動同步功能。把應(yīng)用數(shù)據(jù)放置在開局應(yīng)用程序的存儲區(qū)中，同時在內(nèi)存數(shù)據(jù)里面處理、查詢，這樣會使得應(yīng)用程序訪問以及更新的速率大大超過從前。

Real Application Cluster具備完善的糾錯功能，為大量關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供可靠保障。RAC準(zhǔn)許系統(tǒng)中很多節(jié)點共享某一固定的數(shù)據(jù)庫，其能夠自動地分析負載、修復(fù)故障，從而可以支持高可用性應(yīng)用程序。對于大型數(shù)據(jù)庫以及決策支持系統(tǒng)，其還能有效提升系統(tǒng)的性能。RAC能結(jié)合并行查詢選件，從而提供了節(jié)點間的并行性和節(jié)點內(nèi)的并行性，優(yōu)化存儲性能。

如果在并行的服務(wù)器中，某一節(jié)點失效，這時，應(yīng)用程序容錯可以將用于自動轉(zhuǎn)移到另一節(jié)點上繼續(xù)運行，同時用戶毫無覺察。這一容錯功能能夠為周期性和非周期性發(fā)生故障的系統(tǒng)提供連續(xù)可用性的保障。對于進程的失效而言，道理和節(jié)點失效一樣，通過適當(dāng)?shù)呐渲?，亦能在其他?jié)點指定所有查詢都在客戶端進行緩存，可以進程在其他節(jié)點上進行重新設(shè)置。

2、可管理性

Real Application Clusters能夠?qū)崿F(xiàn)無縫訪問，從某種程度上說，其是一個真正的單系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫，能夠從任意的幾點到所有磁盤以及遠程高速緩存間進行無縫的數(shù)據(jù)訪問。其系統(tǒng)的安裝、配置、備份、升級以及監(jiān)控等操作進行一次就夠了，然后自動分布于集群的所有節(jié)點上。各種Oracle工具（如Oracle U-niversal Installer、Database Configuration Assistant以及 Recovery Manager）將發(fā)現(xiàn)集群數(shù)據(jù)塊中所有不同的節(jié)點并以它們?yōu)槟繕?biāo)分配給想得到的任務(wù)。

在系統(tǒng)的管理中，可以定義一個管理操作，在其中選擇多個目標(biāo)節(jié)點，而整個管理的任務(wù)能分散到各個集群節(jié)點中，進行任務(wù)分配，這樣能夠?qū)I(yè)務(wù)的應(yīng)用管理提供了良好的可伸縮性功能，既經(jīng)濟又快速。例如，向數(shù)據(jù)庫集群添加一個節(jié)點只會增加最小的管理任務(wù)。這樣，Real Application Clusters支持在線業(yè)務(wù)應(yīng)用和決策支持之類的應(yīng)用，并且為數(shù)據(jù)訪問和管理提供了單一的虛擬高性能服務(wù)器。

3、數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化方法性能測試

對系統(tǒng)使用傳統(tǒng)單實例已有的緩存優(yōu)化方法進行優(yōu)化。在本實驗中使用的方法是創(chuàng)建索引并使SGA TARGET的值由160M變?yōu)?80M，分別在單節(jié)點與雙節(jié)點RAC上運行測試程序。在線程數(shù)為300的情況下，測試試驗結(jié)果。從緩存性能指標(biāo)來看，優(yōu)化后單節(jié)點與RAC緩存命中率有了一些改善;從平均每個線程執(zhí)行時間來看，優(yōu)化后性能有了很大提高。優(yōu)化前雙節(jié)點RAC平均每個線程執(zhí)行時間為11620ms，而單節(jié)點平均每個線程執(zhí)行時間為12490ms，因此雙節(jié)點RAC性能比單節(jié)點提高了7.5;優(yōu)化后雙節(jié)點RAC平均每個線程執(zhí)行時間為4216ms，單節(jié)點平均每個線程執(zhí)行時間為4974ms，雙節(jié)點RAC性能比單節(jié)點提高了17.98%。由此可知，通過使用傳統(tǒng)單實例數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化方法，雙節(jié)點R.AC與單節(jié)點數(shù)據(jù)庫性能都有了很大提高，但是雙節(jié)點RAC的性能提高程度要高于單節(jié)點數(shù)據(jù)庫的。即優(yōu)化后的RAC性能更優(yōu)于單節(jié)點的性能，更加顯示了RAC的性能優(yōu)勢。

由最終的實驗結(jié)果得知，雙節(jié)點RAC平均每個線程執(zhí)行時間的最優(yōu)情況為3749ms，而單節(jié)點平均每個線程執(zhí)行時間的最優(yōu)情況為4974ms，計算得最優(yōu)情況下RAC的性能比單節(jié)點的提高了32.7%。但該結(jié)果與Oracle官方測試的78.3%仍有很大差距，主要是因為該實驗的RAC平臺是建立在虛擬機環(huán)境下的，而且上述實驗的優(yōu)化只是使用了緩存優(yōu)化方法，還需要使用其他一些優(yōu)化方法進行優(yōu)化，比如在本系統(tǒng)中使用了Sequence，而在R.AC中Sequence是全局維護的，對系統(tǒng)的性能影響非常明顯，需要優(yōu)化使用。

通過實驗，我們可以得知在高并發(fā)訪問環(huán)境下，一個優(yōu)化的RAC數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其性能遠遠高于一個優(yōu)化的單實例數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由此可見，Oracle R.AC數(shù)據(jù)庫性能調(diào)整與優(yōu)化是極其重要的。

數(shù)據(jù)庫的安全可靠性是人們關(guān)注的熱點，RAC集群可以實現(xiàn)多機共事數(shù)據(jù)庫，從而保證了應(yīng)用的高可用性。同時可以自動實現(xiàn)并行處理和負載均衡，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時的容錯和無斷點恢復(fù)，能充分保證數(shù)據(jù)緩存的安全可靠性。

[1]周卓鏞.Oracle R A C數(shù)據(jù)庫緩存優(yōu)化方法探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010，（5）：12-12.

[2]林波.基于Oracle RAC數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用系統(tǒng)的容錯處理機制[J].中國傳媒科技，2010，(9)：50-51.

[3]周芹等.基于Oracle Spatial的空間數(shù)據(jù)庫緩存的關(guān)鍵技術(shù)[J].地球信息科學(xué)，2007，（3）：40-44.

On Strategies for Cache Optimization of Oracle RAC Data Base

DULi-lin
（Hunan Industry Polytechnic,Changsha 410208,Hunan）

Data base stores important system information.With the increase data volume,data base should have the greater safe reliability.This paper expounds the basic principles of Oracle RACdata base and analyses cache optimization strategies of Oracle RACdata base.

oracle RAC;data base;cache;optimization

TM15

A

1671-5004（2011） 05-0022-02

2011-6-20

杜立林（1978-），女，湖南常德人，湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：軟件工程。