號碼攜帶集中管理系統的高可用技術(shù)應用

　　3.5.2 數據庫集群軟件

　　我們以ORACLE的真正應用集群（Real Application Cluster，RAC）軟件為例，介紹數據庫集群軟件的主要特點(diǎn)。

　?。?）共享磁盤(pán)

　　與Single-Instance Oracle的存儲方式最主要的不同之處在于RAC存儲必須將所有RAC中數據文件存放在共享設備中，以便訪(fǎng)問(wèn)相同Database的Instance能夠共享。同時(shí)，為了能夠使每個(gè)Instance能夠獨立操作，也為了系統恢復時(shí)其他Instance能找到相關(guān)的操作痕跡，RAC數據庫與單實(shí)例數據庫在存儲結構上還存在以下不同：

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的SGA（系統全局區）。

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的Background Process。

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的Redo Logs。

　?。?）每一個(gè)Instance都有自己的Undo表空間。

　　RAC也不能使用傳統的文件系統，因為傳統的文件系統不支持多系統的并行掛載，必須將文件存儲在沒(méi)有任何文件系統的裸設備或是支持多系統并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的文件系統中。

　　RAC操作要求在所有Instance中對控制共享資源的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行同步。RAC使用Global Resource Directory來(lái)記錄Cluster Database中資源的使用信息，Global Cache Service（GCS）和Global Enqueue Service（GES）管理GRD中的信息。每個(gè)Instance在進(jìn)行讀寫(xiě)操作后，要由GCS或者GES按照嚴格的流程同步到其他Instance的Buffer中。

　?。?）緩存融合（Cache Fusion）

　　在RAC環(huán)境中，每個(gè)實(shí)例的內存結構和后臺進(jìn)程都是相同的，它們看起來(lái)像單一系統的一樣。每個(gè)實(shí)例的SGA內有一個(gè)緩沖區，使用Cache Fusion技術(shù)，每個(gè)實(shí)例就像使用單一緩存一樣使用集群實(shí)例的緩存來(lái)處理數據庫。Cache Fusion技術(shù)可以最大限度地降低磁盤(pán)I/O，優(yōu)化數據讀寫(xiě)。節點(diǎn)之間會(huì )產(chǎn)生不小的網(wǎng)絡(luò )通信和CPU的開(kāi)銷(xiāo)，因此雙節點(diǎn)RAC的性能不會(huì )是單節點(diǎn)性能的兩倍。

　?。?）透明應用切換

　　當RAC群集中的一個(gè)節點(diǎn)發(fā)生了故障，故障節點(diǎn)上所有保存在內存中運行的事務(wù)會(huì )丟失，Oracle將故障節點(diǎn)所擁有數據塊的控制權限重新轉交給正常節點(diǎn)，此過(guò)程稱(chēng)為全局緩存服務(wù)重置。在全局緩存服務(wù)重置發(fā)生時(shí)，RAC中所有服務(wù)器都會(huì )被凍結，所有應用程序將被掛起，GCS將不會(huì )響應群集中任何節點(diǎn)發(fā)出的請求；重置后，Oracle讀取日志記錄，確定并鎖定需要恢復的頁(yè)面，并執行回滾，此時(shí)數據庫恢復可用。

　　3.6 應用軟件的系統恢復方案

　　即使我們采取了前面所有的措施，也需要考慮在前面方案失敗的情況下，即系統底層軟件或者硬件發(fā)生錯誤而導致系統重啟時(shí)的處理辦法。

　　系統在重啟前，系統中正在運行的有若干個(gè)流程，每個(gè)流程都處于不同的狀態(tài)，應用軟件的恢復方案就是要保證系統重啟后，這些狀態(tài)都能夠恢復并自動(dòng)運行到結束狀態(tài)。為此，系統在運行過(guò)程中，所有消息和流程的狀態(tài)都需要在修改的時(shí)候保存在數據庫中，而不能僅僅保存在內存中，在System Recover的時(shí)候，需要檢查數據庫中所有沒(méi)有到最終狀態(tài)的消息和流程并進(jìn)行后續處理。

　　CSMS在System Recover后實(shí)現過(guò)程如下：

　?。?）恢復所有消息：恢復CSMS發(fā)出的消息，恢復CSMS收到的消息。

　?。?）恢復申請流程。

　?。?）恢復注銷(xiāo)流程。

　?。?）恢復停機相關(guān)流程。

　?。?）恢復審計流程。

　?。?）檢查當天的生效廣播。

　?。?）檢查當天的同步。

　?。?）檢查當月的同步。

　　系統恢復的關(guān)鍵就是要清楚每個(gè)流程的不同狀態(tài)，比如在消息的恢復中，對于從CSMS發(fā)送出去的NP消息，狀態(tài)包括：

　　●Init（初始）。

　　●Sending（發(fā)送中）：該消息已經(jīng)發(fā)送給SOA/LSMS，等待ACK。

　　●Wait Send（等待發(fā)送）：ACK超時(shí)重發(fā)。

　　●Sent（發(fā)送成功）：收到ACK信息。

　　●Complete（完成）：收到該NP消息（請求/指示）的回復（響應/確認），并已經(jīng)成功發(fā)送相應的ACK。

　　對于CSMS接收到的NP消息，狀態(tài)包括：

　　●Init（初始）。

　　●Processing（處理中）：表示系統正在處理該NP消息，主要包括將該NP消息保存入系統，根據該NP消息的類(lèi)型，選擇需要處理的方式。

　　●Processed（處理結束）：表示系統已經(jīng)處理結束該NP消息。

　　●Replying（正在發(fā)送回復消息）：系統將組織好的NP回復消息已經(jīng)發(fā)送到SOA/LSMS，該消息沒(méi)有收到ACK。

　　●Wait Reply（等待回復）：ACK超時(shí)等待重發(fā)。

　　●Complete（完成）：系統收到該消息的ACK信息。

　　對于系統的其他恢復流程，方法類(lèi)似不再贅述。

　　3.7 磁盤(pán)陣列的RAID和磁帶庫備份方案

　　系統高可靠性最后的考慮就是存儲設備，以目前的技術(shù)而言，有效的存儲方案不僅可以保證存儲數據的安全可靠，還能夠提高硬盤(pán)讀寫(xiě)的速度，常用的技術(shù)就是RAID。

　　RAID技術(shù)按照級別可以分為RAID0，RAID1，RAID5等，不同級別RAID的存儲效率不同，當硬盤(pán)出現故障時(shí)能夠恢復的時(shí)間也不相同，具體技術(shù)可以參考相關(guān)技術(shù)文檔。

　　為了進(jìn)一步增加數據存儲的保護功能，系統一般還會(huì )有其他介質(zhì)的備份方案，如磁帶庫備份。磁盤(pán)陣列的數據按照一定的規則備份到磁帶庫上，一方面可以增加存儲設備的容量，同時(shí)對數據保護又增加了一層保障。

　　4 結束語(yǔ)

　　作為號碼攜帶集中管理系統的重要性能指標之一，高可用性具有十分重要的意義。因為高可用性需要考慮到系統的各個(gè)層面，相對也比較復雜。尤其在各種新的IT技術(shù)層出不窮的今天，研究各種高可用性技術(shù)，選擇合適的高可用性技術(shù)方案，應作為系統架構設計者和相關(guān)技術(shù)研究人員的重點(diǎn)研究?jì)热?。本文僅作為拋磚引玉，對號碼攜帶集中管理系統的各種高可用技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和總結，相信這些高可用性技術(shù)對類(lèi)似系統的設計具有一定的參考意義。