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前言

1. Oracle RAC介绍

1.1 基本概念

Oracle RAC（Oracle Real Application Server Cluster）是一种分布式数据库解决方案，它允许多个Oracle数据库实例在多台服务器上共享同一个数据库存储空间，并通过集群来保证高可用性和容错性。简单来说，RAC就是将多个数据库实例连接起来，形成一个“集群”，可以在任何节点上访问到完整的数据库内容。

Oracle RAC由多个数据库实例组成，其中每个实例都运行在不同的服务器节点上。节点之间通过网络通信，每个实例都可以访问数据文件、控制文件、归档日志和参数文件等共享资源。在RAC架构中，数据库和应用程序是分离的，应用程序只需要连接到任何一个数据库实例即可，当有节点故障时，连接会自动定向到其他节点上。

1.2 Oracle RAC应用场景

Oracle RAC被广泛用于大型、高性能的企业级应用系统中，如在线交易处理、数据仓库和业务智能分析等。

（1）交易处理
在交易处理系统中，Oracle RAC可以提供高可用性、负载均衡和性能优化的支持。采用Oracle RAC可以避免因单点故障而导致的系统不可用或性能下降，保障了在线交易系统的连续性和稳定性。

（2）数据仓库
在数据仓库系统中，Oracle RAC可以提供强大的查询优化功能，以满足业务对数据挖掘和商业智能分析的需求。同时，Oracle RAC还支持在线报表生成和实时数据分析，可以大大提升业务决策的速度和准确性。

（3）业务智能分析
Oracle RAC还广泛应用于业务智能分析系统中，以满足大规模数据量、复杂查询和多维分析等业务需求。通过引入Oracle RAC，可以有效提高系统的响应速度和并行处理能力，以满足业务对实时性和可靠性的需求。

1.3 Oracle RAC的优缺点

（1）优点

• 高可用性：Oracle RAC 具有高可用性，因为它可以在多个节点上运行数据库实例。如果一个节点出现故障，其他节点可以自动接管其职责，从而避免了单点故障。

• 高容错性：Oracle RAC提供故障检测和自动恢复技术，在节点故障、网络故障以及存储设备故障等情况下，自动地协调数据库实例之间的交互。Oracle RAC 具有故障转移功能，因为它可以自动将客户端请求路由到可用的节点上。这可以确保系统的连续性和可用性，从而避免了业务中断的风险。

• 可扩展性：Oracle RAC 具有可扩展性，因为它可以通过增加节点来扩展性能，以满足不断增长的业务需求。Oracle RAC提供在线扩展的功能，可在不中断服务的情况下添加或删除节点。

• 负载均衡：Oracle RAC 具有负载均衡功能，因为它可以将客户端请求路由到可用的节点上。这可以确保每个节点都能充分利用其资源，从而提高性能和可靠性。

• 数据共享：Oracle RAC 具有数据共享功能，因为它可以让多个节点共享同一个物理存储。这可以确保数据的一致性和完整性，从而避免了数据冲突和数据丢失的问题。
  （2）局限性

• 成本高昂：Oracle RAC需要购买专门的硬件和软件支持，以及专业人员的维护和管理。这使得采用Oracle RAC的成本较高，对于中小型企业而言可能不划算。

• 复杂性：Oracle RAC的构建和配置比单机数据库复杂得多，需要考虑多个节点之间的数据同步、连接管理、资源管理以及故障恢复等问题。这可能需要更为复杂的系统架构、详细的设计和测试过程。

• 可扩展性有限：尽管Oracle RAC可以通过添加和删除节点来实现线性扩展，但这种可扩展性也有一定的局限性。如果要进一步提高性能，可能需要采用更为复杂的方案，如分布式数据库或云计算架构。

• 资源占用：由于Oracle RAC需要在每个节点上运行多个实例，因此它需要更多的计算资源和内存容量。这可能会影响整个系统的性能和稳定性。

2. Oracle RAC架构

Oracle RAC的架构包括两个主要组件：共享存储和实例集群。

• 共享存储指多个节点可以访问的单个存储池，其中包括共享的磁盘或SAN设备等。所有节点都可以访问共享的存储空间，包括数据文件、控制文件、归档日志和参数文件等。这些存储资源通常由一个专门的存储阵列设备提供支持，以确保容错性和高可用性。
• 实例集群指运行在集群中各个节点上的多个Oracle实例，每个实例都运行在不同的服务器节点上，它们可以协同工作，共享相同的数据库存储空间。
  Oracle RAC 的体系结构包括多个关键组件，它们共同协作来实现多节点并行处理、故障检测和自动恢复等功能。

（1）Oracle Database 软件
Oracle Database 软件是 Oracle RAC 的核心组成部分，它必须在每个节点上进行安装和配置，并且需要连接到共享存储设备，以确保节点之间可以相互访问数据库存储。

（2）共享存储
共享存储对于 Oracle RAC 来说是至关重要的。它由一个或多个存储设备提供支持，以确保各个节点之间可以相互访问数据库存储资源。共享存储通常采用 SAN 存储设备或 NAS 设备来实现。

（3）Oracle Clusterware
Oracle Clusterware 是 Oracle RAC 中的关键组件之一，它可以跨节点协调各个实例之间的交互，并且提供自动故障转移和恢复功能，以确保数据库始终可用。此外，Clusterware 还提供了动态资源管理功能，确保每个节点上的进程可以均衡利用系统资源。

（4）共享缓存
Oracle RAC 采用了共享内存架构的方式来实现多个实例之间的数据共享。即各个节点的实例都可以在内存中共享部分数据块（Synchronized Global Cache）。这些数据块可以被多个实例同时访问和修改，不同实例之间进行数据同步和数据冲突检测，保证数据的一致性。通过共享内存架构，Oracle RAC 可以避免访问磁盘的等待时间，从而提高系统的性能。

（5）连接管理器
连接管理器负责将客户端请求路由到可用的节点，以实现负载均衡。此外，连接管理器还提供了一些额外的功能，例如自动重试和会话故障检测等，以提高应用程序的可用性和可靠性。

（6）集群文件系统
集群文件系统用于支持 Oracle RAC 的共享存储。它可以允许多个节点同时访问同一个文件系统，同时确保文件系统的安全性和一致性。Oracle RAC 支持多种集群文件系统，包括 ASM（Automatic Storage Management）和 OCFS2（Oracle Cluster File System）等。

（7）全局资源管理器
全局资源管理器（Globally Enqueue Service）是 Oracle RAC 中实现并发控制的重要组件之一。它负责在多个节点之间协调并发事务的操作，包括锁定、解锁和排队等。同时，全局资源管理器还提供故障检测和自动恢复技术，可以动态地重新分配资源，以适应系统的变化。

3. Oracle RAC 的安装

Oracle RAC 的安装过程通常可以分为以下几个步骤：准备环境、安装 Oracle 软件、创建数据库、配置 RAC 组件、进行测试等。

（1）准备环境

主要包括以下方面：

硬件和操作系统要求：确保所有节点都满足 Oracle 的硬件和软件要求。
共享存储：准备好共享存储设备，并确保所有节点都可以访问该设备。
软件下载：从 Oracle 官方网站下载最新版本的 Oracle Database 软件和 Patchset。
网络配置：为每个节点配置网络接口，并确认所有节点之间的网络连接是正常的。

（2）安装 Oracle 软件

安装步骤如下：

• 解压下载的 Oracle Database 软件包，并将其复制到所有节点上。
  运行runInstaller 脚本，启动 Oracle Database 安装程序。
• “选择安装选项”页面上，选择“Install Database software only”选项，然后单击“Next”按钮。
• “选择系统类别”页面上，选择“Cluster database”选项，然后单击“Next”按钮。
• “选择集群配置”页面上，选择“Advanced installation”选项，然后单击“Next”按钮。
• “选择集群节点”页面上，选择要安装 Oracle RAC 的所有节点，并设置每个节点的 Oracle 安装目录和共享存储位置。然后单击“Next”按钮。
• “选择 Grid Infrastructure 基本目录”页面上，设置 Grid Infrastructure 软件的基本目录和组别。然后单击“Next”按钮。
• “选择兼容性模式”页面上，选择需要的兼容性模式（Oracle Database 18c 或 Oracle Database 19c）。
• “指定管理密码”页面上，设置 Grid Infrastructure 和数据库的管理员密码。然后单击“Next”按钮。
• “审查所选配置”页面上，确认所选配置。然后单击“Install”按钮，开始安装 Oracle RAC。

（3）创建数据库

创建步骤如下：

• 在每个节点上运行 dbca 命令，启动 Oracle Database Configuration Assistant 工具。
• “选择操作”页面上，选择“Create Database”选项，然后单击“Next”按钮。
• “选择模板”页面上，选择“General Purpose or Transaction Processing”选项，然后单击“Next”按钮。
• “定义数据库标识符”页面上，设置数据库名称、实例名称和 SID 等参数。然后单击“Next”按钮。
• “配置数据库选项”页面上，设置数据库字符集、语言等选项。然后单击“Next”按钮。
• “指定数据库文件位置”页面上，设置数据库的数据文件、控制文件和归档日志文件等位置。通常情况下，这些文件应该存储在共享存储中。然后单击“Next”按钮。
• “指定数据库管理选项”页面上，设置管理员密码、监听器端口等选项。然后单击“Next”按钮。
• “选择配置选项”页面上，选择需要的配置选项，例如是否启用 ASM 等。然后单击“Next”按钮。
• “审查所选配置”页面上，确认所选配置。然后单击“Finish”按钮，开始创建数据库。

（4）配置 RAC 组件

在创建数据库后，需要配置 Oracle RAC 的各个组件，包括监听器、OCR（Oracle Cluster Registry）和 ASM（Automatic Storage Management）等。配置步骤如下：

配置监听器：在每个节点上运行 netca 命令，启动网络配置助手，然后创建一个新的监听器。
配置 OCR：使用 crsctl 命令管理 OCR，可以将 OCR 备份到共享存储中，以实现故障恢复和高可用性。
配置 ASM：在每个节点上运行 asmca 命令，启动 ASM 配置助手，然后创建 ASM 实例，并将数据库文件存储在 ASM 中。
（5）进行测试

在完成 Oracle RAC 的配置后，需要进行一些测试来验证系统是否正常运行。可以通过以下方式进行测试：

使用 SRVCTL 命令管理集群组件，例如启动、停止数据库实例和 ASM 实例等。
使用 SQLPLUS 工具连接到数据库，并执行一些 SQL 查询语句，以验证数据库是否正常工作