號碼攜帶集中管理系統(tǒng)的高可用技術應用

　　3.5.2 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫集群軟件的主要特點。

　?。?）共享磁盤

　　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(shù)據(jù)文件存放在共享設備中，以便訪問相同Database的Instance能夠共享。同時，為了能夠使每個Instance能夠獨立操作，也為了系統(tǒng)恢復時其他Instance能找到相關的操作痕跡，RAC數(shù)據(jù)庫與單實例數(shù)據(jù)庫在存儲結構上還存在以下不同：

　?。?）每一個Instance都有自己的SGA（系統(tǒng)全局區(qū)）。

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

　　（3）每一個Instance都有自己的Redo Logs。

　?。?）每一個Instance都有自己的Undo表空間。

　　RAC也不能使用傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)，因為傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)不支持多系統(tǒng)的并行掛載，必須將文件存儲在沒有任何文件系統(tǒng)的裸設備或是支持多系統(tǒng)并發(fā)訪問的文件系統(tǒng)中。

　　RAC操作要求在所有Instance中對控制共享資源的訪問進行同步。RAC使用Global Resource Directory來記錄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Instance在進行讀寫操作后，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，每個實例的內存結構和后臺進程都是相同的，它們看起來像單一系統(tǒng)的一樣。每個實例的SGA內有一個緩沖區(qū)，使用Cache Fusion技術，每個實例就像使用單一緩存一樣使用集群實例的緩存來處理數(shù)據(jù)庫。Cache Fusion技術可以最大限度地降低磁盤I/O，優(yōu)化數(shù)據(jù)讀寫。節(jié)點之間會產(chǎn)生不小的網(wǎng)絡通信和CPU的開銷，因此雙節(jié)點RAC的性能不會是單節(jié)點性能的兩倍。

　　（3）透明應用切換

　　當RAC群集中的一個節(jié)點發(fā)生了故障，故障節(jié)點上所有保存在內存中運行的事務會丟失，Oracle將故障節(jié)點所擁有數(shù)據(jù)塊的控制權限重新轉交給正常節(jié)點，此過程稱為全局緩存服務重置。在全局緩存服務重置發(fā)生時，RAC中所有服務器都會被凍結，所有應用程序將被掛起，GCS將不會響應群集中任何節(jié)點發(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面，并執(zhí)行回滾，此時數(shù)據(jù)庫恢復可用。

　　3.6 應用軟件的系統(tǒng)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(tǒng)底層軟件或者硬件發(fā)生錯誤而導致系統(tǒng)重啟時的處理辦法。

　　系統(tǒng)在重啟前，系統(tǒng)中正在運行的有若干個流程，每個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(tǒng)重啟后，這些狀態(tài)都能夠恢復并自動運行到結束狀態(tài)。為此，系統(tǒng)在運行過程中，所有消息和流程的狀態(tài)都需要在修改的時候保存在數(shù)據(jù)庫中，而不能僅僅保存在內存中，在System Recover的時候，需要檢查數(shù)據(jù)庫中所有沒有到最終狀態(tài)的消息和流程并進行后續(xù)處理。

　　CSMS在System Recover后實現(xiàn)過程如下：

　　（1）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。

　　（3）恢復注銷流程。

　?。?）恢復停機相關流程。

　　（5）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(tǒng)恢復的關鍵就是要清楚每個流程的不同狀態(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(tǒng)正在處理該NP消息，主要包括將該NP消息保存入系統(tǒng)，根據(jù)該NP消息的類型，選擇需要處理的方式。

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

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

　　●Wait Reply（等待回復）：ACK超時等待重發(fā)。

　　●Complete（完成）：系統(tǒng)收到該消息的ACK信息。

　　對于系統(tǒng)的其他恢復流程，方法類似不再贅述。

　　3.7 磁盤陣列的RAID和磁帶庫備份方案

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

　　RAID技術按照級別可以分為RAID0，RAID1，RAID5等，不同級別RAID的存儲效率不同，當硬盤出現(xiàn)故障時能夠恢復的時間也不相同，具體技術可以參考相關技術文檔。

　　為了進一步增加數(shù)據(jù)存儲的保護功能，系統(tǒng)一般還會有其他介質的備份方案，如磁帶庫備份。磁盤陣列的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則備份到磁帶庫上，一方面可以增加存儲設備的容量，同時對數(shù)據(jù)保護又增加了一層保障。

　　4 結束語

　　作為號碼攜帶集中管理系統(tǒng)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(tǒng)的各個層面，相對也比較復雜。尤其在各種新的IT技術層出不窮的今天，研究各種高可用性技術，選擇合適的高可用性技術方案，應作為系統(tǒng)架構設計者和相關技術研究人員的重點研究內容。本文僅作為拋磚引玉，對號碼攜帶集中管理系統(tǒng)的各種高可用技術進行了簡單的分析和總結，相信這些高可用性技術對類似系統(tǒng)的設計具有一定的參考意義。