请叙述RAC和共享存储技术 ？

参考回答

在Oracle RAC（Real Application Clusters）环境中，共享存储技术是实现多个节点（实例）并发访问同一数据库文件、控制文件和日志文件的核心技术。Oracle RAC依赖共享存储来确保集群中的所有节点能够访问和更新相同的数据，从而保持数据一致性、高可用性和容错能力。共享存储是Oracle RAC的基础，它为集群中的多个节点提供了对数据的访问和同步机制。

1. 共享存储的基本概念

共享存储是指在RAC集群中，多个节点（或实例）共享同一个存储设备，这些存储设备通常是通过网络连接的存储系统（如SAN或NAS）。共享存储可以存储数据库的所有数据文件、控制文件、归档日志文件和重做日志文件等。

共享存储技术的目标是确保多个节点能够并发地读写相同的数据库文件，并且提供一致性和容错能力。在RAC环境中，所有节点通过共享存储访问相同的物理数据文件，因此多个实例可以在不同的节点上同时访问和修改数据，而不会发生数据冲突。

2. RAC与共享存储的工作原理

在Oracle RAC环境中，多个数据库实例（节点）通过共享存储来访问和操作相同的数据文件。每个节点都有自己的实例内存（如SGA、PGA）和后台进程，但它们都需要访问共享存储中的数据库文件。

2.1 数据文件的共享访问

所有RAC节点都可以访问共享存储中的数据文件。数据库的主要数据文件、控制文件、日志文件等都存储在共享存储中，所有节点都能够并发读取和修改这些文件。

• 数据文件：包含数据库表、索引等数据。所有RAC节点都可以并行读取和写入这些文件。
• 控制文件：保存数据库的结构和状态信息。多个节点需要访问相同的控制文件，以确保一致性。
• 重做日志文件：保存数据库事务的日志。所有节点都需要读取这些文件以执行恢复操作。

2.2 缓存一致性（Cache Fusion）

Oracle RAC通过Cache Fusion技术确保不同节点上的实例保持数据的一致性。当一个节点更新了某个数据块，其他节点的缓存也会收到更新，确保所有实例的缓存中数据保持一致。

• Cache Fusion机制：通过内存互换（互联网络）进行缓存同步。当一个节点更新数据时，其他节点的缓存中的数据会被同步更新。
• 一致性保证：通过Cache Fusion，RAC集群确保所有实例在处理数据时的数据一致性，避免数据冲突和丢失。

2.3 共享存储的I/O管理

• I/O负载分担：RAC集群通过多个节点分担I/O负载，每个节点可以独立地处理部分I/O请求，从而提高数据库的整体性能。
• 数据冗余：共享存储通常采用冗余机制，如RAID（Redundant Array of Independent Disks）或分布式存储系统，确保数据的安全性和高可用性。

3. 共享存储技术的类型

在RAC环境中，常见的共享存储技术主要包括以下几种：

3.1 SAN（Storage Area Network）

• SAN是一种专门为数据存储提供高速网络连接的技术。SAN通过专用网络将存储设备（如硬盘阵列）连接到多个服务器或节点上，使得所有节点能够访问同一存储设备。
• 优点：提供高带宽、低延迟的存储访问，适合RAC集群中高性能、高吞吐量的应用。
• 典型应用：用于大型RAC环境中，支持多个节点的并发数据访问。

3.2 NAS（Network Attached Storage）

• NAS是一种通过网络共享存储的技术，提供文件级存储而非块级存储。NAS通过标准的网络协议（如NFS或SMB）使得多个节点能够共享存储。
• 优点：易于部署和管理，适合小型或中型RAC环境。
• 缺点：相比SAN，NAS的性能较低，适用于数据访问较少的场景。

3.3 Cluster File System（CFS）

• CFS（Cluster File System）是一种集群文件系统，允许多个节点同时访问同一个文件系统，确保集群中的所有节点可以共享文件。OCFS2（Oracle Cluster File System 2）是Oracle推荐的CFS，专为RAC环境设计。
• 优点：提供文件级共享和高可用性，简化了文件管理和故障恢复过程。
• 应用场景：通常用于RAC环境中的共享存储，确保多个节点可以访问数据库文件和其他共享文件。

4. 共享存储的高可用性和冗余

在RAC环境中，确保共享存储的高可用性和容错性是至关重要的。如果存储系统发生故障，可能会导致集群无法正常工作。为此，通常会采用以下技术：

4.1 冗余配置

共享存储通常采用冗余配置（如RAID 1、RAID 5或RAID 10）来提高数据的可靠性和容错能力。RAID技术通过将数据分散存储到多个硬盘中，提供故障容忍和数据恢复能力。

4.2 存储故障转移

如果使用SAN或NAS，存储系统可以配置为支持自动故障转移，确保在一个存储设备故障时，集群可以自动切换到其他存储设备。

4.3 存储级高可用性软件

一些高端存储系统提供存储级的高可用性和故障转移功能，以确保在存储层发生故障时，集群能够继续运行。

5. 总结

在Oracle RAC环境中，共享存储技术是确保多个节点能够访问相同数据库文件的核心技术。共享存储通过SAN、NAS或CFS等方式实现数据共享，并结合Cache Fusion等技术保持数据一致性。共享存储不仅提供了高可用性和容错能力，还通过冗余和负载分担提高了RAC集群的性能和可靠性。