大话Oracle RAC:集群、高可用性、备份与恢复

.1.5.6　创建数据库　40
1.6　客户端测试　43
1.6.1　客户端配置　43
1.6.2　体验failover　44
1.6.3　体验loadbalance　45
1.6.4　修改归档模式　46
第2章　集群、rac和maa　48
2.1　什么是集群　48
2.1.1　系统可靠性　49
2.1.2　系统性能　49
2.1.3　集群的技术基础　50
2.2　集群术语　51
2.2.1　两大关键特性：可扩展性和高可用性　51
2.2.2　两大核心能力：负载均衡和故障转移　52
2.2.3　集群组成元素　52
2.2.4　集群分类　52
2.3　oracle的高可用架构(maa)　53
2.3.1　maa实例　54
2.3.2　双机热备——一个被遗漏的技术　55
2.4　rac集群　56
2.4.1　存储层　57
2.4.2　网络层　57
2.4.3　集群件层　58
2.4.4　应用层　58
2.5　rac集群环境的特殊问题　59
2.5.1　并发控制　59
2.5.2　健忘症(amnesia)　59
2.5.3　脑裂(split brain)　59
2.5.4　io隔离(io fencing)　60
2.6　rac的前世今生　61
2.6.1　oracle database的历史　61
2.6.2　oracle rac的历史　62
2.6.3　ops和rac的区别　64
2.7　rac的好处　65
2.7.1　增加可用性　66
2.7.2　扩展性　67
2.7.3　更容易管理　67
2.7.4　其他选择　68
2.8　小结　68
第3章　oracle clusterware　69
3.1　clusterware和rac的关系　69
3.2　oracle clusterware组成　70
3.2.1　磁盘文件　70
3.2.2　clusterware后台进程　76
3.2.3　网络组件　83
3.3　clusterware的日志体系　87
3.4　clusterware和厂商集群的关系　88
3.5　小结　89
第4章　rac原理　90
4.1　数据库基本原理　90
4.1.1　并发访问和数据一致性　91
4.1.2　事务和隔离级别　92
4.1.3　oracle支持的隔离级别　93
4.2　oracle单实例的并发控制机制　94
4.2.1　lock　94
4.2.2　数据记录的行级锁　95
4.2.3　latch　99
4.2.4　latch和lock对比　99
4.2.5　进一步理解　100
4.3　rac下的并发控制　102
4.3.1　dlm中资源和锁　103
4.3.2　non-cache fusion资源　104
4.3.3　cache fusion资源　105
4.3.4　grd(global resource directory)　106
4.3.5　pcm lock　107
4.3.6　cache fusion　108
4.3.7　rac并发控制总结　113
4.4　rac架构　113
4.4.1　sga的变化　114
4.4.2　后台进程的变化　114
4.4.3　文件　116
4.4.4　scn　117
4.4.5　cache fusion、gcs、ges　118
4.5　rac和clusterware的交互　119
4.5.1　clusterware层　119
4.5.2　rac层　120
4.6　小结　123
第5章　存储方案——asm初步　124
5.1　shared-disk和shared-nothing架构　124
5.2　oracle 10g rac的存储方案介绍　125
5.3　asm架构　125
5.3.1　asm实例　126
5.3.2　文件　127
5.4　配置asm　127
5.4.1　安装位置　127
5.4.2　创建asm磁盘　127
5.4.3　配置asm实例　137
5.4.4　创建磁盘组　140
5.4.5　在数据库中使用asm的磁盘组　140
5.4.6　如何从远程访问asm实例　141
5.5　asm实例：将数据库迁移到asm　141
5.5.1　试验说明　141
5.5.2　操作步骤　141
5.5.3　最后验证　148
5.6　小结　148
第2部分　实战篇
第6章　rac维护工具集　150
6.1　oracle clusterware工具集　150
6.2　节点层　150
6.3　网络层　151
6.3.1　公有网络　151
6.3.2　私有网络　151
6.3.3　私有网络的参数调整　154
6.3.4　oficfg命令　155
6.3.5　工程中解决不能识别心跳网络的故障　157
6.4　集群层　159
6.4.1　crsctl　159
6.4.2　ocr命令系列　164
6.4.3　一个bug引起的系统重启　171
6.5　应用层　185
6.5.1　crs_stat　185
6.5.2　onsctl　188
6.5.3　srvctl　193
6.5.4　恢复　199
6.6　小结　202
第7章　ha和lb　203
7.1　什么是高可用性　203
7.2　failover　204
7.2.1　client-side connect time failover　204
7.2.2　taf(transparent application failover)　204
7.2.3　client-side failover和taf的对照试验　205
7.2.4　server-side taf　208
7.2.5　深入taf细节　214
7.3　oracle clusterware ha框架　221
7.3.1　术语介绍　221
7.3.2　配置命令　223
7.3.3　完整实例　228
7.4　loadbalance　232
7.4.1　connection balancing　232
7.4.2　利用service分散负载　235
7.5　测试loadbalance　236
7.5.1　通过listener日志区分路由来源　236
7.5.2　测试方法　237
7.5.3　测试过程　238
7.6　小结　242
第8章　备份　243
8.1　概述　243
8.1.1　归档模式和非归档模式　243
8.1.2　备份分类　245
8.1.3　user-managed backup　246
8.2　使用flash recovery area　248
8.2.1　配置flash recovery area　249
8.2.2　flash recovery area的空间监控　249
8.3　rman架构　250
8.3.1　target database　250
8.3.2　catalog database　251
8.3.3　通道(channel)　251
8.3.4　闪回恢复区(flash recovery area)　251
8.3.5　备份集(backup set)和拷贝(copy)　251
8.3.6　介质管理器　252
8.3.7　连接到数据库　252
8.4　使用rman　253
8.4.1　rman工具的使用方法　253
8.4.2　rman配置　255
8.5　完全备份和增量备份　264
8.5.1　完全备份　264
8.5.2　增量备份　267
8.5.3　其他rman命令　269
8.6　rac的备份实例　275
8.7　小结　278
第9章　恢复　280
9.1　oracle事务基本原理　280
9.1.1　scn　282
9.1.2　检查点　284
9.2　日志　286
9.2.1　日志内容　286
9.2.2　日志线程(redo thread)　288
9.2.3　日志写　288
9.3　恢复种类　289
9.3.1　instance recovery　291
9.3.2　crash recovery　291
9.3.3　media recovery　295
9.3.4　online block recovery　295
9.4　介质恢复　296
9.4.1　完全恢复　296
9.4.2　不完全恢复　300
9.4.3　恢复到单实例　312
9.5　其他一些有用的恢复演示　319
9.5.1　从自动备份的中恢复spfile　319
9.5.2　控制文件的恢复　320
9.6　利用恢复的控制文件进行数据库恢复　321
9.6.1　使用alter database open resetlogs的场合　321
9.6.2　重建控制文件　321
9.6.3　使用using backup controlfile的场合　322
9.6.4　例子1：使用备份的控制文件做恢复　322
9.6.5　例子2：用noresetlogs方法重建控制文件　326
9.6.6　例子3：用resetlogs方法重建控制文件　329
9.7　dbid的重要性和获得dbid的方法　330
9.7.1　通过数据文件、日志文件(联机或者归档)　330
9.7.2　根据自动备份的控制文件得到　331
9.8　小结　331
第10章　其他恢复技术　332
10.1　数据块恢复　332
10.2　如何检查数据块一致性　333
10.2.1　使用初始化参数　333
10.2.2　dbv工具　334
10.2.3　analyze命令　336
10.2.4　rman工具　336
10.2.5　dbms_repair包　337
10.3　模拟数据块不一致　337
10.4　数据块不一致处理办法　341
10.4.1　收集信息　342
10.4.2　设计恢复方法　343
10.4.3　恢复操作　344
10.5　数据块恢复实例　346
10.6　flashback家族介绍　353
10.7　flashback database　354
10.7.1　flashback database架构　354
10.7.2　启用flashback database　354
10.7.3　flashback database　356
10.7.4　命令和视图　359
10.8　flashback drop　360
10.8.1　tablespace recycle bin　360
10.8.2　flashback drop操作　361
10.8.3　recycly bin的维护　363
10.9　flashback query和flashback table　364
10.9.1　oracle 9i的flashback query　364
10.9.2　flashback version query　365
10.9.3　flashback transaction query　379
10.9.4　flashback table　381
10.9.5　undo retntion　384
10.10　回滚段损坏后的修复　385
10.10.1　aum(automatic undo management)　385
10.10.2　如何处理回滚段损坏　397
10.11　小结　410
第11章　rac和data guard　411
11.1　data guard介绍　411
11.1.1　data guard架构　412
11.1.2　日志发送(redo send)　412
11.1.3　日志接收(redo receive)　414
11.1.4　日志应用(redo apply)　415
11.1.5　data guard环境中的重要进程　415
11.1.6　standby log file(srl)　416
11.1.7　数据保护模式　417
11.1.8　自动裂隙检测和解决　419
11.1.9　实时恢复(real-time apply，rta)　420
11.1.10　rta引发的思考——关于同步的速度　421
11.1.11　如何监控恢复的性能　421
11.2　rac和standby配置实例　422
11.2.1　rac primary和single standby　423
11.2.2　rac primary和rac standby　433
11.3　角色转换　444
11.3.1　switchover　445
11.3.2　failover　448
11.3.3　failover步骤　452
11.3.4　failover的例子　454
11.3.5　failover之收尾　460
11.4　standby环境下维护联机日志　464
11.4.1　手工添加日志文件　464
11.4.2　手工删除日志文件　465
11.4.3　通过控制文件重新同步　465
11.5　小结　466
第12章　rac和stream replication　467
12.1　stream的工作原理　467
12.2　data guard和stream对比　468
12.3　rac stream配置实例　469
12.3.1　single(source)和rac(target)　470
12.3.2　rac对rac的复制　474
12.3.3　strmmon工具　492
12.4　小结　494
第13章　深入asm　495
13.1　非asm的存储结构　495
13.2　asm存储结构　496
13.3　asm文件系统　497
13.3.1　asm metadata　497
13.3.2　physical metadata　498
13.3.3　virtual metadata　499
13.3.4　disk recovery　501
13.3.5　条带化(asm striping)　501
13.4　asm中的文件布局规律　502
13.4.1　omf　502
13.4.2　ofa　505
13.4.3　fra(flash recovery area)和omf　506
13.4.4　asm文件模板(asm file template)　507
13.4.5　asm别名(asm file alias)　507
13.5　rdbms和asm之间的交互　522
13.6　asm的实例恢复　524
13.7　asm和os filesystem之间交互　524
13.7.1　dbms_file_transfer包　525
13.7.2　rman的convert方法　530
13.7.3　asm和tts　530
13.8　asm的限制　533
13.9　小结　533
第14章　性能与rac　534
14.1　rac性能的若干特点　535
14.1.1　rac环境的一些特殊注意点　537
14.1.2　rac特有的性能指标　538
14.1.3　对于延迟时间的深入分析　542
14.1.4　rac特有的等待事件　545
14.2　awr　545
14.2.1　启用awr　546
14.2.2　修改awr配置　546
14.2.3　产生awr报告　546
14.3　ash　547
14.4　gc的调整策略　550
14.5　sql调整策略　551
14.5.1　sql语句的执行过程　552
14.5.2　sql性能调整的基本方法　552
14.5.3　pl/sql和sql　555
14.6　小结　557

.　　本书共14章，分为集群理论篇、实战篇两大部分。
　　工欲善其事，必先利其器，学习RAC，环境是最重要的。所以第1章“RAC初体验”将引导读者在一台PC上搭建出一个2节点的RAC环境，并在建好之后快速感受RAC两大亮点——负载均衡、高可用性。这一章内容虽然是介绍安装，但并不是简单的单击“上一步”、“下一步”按钮，其间渗透了许多作者的体会和心得，所以即使有安装经验的读者，也无妨做一次快速翻阅，相信也会有所收获。
　　从第2章至第5章主要是基础理论介绍，第2章首先概述了集群的概念、分类，并在其基础上对RAC架构做一个快速浏览。接下来的3章，每一章都讨论了RAC的一个组件。
　　如果对RAC环境做一个解剖，可以发现集群软件架构可以分为3个组件：ClusterwareManager(集群件)、Distribute Lock Management(DLM，分布式锁管理器)、Oracle实例。这3个组件在Oracle的发展历史各不相同。Oracle在版本9之前一直是依赖厂商的集群件产品，比如Sun的Clusterware。直到Oracle9才开始提供自己的集群件产品Cluster Manager，但是只支持部分平台。到了版本10，这个产品已经演变成一个功能完整、支持所有平台的独立产品Oracle Clusterware，这个产品不仅支持RAC，而且还能为其他非Oracle软件提供高可用支持。第3章专门介绍Oracle Clusterware。而第7章会演示如何利用这个产品搭建一个Web集群。
　　无论Oracle还是IBM、微软公司的数据库产品，无论单实例数据库还是集群数据库，它们核心功能都是一样的——事务处理，并在保证数据完整的前提下提供最大的并发支持。大家都知道，数据库系统是通过“锁机制”来实现的，而在集群环境下，使用的是“分布式锁机制”。其实不仅仅是数据库，所有支持多用户并发的系统都需要某种“锁机制”，因此无论“锁”还是“分布式锁”都不是Oracle所特有的，它是所有这些系统的共性。
　　Oracle单实例的锁机制包括两种：Lock和Latch，OracleRAC同样也离不开这两种锁机制，但是Oracle RAC又多了一种新的锁——分布式锁，这种锁的管理机制叫作分布式锁管理器(Distributed Lock Manager，DLM)。Oracle集群最初使用的是操作系统的DLM，但是操作系统的DLM仅适用于数量很少的资源的分布式管理，比如对文件，对于Oracle数据库动辄G级的数据量，这种DLM就非常不适合。所以Oracle开发了自己的DLM机制，在RAC之前的OPS中，这种技术叫作PCM(Parellel Cache Management)，到了RAC，这个技术改名为CacheFusiono可以说，RAC的学习、管理、优化都是围绕着CacheFusion进行的。不过与Clusterware不同，Oracle并没有把DLM独立为一个产品，而是把DLM功能集成到数据库内核中，如果安装过程中检测到Clusterware的存在，就会激活内核的DLM功能。
　　第4章围绕着“锁”在单实例和RAC的使用，详细讲述了RAC原理。这一章是全书最重要的部分，也是作者花费心血最多的章节，希望读者详细研读。
　　以“锁”为总线来学习RAC，这个灵感来自于我在雅虎工作期间主持的一次内部培训，也正是这个灵感造就了本书。
　　当时雅虎的一个系统要从SQL Server转移到Oracle，大家希望能对SQL Server和Oracle的区别有所了解，于是我就主持了一次内部培训。当时对培训主题的选择是煞费苦心，如果从两个产品的媒体发布数据、销售数量做比较，对于技术人员显然没有任何意义；如果单从产品功能、用户友好性来比较，也没有任何说服力。在否定了若干方案后，我开始思考“数据库最本质的功能是什么?”，思索的结果就是最终选定“并发和锁”作为比较的主题。通过介绍两种产品的“锁机制”是如何实现的，以及各自的实现方法对并发能力的影响，从而达到比较的目的。这个讲义(PPT格式)可以在我的Blog(http：//space.itpub.net/75321)找到。需要说明的是，这个讲义是以Oracle 9i和SQL Server2000为基础，其中关于Oracle 9i的部分对Oracle 10g仍然有效，但是SQL Server 2000部分对其他版本是否适用，就需要根据具体情况来定。
　　这次内部培训之后，借助这个灵感，我对RAC知识重新梳理，终于找到了学习RAC最有效的方法(至少我个人这样认为)，也最终产生这本书。
　　第5章带领读者认识ASM，这是Oracle 10推出的自动存储管理系统，这个系统同时综合了集群文件系统和卷管理器两方面功能，也是Oraclel0RAC的首选存储方案。
　　本书的第6章至第14章是实战部分，每一章都是一个独立的讨论主题。
　　Oraclelog中的管理工具被大大加强，提供了基于Web界面的管理方式。这些工具虽然简单好用，但对于初学者来说恰恰也是缺点，首先这些工具隐藏了背后的运作机制，其次对于这些工具本身的学习也会分散读者的精力，何况在某些现场根本没有图形界面可以使用。所以，我更推荐读者在学习阶段还是使用“笨”方法：手工输入命令+观察输出结果。在有一定的经验以后，再去使用各种图形工具，更何况Oracle中需要记忆的命令数量也是非常有限的，差不多一章的内容就可以全部覆盖。
　　因此，第6章把RAC环境中可能用到的命令进行整理，并按照一种便于记忆的方式进行归类。但这一章并不是命令手册，很多命令会有些较深入的分析。当然在以后的章节学习中，读者可能还会需要反复查阅这一章。
　　第7章介绍RAC最主要的亮点“HA和LB”，第8章介绍RAC的备份，第9章介绍恢复技术中的完全恢复、不完全恢复，第10章介绍其他恢复技术，包括数据块恢复、Flashback功能家族介绍。
　　Oracle的高可用家族除了RAC还有两个兄弟：Data Guard和Stream Replication，相对于RAC，这两种方案都比较容易上手，也是目前企业常用的HA方案。但是简单好学并不是代表功能会打折扣。这三兄弟每个既能独当一面，也可以互相配合使用，提供更强大的功能。但是，这三个兄弟针对的问题并不一样，适用场合也不尽相同。因此学习Oracle的高可用方案时，必须搞清楚这些方案的区别，最贵的并不一定是最适合的。因此，第11章比较了RAC和Data Guard的区别，以及二者如何搭配使用。第12章解释了RAC和Stream Replication的区别和合作。
　　第13章是对ASM的深度介绍，其中ASM Alias部分很重要，对于用户可能遇到的问题给出了具体的解决办法。
　　第14章主要介绍了调优方面的内容，但只介绍了SQL调整策略以及RAC环境下要考虑的特殊内容。之所以只选择这些内容，是因为Oracle性能调整是一个非常大的主题，经典话题包括主机、内存、网络调整，SQL语句调整、等待事件调整等，新话题可以讨论Oracle 10g新添的若干工具AWR、ASH、ADDM等。如果在一章中把这些内容都一网打尽，只能是蜻蜓点水，与其这样不痛不痒地堆砌，还不如有针对性地深入讨论几个重点。需要更多了解性能优化内容的读者，可以参考其他资料和文档。