Oracle RAC 10g高可用系统负载均衡测试与分析

ＪＳＳＮ　１　００９—３０４４　

Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｓｌｔ＠ｃｃｃｃ．ｎｅｔ．ｅｌｌ　

ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术　

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｅｌｌ　

Ｖｏ１．６，Ｎｏ．１９，Ｊｕｌｙ　２０１０，ＰＰ．５１３７－５１３９　

Ｔｅｌ：＋８６—５５１—５６９０９６３　５６９０９６４　

Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ　ｌ　Ｏｇ高可用系统负载均衡测试与分析　

顾伟涛，方钰　

（同济大学汁算机科学与技术系，上海２０１８０４）　

摘要：数据挖掘技术是一种新的信息处理技术。其目的是从海量数据中抽取潜在的，有价值的数据规律或数据模型。通过数据挖掘　

技术对高校教学数据的分析处理，能够形成真正有价值的知识，向决策者提供信息支持，有利于推动学校教学改革和建设的全面发　

展。该文主要针对现行高校实际运作的学分选课数据库系统，以关联规则挖掘为例，提出简单而可行的数据挖掘应用实施办法。　

关键词：Ｏｒａｃｌｅ：ＲＡＣ；负载均衡；高可用性　

中图分类号：ＴＰ３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１ｏ０９—３０４４（２０１０）１９—５１３７—０３　

Ｔｅｓｔ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　Ｈｊｇｈ　Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　ｏｎ　Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ　１０ｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　’　

ＧＵ　Ｗｅｉ—ｔａｏ．ＦＡＮＧ　Ｙｕ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｒａｃｌｅ　Ｒｅａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｌｕｓｔｅｒｓ（ＲＡＣ）ｈａｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｉｔｏｎｓ．ｏｆ　ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ（ＬＢ）ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｈｉｇｈ—ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｉｅｓ（ＨＡ）．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　

ｓｈｏｗｗｓ　ｔｈａｔ　Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ　ｉｓ　ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｐｕ，ｎｏｔ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｓｅｓｓｉｏｎｓ口－２］，ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ．　

１ｏａｄｂａｌａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｔＯ　ｕｎｄｅ￣ｔａｎｄ　ａｎｄ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ，ａｎｄ　ｔａｋｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔＯ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ－　

ＯＵｔ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｐｌａｙ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　ｓｙｓｔｅｍ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ；ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ；ｈｉｇｈ　ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　

该文根据作者在Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ学习和实践中遇到的问题，通过大量的反复的实验，对ＲＡＣ负载均衡作了多次测试，得出了ＲＡＣ　

负载均衡集群节点的ｃｐｕ负载有密切关系，并对负载均衡提出了自己的观点。　

１相关概念和技术　

１．１可用性概述　

可用性是指一个系统可以使用时间的比率：而高可用性系统提供一个改进的或者比一般可用性系统更高级的系统可用性，减少了　

系统的故障时间．业界普遍采用系统平均故障间隔时间（ＭＴＴｎ与平均恢复时间（ＭＴＩ＇Ｒ）作为评价可用性的度量地方官标准。公式为：　

可用性＝ＭＴｒＦ／（ＭＴＦＦ＋ＭＴｒＲ）ｘ　１００％口１　

即系统保持正常运行时间的百分比。按照标准划分，可用性水平为９９．９９９％，即每年停机时间小于５＿３分钟的系统，称为高可用　

性ＨＡ系统，它是在一般可用性系统基础之上，运行高可靠性软件而构成。高可靠性软件用于自动检测系统的运行状态，在一台服务　

器出现故障的情况下，自动把故障服务器上已经进行的任务转移到其它服务器，由其它服务器继续提供服务，并能够在所有节点上　

实现负载均衡，从而提高系统的吞吐量。　

１．２集群　

集群技术是提高系统可用性的重要途径。集群（Ｃｌｕｓｔｅｒ）是由多台计算机（或节点）组成一个整体向用户提供服务。集群技术以基　

于“ｎｕｘ操作系统的集群应用最为广泛．具有高可扩展性、高性能和高可用性。高可用性集群（ＨＡ）侧重于提高系统的可用性，它通　

过集成硬件和软件的容错性实现整体服务的高可用。如果群集中的某个节点发生了故障，那么将有另外的节点代替它，即使多个节　

点发生故障，整个系统环境也保证用户能够访问。　

１．３　ＲＡＣ高可用性解决方案　

Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ引入了集群就绪服务ＣＲＳ（Ｃｌｕｓｔｅｒ　Ｒｅａｄｙ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）、统一管理和分配所有集群结点的软、硬件资源。在ＲＡＣ中，ＣＲＳ　

服务协调所有集群结点统一工作，并自动根据硬件的故障情况，实时删除或增加集群节点，动态管理和维护集群的工作，提供自动　

的工作负载管理，具有极大的可伸缩性、低成本和高可用性，成为高可用系统集群应用的一个很好的解决方案［４１。　

Ｏｒａｃｌｅ真正应用集群ＲＡＣ技术具有共享缓存体系结构，它运行在通过集群互联和共享存储设备子系统连接在一起的多台机器　

上。数据文件存储在共享存储设备（一般是磁盘阵列）上，允许多个Ｏｒａｃｌｅ实例同时访问一个数据库存储设备，实例之间共享缓存，共　

享同一数据文件，保证了所有数据在任意时刻对所有节点来说，都是相同的［９１。Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ体系结构如图１所示，ＲＡＣ集群由若干　

个节点组成，节点之间通过心跳线连接，每个节点上都运行一个实例，实例通过集群件ｅｌｕｓｔｅｒｗａｒｅ共同操作同一个数据库。　

收稿日期：２０１０—０５—１８　

作者简介：顾伟涛（１９８５一），男，硕士，ＣＣＦ会员，主要研究方向：数据库方向。　

本栏目责任编辑：代影　数据库与信息蕾曩　５１３７　

ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术　

第６卷第１９期（２ｏｌｏ年７月）　

２　ＲＡＣ平台的搭建和测试　

２．１双节点的ｌ　Ｃ平台的搭建　

安装和搭建Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ平台主要包括ｃｌｕｓｔｅｒｗａｒｅ安装、配置共享磁　

盘、Ｏｒａｃｌｅ数据库系统软件、Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ软件安装和创建配置数据库　一　

Ｓｌ

。

在Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ　１０ｇ中，通过虚地址ＶＩＰ和服务的转移完成故障切换　

和负载均衡，保证数据库的高可用性（ＨＡ）。在每个ＲＡＣ节点上，配置了公　

共ＩＰ地址、私有ＩＰ地址和虚拟ＩＰ地址ＶＩＰ。当某个节点发生故障时，其　

ＶＩＰ会自动转移到另一个节点上，并在该节点上创建相应的服务，保证应　

用系统的正常服务。　

本文的测试系统包括两个节点ｒａｃ１和ｒａｃ２，运行一个服务ｏｒｃｌ，两个　

实例ｏｒｃｌｌ和ｏｒｃｌ２，Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ　１０ｇ测试环境配置如表格１所示。　

用户连接集群数据库时．通常在客户端使用ｔｎｓｎａｍｅｓ．ｏｒａ配置参数来　

图１　ＲＡＣ平台拓扑结构　

实现负载均衡等功能。该文件典型配置文件如下：　

表１双节点ＲＡＣ网络配置　

０ＲＣＬ＝　

Ｐｕｂｌｉｃ　ＩＰ：１ｌ　０．ｉ．７８　

（ＤＥＳＣＲＩＰＴＩＯＮ＝　

（ＡＤＤＲＥＳＳ＝（ＰＲＯＴＯＣＯＬ＝ＴＣＰ）（ＨＯＳＴ＝ｒａｃ１一ｖｉｐ）（ＰＯＲＴ＝１５２１）、　

芎毒ｒａｃ１　、　ＩＰ　ｌ１．Ｏ．Ｉ．１００　

（ＡＤＤＲＥＳＳ＝（ＰＲＯＴＯＣＯＬ＝ＴＣＰ）（ＨＯＳＴ＝ｒａｃ２一ｖｉｐ）（Ｐ０ＲＴ：１５２１））　

ＳＥＲＶＩＣＥ

Ｎ＆ＭＥ：ｏｒｃｌ　

（ＬＯＡＤ—ＢＡＬＡＮＣＥ＝ｙｅｓ）　

ＳＩ３：ｏｒｃｉ１　

（ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＤＡＴＡ＝　

Ｐｕｂｌ１Ｃ　ＩＰ：ｌｌ　０＋１．７９　

（ＳＥＲＶＥＲ＝ＤＥＤＩＣＡＴＥＤ）　

节＠ｒａｃ２　ＶＩＰ：ｌ１．０．１．１０１　

（ＳＥＲＶＩＣＥ—ＮＡＭＥ＝ｏｒｃ１）　

ＳＥＲＶｌＣＥ

Ｎ＆Ｘ￣Ｅ：ｏｒｃｉ　

＿

）　

ＳＩＤ：ｏｒｃ１２　

）　

同时。在客户端的系统文件／ｅｔｃ／ｈｏｓｔｓ中添加如下内容：　

ｌ　１．０．１．１００　ｒａｃｌ－ｖｉｐ　

１　１．０．１．１０１　ｒａｃ２一ｖｉｐ　

２．２高可用性系统负载均衡性能测试　

为了测试ＲＡＣ高可用系统的负载均衡性能，使用Ｓｈｅｌｌ脚本ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ．ｓｈ和ｏｒｃ１．ｓｑｌ，其功能分别是循环建立会话连接和查询　

会话连接的实例名称。在客户端（Ｌｉｎｕｘ系统）打开终端，执行如下操作：　

￥．／ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ．ｓｈ　ｓｅｓｓｉｏｎ＿ｃｏｕｎｔ＞ｒａｃｔｅｓｔ．１ｏｇ　ｆ　）　

其中ｓｅｓｓｉｏｎ＿ｃｏｕｎｔ为会话连接数量，如设置为１０００，并将结果保存到日志文件ｒａｃｔｅｓｔ．１ｏｇ中。通过如下操作查看连接情况：　

￥ｇｒｅｐ　ｏｒｃｌｌ　ｒａｃｔｅｓｔ．１ｏｇ　ｌ　ｗｅ　ｌ　

￥ｇｒｅｐ　ｏｒｃｌ２　ｒａｃｔｅｓｔ．１ｏｇ　ｌ　ＷＣ—ｌ　

测试分为两个部分：　

１）两个节点同时处于空负载情况下，反复执行（　）操作，改变ｓｅｓｓｉｏｎ　ｃｏｕｎｔ的值，查看连接情况　

２１在任一节点上执行如下操作：　

￥ｓｑｌｐｌｕｓ／ｎｏｌｏｇ　

ＳＱＬ＞ｃｏｎｎ　ｓｃｏｔｔ／ｔｉｇｅｒ＠ｏｒｃｌ；　

ＳＱＬ＞ｓｅｌｅｃｔ　ｆｒｏｍ　ｔｅｓｔ　

数据表ｔｅｓｔ是在ｓｃｏｔｔ模式下创建的具有五百万行记录的大表该操作将延续一段时间，同时在客户端反复执行ｆ　１操作，观察两　

节点的ｃｐｕ负载及连接情况。　

２．３实验结果分析　

为了得到准确的结论．本文反复进行了大量实验，而不是简单手工　

表２双节点空腹在时连接情况　

建立个别会话连接［６１．实验结果如下：　

连接数　５０　２００　６００　１０００　２０００　５０００　８０００　１００００　

１）在节点ｌ和节点２空负载时，两个节点ｃｐｕ负载相当，节点１和　

Ｒａｃｉ　０　：３９　２６　２３５　６ｌ６　２８８６　１４５０　８３７９　

节点２上的会话连接数如表格２所示。　

Ｅａｃ２　５０　６ｉ　８７４　６　１３８４　２ｌｌ４　６５６０　１６２１　

连接服务ｏｒｃｌ的会话被分配到两个节点上，但是不是连接的负载均　

衡，如表格２所示，两节点上连接数相差很大，甚至会出现所有的负载被　表３高负载时双节点连接情况　

加载到某一个节点上，连接数为５０时，连接全部加载到节点ｒａｔ２上。　

连接数　３０　ｆ　００　Ｉ　５．５０　７００　１０００　ｌ　２０００　２５００　　ｌ５０００　ｉ００００　

２）在某一个节点上长时间运行ＳＱＬ语句时，该节点大量资源被占　

Ｒａｃ　３０　　ｌ２２　：９３　４４１　４０５　ｌ　１２４０　９３７　ｌ　２１７３　１１７１　

用，如图２所示，ｃｐｕ使用率迅速升高，ｃｐｕ使用率达到９Ｏ％以上，ＳＱＬ语　

８ａｃ２　。ｌ　７８　３　２ｊＳ　５９５　ｌ　７６０　１５６３　　Ｉ２８２７　８８２９　

５１３８　致■摩与信息■曩　ｔ　

本栏目责任编辑：代影　

第６卷第１９期（２０１０年７月）　Ｃｏｍｐｕ￣ｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术　

句运行结束后，ｃｐｕ使用率骤降；而另一节点ｃｐｕ使用率稳定在１５％左右，如图３所示。此时节点１和节点２上的会话连接数如表格　

３所示。　

当某一节点ｃｐｕ负载过高，而其它节点ｃｐｕ负载较小时，会话连接多数连接到ｃｐｕ负载较小的节点上，两个节点上的连接数相　

差很大，甚至全部连接到该节点上，如表格３所示，连接数为３０时，在很短时间内会话全部连接到节点ｒａｃ１上；连接数比较大时，如　

１００００，最后ｒａｃ２节点上连接数为８８２９，ｒａｃＩ节点连接数为１１７１，会话大部分连接到ｃｐｕ负载较小的节点上。　

由以上实验对比可知，Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ负载均衡与各个节点ｃｐｕ负载密切相关，是ｃｐｕ负载均衡，而不是连接的负载均衡。负载平　

衡器维持各个服务器节点的负载状态并将到来的请求分配给当前负载最轻的服务器节点。但是，Ｏｒａｃｌｅ的集群采用共享磁盘的架　

构，所有的节点都共享一份磁盘数据。实例问通Ｃａｃｈｅ　Ｆｕｓｉｏｎ机制进行数据同步，所以ＲＡＣ的负载均衡在一定程度上受限于Ｃａｃｈｅ　

Ｆｕｓｉｏｎ的性能。　

图２高负载ｃｐｕ使用情况　图３低负载ｃｐｕ使用情况　

３结束结　

经过大量的反复实验，作者发现Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ与节点的ｃｐｕ负载有密切的关系，是ｃｐｕ负载的均衡，客户端连接首选ｃｐｕ负载小　

的节点，而非连接均衡。在实际生产中，要尽量避免某一节点上ｃｐｕ负载过高，以免导致该节点发生宕机，从而将客户端连接比较均　

衡的分布在各个节点上，更好地利用ＲＡＣ负载均衡机制，增加高可用系统的吞吐量，发挥高可用系统的最佳性能。但是，由于以上　

实验是在虚拟机环境下进行的，其效果难免受到一定的影响，　

参考文献：　

Ｉ１］霍东方．基于Ｏｒａｃｌｅ　１０ｇ的网格数据库的分析与应用【Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００８．　

［２】陈吉平．构建Ｏｒａｃｌｅ高可用环境［Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００８　

『３１张晓明．大话Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ集群高可用性备份与恢复【Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２００９．　

【４］Ｍ．ＨＡＲＴ，Ｓ．ＪＥＳＳＥ．Ｏｒａｃｌｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　１０ｇ高可用性实现方案【Ｍ】．刘永健，孔令梅，译．北京：清华大学出版社，２００５．　

【５］１４　Ｏｒａｃｌｅ　Ｒｅａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｌｕｓｔｅｒｓ（Ｏｒａｃｌｅ　ＲＡＣ）［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｗｎｌｏａｄ．ｏｒａｃｌｅ．ｅｏｍ／ｄｏｅｓ／ｃｄ／Ｂ１９３０６＿０１／ｉｎｓｔａｌ１．１０２，ｅ１０３１９／ｒａｃ．ｈｔｍ．　

【６】增军．高可用性数据库系统研究、应用与性能优化【Ｄ】．长沙：国防科学技术大学，２００６．　

［７】Ｒｅｄ　Ｈａｔ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　Ｌｉｎｕｘ　５上安装ＲＡＣ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｃｉｎ．ｃｏｒｒｇｐ一４７０２８１７．ｈｔｍ１．　

『８１　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．１ｉｎｕｘｉｄｃ．ｅｏｍ／Ｌｉｎｕｘ／２００９—０６／２０３９０．ｈｔｍ［ＥＢ／ＯＬ１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．１ｉｎｕｘｉｄｃ．ｃｏｍ／Ｌｉｎｕｘ／２００９—０６／２０３９０．ｈｔｍ．　

［９］赵聪，钱德沛，乔楠．一种新型的共享存储网络架构［Ｊ］．计算机应用研究，２ｏ０３￣０）．　

本栏目责任编辑：代影　＊　数据库与信息■曩　５１３９