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用虚拟化简化Oracle部署

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用ESX Server 和 VirtualCenter 减少

Oracle Real Application Clusters 的部署成本和周期

ESX Server/VirtualCenter/Oracle 9i RAC

介绍

随着Oracle的 Real Application Clusters (RAC)的成功和市场渗透，如何将该解决方案通过快速、始终如一的方式部署已变得非常关键。RAC的成功部署需要细致的架构和硬件规划。IT组织至少必须保证必要的硬件和技术来部署多重服务器，配置公共和私有网络，提供存储，以及创建Oracle本身的环境，此外，也必须考虑为了开发、检测环境以及生产环节复制RAC架构。

这些任务和硬件的成本能通过使用VMware提供的产品被最大化的减少。ESX Server 可被用于创建一个虚拟化的RAC架构。ESX Server 通过将一个物理系统转变为逻辑计算资源池来完成这一任务。每一 RAC 节点的操作系统和 Oracle 软件被封装到独立的虚拟机中。这些虚机反过来能够留存于单独的服务器。此外，VirtualCenter 将被用来在虚拟RAC架构内管理、监测和提供资源。VirtualCenter 还能克隆虚拟化 RAC 节点，因而能够为了开发或测试目的，调整现存的群集，或复制群集。利用本文描述的VMware虚拟化技术和方法，RAC 部署能被减少到基本的数据库和系统管理任务，这会降低传统RAC架构相关的复杂性和成本。Oracle管理员不用再设置群集的单独节点，而是能够克隆一台主机生成新的节点。此外， VMware ESX Server允许多重虚拟机同时存在于一个独立的硬件上，因此显著的减少了开发带来的硬件成本。使用描述的方法，运行中的RAC能在需要克隆节点的时候被创建，并修订很少的文件条目（约三十分钟每节点）。本文概括出的架构和设计作为一种概念的证明，来展现VMware技术与Oracle RAC结合的性能。当实施和计划生产环境时，请参考合适的经销商对于官方支持与产品整合的有关描述。

范围

本文阐述了必要的步骤，以利用ESX Server 和 VirtualCenter克隆RAC节点。依靠此技术，功能上独立的RAC群集能被创建并用于多种用途。本技术还能被用于通过添加RAC节点来按比例缩放虚拟群集。这一过程需要一些节点特性参数的修改，这将在本文后部分予以阐述。

前提

本文的阅读者需对Oracle数据库软件、Linux操作系统、VirtualCenter、ESX Server以及基本网络知识具备一定的了解。因此，读者应该已经对Linux 和 Oracle 数据库的安装与管理非常熟悉。

此外， ESX Sever 和 VirtualCenter 应该已经被成功安装。 它们的安装并不在本文所述范围内。

背景

Oracle Real Application Clusters 可被配置在一个或多个ESX Server上。一个黄金模板一虚拟 RAC 群集被用来克隆功能上独立的群集或缩放现存虚拟化群集。常规的Oracle Real

Application Clusters配置在多台主机节点上，且有一个附加的共享文件系统。 虚拟化 Oracle

Real Application Cluster 包含一个公共虚机文件系统 Virtual Machine File System (VMFS)

以及一个私有的 VMFS. 每一虚拟Real Application Cluster必须包括其自有的私有VMFS.

黄金模板的唯一目的是通过一个架构生成始终一致的克隆，这并不意味着开始。出于此原因，黄金模板的共享文件系统可以存在于一台公共的VMFS分区上。黄金模板共享文件系统的属性被改变，然后相继拷贝到新的克隆的共享文件系统。这一过程在本文后部分将予以阐述。

环境

· ESX Server，安装于一个或多个系统。

· 必须为这些ESX server配置好文件系统。

· 1 个公共 VMFS。该文件系统能够为所有的操作系统掌握虚拟磁盘，以及为黄金模板提供数据和操作系统磁盘。

· 1 个共享 VMFS/群集，用于群集中所有的共享数据磁盘。注意：只有一个VMFS可以被配置到每一LUN上。这表示LUN的数量必须与群集的数量相同，再追加一个用于VMFS。

· VirtualCenter/与 Linux Open Source Components安装好。

· 黄金模板应该为一 SMP VM，它由默认引导进入 Linux 2.4.9-e.34smp.

黄金模板虚拟磁盘可以都在公共VMFS上。

为了克隆，黄金模板需要关闭，数据磁盘断开。

ESX Server

VMware ESX Server 是虚拟机软件，用于整合及分区服务器。VMware 使物理计算机逻辑转换为计算资源池成为可能。单独的物理硬件能被用于运行多个虚机，并在其中封装操作系统和应用。计算资源而后被按需分配到虚机。VMware ESX Server 包含:

· 一个服务控制台, 基于修订的Red Hat Linux 7.2 的安装，被用来配置、启动和管理虚机。

· 一个VM Kernel，管理系统硬件和服务器上运行的虚机。用户通过服务控制台与VM Kernel进行通讯。

· VMkernel 模块，提供了对高性能设备I/O的支持，允许VMKernel在运行时功能的额外增加（如网络流量过滤器）。

VirtualCenter

VMware VirtualCenter 是系统管理应用，用来部署、监测和管理分布在不同主机上运行ESX Server的虚机。VirtualCenter 客户端提供了一种方式：通过任何PC运行Windows操作系统来检测和管理所有虚机及其资源。

VirtualCenter内的组织部件参与处理潜在的数百个虚机。例如，可以在公司的部门或位置或功能后命名。组织部件有：

· 服务器群 （Server farm）— VirtualCenter服务器的顶层架构。只有一个服务器群实体为每一VirtualCenter存在。服务器群能包括多个群组和群。

· 群组 — 可选的建组结构，阶层式的包括在服务群结构中。VirtualCenter 服务器支持多重群组。群组可包括其他的群组和群。

· 群 — 在主架构下，主机和其相关的虚机被添加到VirtualCenter management server。VirtualCenter management server 支持多重群。

· 虚机组 — 可选的结构，包括在群内。VirtualCenter management server 支持多重虚机组。虚机组包括虚机和其他的虚机组。

流程总览Process Overview

表一显示了本文涉及的成功克隆、使用ESX Server 和 VirtualCenter启动Oracle RAC的步骤。

在VirtualCenter克隆 RAC 群集就是一个拖拽的操作。

Table 1. 使用ESX Server 和 VirtualCenter克隆并启动 Oracle RAC。

步骤 源VirtualCenter

实例 VirtualCenter

实例 Oracle Linux VM

克隆 RAC 主节点 X

修改参数 X X X

开启 OCFS X

开启 Cluster

Manager X

安装数据库 X

Real Application 节点的调整和复制

Real Application Cluster 节点可留存于一台独立的ESX Server上，或分布在若干台ESX Server上。多个 ESX Servers 可用于容错测试，性能测试，或在服务器可能的资源上缩放调整。图 1

表现了以上两种情况：

群集缩放只受到可能的资源和群集经理最大节点数量的限制。此外，一个新的功能独立的RAC群集被创建，以缩放调整 Real Application Clusters。这些克隆的RAC群集可用于操作上相独立的目的，如测试，开发，QA等。

图一

克隆 RAC 群集

Oracle Real Application 群集配置了多重硬件节点，这些节点共享一个文件系统。在克隆前，将共享文件系统从黄金模版的虚拟群集节点中移除是必要的。注意：群集文件系统不是被删除，只是在克隆过程中不再是虚机的属性。如果共享文件系统没有被移除，每次当节点被克隆时它就会被不必要的复制。

移除共享磁盘

1. 选择母机节点和Edit Properties. (记录群集文件系统名称，将被拷贝到新群集中)。虚机控制栏的硬件标签出现。

2. 在虚机控制栏的硬件标签，选择 Hard Disk 2.

3. 点击 Remove, OK.

创建一个虚机组，拷贝虚拟磁盘。

1. 创建新的虚机组：

主栏

2. 制作群集虚拟磁盘拷贝

ESX Server登陆界面

a. 登陆Web 控制台，Status Monitor状态监视标签出现：

图5：状态监视器

b. 点击上面右部 Manage Files， VMware File Manager 出现： 图6 VMware File Manager

c. 选择 群集虚拟磁盘，浏览并选择黄金模板群集虚拟磁盘（gold master cluster virtual

disk）。点击 Copy。Copy Progress 窗口显示：

图 7. Copy Progress 屏幕

c. 浏览共享VMFS，找到新群集，点击Paste.

克隆节点 1. 右键点击黄金模板，选择 Clone，启动 VirtualCenter Clone Wizard.

图 8. VirtualCenter Clone Wizard

2. 点击 Next 继续。“Select a Host”屏幕出现。

图 9. Select a Host 截屏

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Oracle RAC同城双活方案

Oracle RAC同城双活方案

1

Oracle RAC 同城双活方案

2

1.架构分析

1.1基于ASM冗余设计架构

图1.1基于ASM冗余设计实现的Oracle RAC

• 存储层实现SAN网络跨数据中心级联，使双数据中心能够实现整体SAN网络。

• 网络层实现二层打通，SCAN IP可以跨数据中心浮动。

• 应用层实现跨数据中心RAC，每一个数据中心分别有一个实例节点。 3

• Oracle ASM存储层，数据磁盘组需要实现基于双数据中心存储卷的双镜像冗余策略，OCR仲裁磁盘组需要实现基于双数据中心存储卷以及第三方站点网络存储卷的三块儿磁盘高可用策略。

1.2基于存储集群实现的架构

图1.2基于存储集群实现的架构

• 存储层借助存储虚拟化产品实现双数据中心以及第三方仲裁站点组成的存储集群，使得存储可以提供给应用层分布式虚拟磁盘，最终让应用对存储层的逻辑映射没有任何感知。

• 网络层实现二层打通，SCAN IP可以跨数据中心浮动。 4

• 应用层实现跨数据中心RAC，每一个数据中心分别有一个实例节点。

• Oracle ASM存储层，磁盘组不需要做任何特殊冗余配置，只需要将存储层提供的分布式虚拟磁盘看做是本地共享磁盘进行安装配置即可。

2.实现难度分析

2.1 架构复杂度

• 架构一的复杂度在于ASM层的设计。ORACLE RAC实例节点看到的共享盘是基于双中心存储实现的镜像策略，所有IO的读写分发是由ASM本身的冗余算法规则来决定的，DBA不仅仅要根据磁盘情况来设计合理的Failure Group，而且需要结合第三方站点的网络存储卷来合理设计仲裁磁盘组的分配。更重要的是需要结合实际的网络环境指标（延时、稳定性等）进行复杂的性能、稳定性、灾难测试等来调整ASM的一些IO参数。

• 架构一的复杂度在于整体架构的复杂度。例如仲裁一致性问题，是指双中心之间的存储集群和数据库RAC集群的仲裁结果是否能保证一致性。存储集群是靠仲裁站点分别于两个站点之间的网络连通性来判定站点故障。而数据库集群是通过以太网心跳和OCR仲裁盘来做数据库仲裁。而数据库的OCR仲裁盘是存储集群提供的分布式共享卷。二者仲裁时的一致性如何保障是非常重要的一个问题。假设在发生站点级别故障时，数据库集群首先根据网络故障触发仲裁，判定站点A的节点存活。而存储随后再发生存储集群的仲裁，这个时候如果根据仲裁站点判定的结果恰恰仲裁委站点B的节点存活。那么数据库集群整体就会宕掉，这对于业务来讲就是一个灾难。

虚拟化管理软件比较

虚拟化管理软件比较

虚拟化管理软件比较（XenServer, Oracle VM，CloudStack等）

（1）授权协议、许可证管理、购买价格等方面的比较

授权协议 许可证管理 商业模式

Eucalyptus 社区版采用GPLv3授权协议

企业版使用自定义的商业授权协议 社区版不需要安装许可证

企业版需要在云控制器（CLC）节点上安装许可证 社区版免费使用

企业版按处理器核心总数收费，用户购买的许可证针对特定版本永久有效。

OpenStack Apache 2.0授权协议 不需要许可证 免费使用

OpenNebula Apache 2.0授权协议 不需要许可证 社区版免费使用

企业版将社区版重新打包，提供补丁等程序的访问权限，使得用户能够更容易的安装、配置和管理，以订阅的模式提供服务。

企业版按物理服务器总数收费，每台物理服务器器的服务价格为250欧元每年。

OpenQRM

社区版使用GPLv2授权协议

企业版使用自定义的商业授权协议 不需要许可证 社区版免费使用

企业版将社区版重新打包，提供补丁等程序的访问权限，使得用户能够更容易的安装、配置和管理，以订阅的模式提供服务。基本、标准和高级服务的价格分别为480、960、1920欧元每月。

XenServer Citrix XenServer系列产品均使用自定义的商业授权协议

基于XenServer的Xen

Cloud Platform使用不管是XenServer还是Xen Cloud

Platform都需要在每台服务器安装许可证

许可证每年更新XenServer免费版本和开源版本的Xen Cloud Platform可以免费使用

XenServer高级版、企业版和白金版按物理服务器数量收费，分别是1000、2500和5000美元。购买的许可证针对特定版本永久GPLv2授权协议 一次 有效

部署VCenter-图文

部署VCenter-图文

部署VCenter-图文

安装VCenter—SueLinu某版本

■VCenter功能简介：

是企业级虚拟化方案的必要组件，通过Vcenter的管理，我们可以获得以下的功能。1、virtualmachinetemplate（虚拟机模版）

2、role-baedaccecontrol（基于角色的访问控制）3、fine-grainedreourceallocationcontrol（粒度的资源关联控制，更加详细，限制CPU使用率，内存使用率，I/O，网速等）4、VMwareVmotion（在线迁移，包括虚拟机迁移和存储迁移）

5、VMwareDitributedReourceSchedulervDRS（分布式资源调度，动态的资源部署，基于虚拟机的负载均衡）6、VMwareHighAvailabilityHA（高可用性）

9、Hotprofile（主机脚本，基于一个ES某i的配置，快速部署其它的ES某i）10、vNetworkDitributedSwitcheVDS（分布式交换机）11、StorageandNetworkI/OControl（存储和网络I/O控制）

12、VSphereStorageDRS（存储分布式资源调度，动态控制存储资源）

■VCenter核心服务

基本架构扩展架构

■Vcenter组成结构VCenterServer+一个“收费”的数据库（重要！）+各种功能插件。 ■版本：window版本window2022R2（收费）64bitSue版本linu某版本（5.0新）VCenter部署方案：（以下的服务器，可以是物理服务器，也可以是ES某i上的虚拟机。）1、2台服务器：window2022R264bit跑VCenter+WindowSQLServerR264bit分开安装（推荐）2、1台服务器：window2022R264bit跑VCenter+WindowSQLServerR264bit集中安装3、1台服务器（只能是虚拟机）：VCSA是一个OVF模板。使用VCSAVMware-vCenter-Server-Appliance（SueLinu某+内置DB2或者Oracle）选择内嵌型数据库BD2此选项适用于小清单，即少于100台主机和1000台虚拟机的环境。SueLinu某+内置DB2数据库（简单部署，方便，限制了一些功能能够，适合实验环境。）