數據庫“云”技術實踐

系統架構圖如圖1所示。

圖1 架構拓撲圖

系統描述

該方案利用四臺服務器（IBM power8）組成的計算資源池，四臺存儲組成的存儲資源池，搭建數據庫云硬件平臺。利用兩套小機計算資源組，結合Oracle12C構建成基礎數據庫云（CDB），實時動態地為每一個“可插拔數據庫（PDB）” 分配 CPU、內存、存儲等系統資源；可動態移動“可插拔數據庫”至任意計算節點和存儲節點上運行，從而更高效的確保信息系統數據庫能在7*24小時下安全運行；可及時創建和擴展新的應用系統“可插拔數據庫”。

系統組成

1.物理層

該系統物理層采用計算資源池、存儲資源池結構，通過兩臺SAN網絡交換機進行計算節點于存儲節點的雙鏈路交叉冗余連接，確保數據路存儲鏈路通道雙活及高可靠性及安全性。任意存儲節點可被任意計算節點管理和使用。存儲設備采用更適合數據庫大I/O并發性能需求的RAID10安全機制進行數據物理層冗余保護。

在操作系統層，利用IBM公司提供的GPFS集群文件系統進行統一化文件系統管理，并進行條帶化讀寫，提高數據庫集中管理后帶來的高I/O并發性能及可靠性需要。使得數據存儲具有扁平化可視能力。

計算節點使用兩套2節點小型機采用多活冗余架構，提供計算節點的可持續工作能力，通過兩套OracleRAC機制確保在最困難情況下有一組Oracle集群VIP服務地址可用。

4個計算節點使用獨立的兩臺物理交換機并通過網卡綁定技術實現組內計算節點的心跳、GPFS、集群數據交換的網絡冗余，最大限度的消除了計算節點間單點故障帶來的可靠性及數據庫物理層安全隱患。確保系統高效穩定運行，充分利用設備硬件資源，降低電力、空調消耗，減少設備資產投入。

2.邏輯層

使用Oracle 12C集群管理并發“云”數據庫；Oracle 12C引入了CDB與PDB的新特性，在ORACLE 12C數據庫引入的多租用戶環境（Multitenant Environment）中，允許一個數據庫容器（CDB）承載多個可插拔數據庫（PDB）。

CDB全稱為Container Database，中文翻譯 為數據庫容器，PDB全稱為Pluggable Database，即 可插拔數據庫。分別在小機組中安裝兩套Oracle 12C RAC集群數據庫:

（1）啟用云數據庫特性，建立兩套數據庫容器（CDB），可動態插拔數據庫。數據庫管理員可以在任意節點可以加載、關閉業務系統需要的可插拔數據庫。實現數據庫與物理節點的松耦合和任意漂移。進一步提高了數據庫的動態管理能力，大大減少了數據庫故障平均恢復時間（MTTR<600s）。

（2）啟用云數據庫內存數據庫（TimesTen）特性，在數據庫管理系統中啟用Oracle內存數據庫TimesTen，通過改變數據在運行時駐留位置的假設來提供實時性能。

該特性在數據庫集中后將各可插拔數據庫產生的熱數據以列壓縮方式直接放置于內存區域中，進一步提高了實時查詢的響應速度和吞吐量。極高的優化了數據庫的I/O性能需求，同時也減輕了操作系統級I/O并發的壓力。

邏輯層通過Oracle 12C RAC、雙數據庫容器（CDB）機制提供的冗余能力，可以確保數據庫在最困難狀態下，一臺物理節點將所有可插拔數據庫（PDB）啟動并向應用層提供數據庫訪問能力。從而實現了業務數據庫的“云”化管理和服務能力。

在邏輯層提供7X24小時服務，同時提供了高效的數據庫動態遷移及任意節點部署能力，大大增加了數據庫系統的可靠性、可用性及高安全性。

可靠性、安全性描述

Oracle 12C數據庫“云”技術方案，通過使用高可靠的硬件環境及軟件系統，實現了硬件及軟件層面的高可靠冗余，徹底消除了硬件及軟件層單點故障，從而使數據庫部署及維護更具彈性化、易用性。實現了業務數據庫的“云”化，不但可以使數據庫管理更加集中，同時也為各應用系統數據的東西向數據共享提供了良好的底層通道。

與此同時，數據庫熱遷移和故障快速恢復時效性也大大縮短。有力的提升了數據庫系統的7X24小時高可靠性。計算及存儲資源的多機冗余結合Oracle 12C數據庫管理系統的可插拔數據庫技術，進一步提高了數據庫系統的在線的安全性，遷移快速性，業務數據庫恢復高效性，該平臺建成后節省計算、存儲資源37%以上。