數(shù)據(jù)庫緩存融合分析

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概念

    簡單地說，緩存融合就是把Oracle RAC數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)庫緩存作為一個共享的數(shù)據(jù)庫緩存，并被RAC中的所有節(jié)點共享。它是實現(xiàn)RAC的基本技術。

    緩存融合主要有如下四個功能：

  （1） 提供擴展性的傳輸。

  （2） 在實例間傳輸數(shù)據(jù)庫的映射。

  （3） 跟蹤資源的當前位置和狀態(tài)。

  （4） 在每個實例的SGA的目錄結構中保存資源信息。

    圖中描述了兩節(jié)點RAC數(shù)據(jù)庫的運行情況。每個節(jié)點都運行一個數(shù)據(jù)庫實例，每個實例包含一組Oracle進程和用于緩存的系統(tǒng)全局區(qū)（SGA）。除了這些集群中的每個節(jié)點都還運行著一組特殊的進程：全局緩存服務進程（Global Cache Service ，GCS）和全局隊列服務進程（Global Enqueue Service，GES），GES主要負責維護字典緩存和庫緩存內(nèi)的一致性，GCS主要負責協(xié)調(diào)不同實例間對數(shù)據(jù)塊的訪問，它們通過Global Resource Directory（GRD）來維護和記錄每個數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)，使其在群集中的各個節(jié)點之間同步和串行處理對數(shù)據(jù)的訪問。同時，每個數(shù)據(jù)區(qū)塊又隸屬于某一個節(jié)點，對于這個數(shù)據(jù)區(qū)塊來說，這個節(jié)點稱為主節(jié)點（Master）。為了在服務器之間均衡工作負載，群集中所有服務器都可以成為部分數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，GCS 是oracle 用來實施緩存融合的機制。

緩存融合工作原理

    我們知道，Oracle RAC是采用共享磁盤方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的群集。群集環(huán)境中所有節(jié)點共享且并發(fā)地對磁盤上的數(shù)據(jù)庫進行更新，另外還要額外地需要同其它節(jié)點進行同步和串行機制，以避免兩個或多個節(jié)點同時更新同一數(shù)據(jù)頁上的記錄，那么Oracle RAC是如何利用緩存融合處理數(shù)據(jù)同步的？下面通過幾種情況模擬分析下緩存的同步原理。

   （1） 節(jié)點A讀取一個全新的數(shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)塊沒有被任何節(jié)點讀入

     ①節(jié)點A的請求發(fā)給GCS，GCS把這個請求轉發(fā)給這個數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，這里假定是節(jié)點B。因為這個數(shù)據(jù)塊沒有在任何節(jié)點的內(nèi)存中，GCS標記這個數(shù)據(jù)塊狀態(tài)為S（shared，共享狀態(tài)），并記錄到GRD中。

     ②接著B告訴節(jié)點A狀態(tài)修改了，準備工作都完成了。然后節(jié)點A記錄共享狀態(tài)在自己的實例中，并讀入該數(shù)據(jù)塊。這時，節(jié)點A持有了該數(shù)據(jù)塊，并在GRD中進行記錄，標記持有該數(shù)據(jù)塊。此時，整個過程發(fā)生了一次IO操作。

  （2） 節(jié)點C要修改剛才節(jié)點A讀入的數(shù)據(jù)塊，這里假定節(jié)點A剛才讀入的數(shù)據(jù)塊SCN是100。

    ①節(jié)點C找到該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B，要求能加一個X標記（exclusive，獨占狀態(tài)），表明要修改數(shù)據(jù)。但是這個數(shù)據(jù)塊可能已經(jīng)存在于多個節(jié)點的實例中，每個實例都有個S標記。

    ②GCS會告訴所有持有該數(shù)據(jù)塊的實例，把狀態(tài)S標記轉換為N標記（null，空狀態(tài)）。

    ③最后一個從S標記轉換為N標記的實例把數(shù)據(jù)塊發(fā)送到需要對其進行修改的節(jié)點如節(jié)點C上。

    ④這時節(jié)點C的實例就可以對該數(shù)據(jù)塊加上X標記，并通知該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B的GCS，GCS將最新的標記與位置記錄到GRD，并關閉以前節(jié)點的資源記錄。這時節(jié)點C就可以修改該數(shù)據(jù)塊了，假定把SCN從100修改成了101，這個時候磁盤上的數(shù)據(jù)塊SCN還是100，整個過程是通過內(nèi)部互聯(lián)進行數(shù)據(jù)交換，沒有磁盤IO產(chǎn)生。

   （3） 節(jié)點D也要修改該數(shù)據(jù)塊

    ①與節(jié)點C修改該數(shù)據(jù)塊類似，節(jié)點D也會找到該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B，要求加一個X（exclusive，獨占狀態(tài)）的鎖，表示要修改該數(shù)據(jù)塊。 

    ②這時GCS會告訴上一次修改成功的節(jié)點C，放棄它加上的X標記，因為別的節(jié)點也要修改這個數(shù)據(jù)塊。

    ③節(jié)點C會確保這個數(shù)據(jù)塊的改變，已經(jīng)記入聯(lián)機日志中，然后轉換X標記為N標記，并把這個數(shù)據(jù)塊拷貝到節(jié)點D。

    ④節(jié)點D加上X標記，并通知該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B的GCS，GCS將最新的標記與位置揭露到GRD，并關閉以前節(jié)點上的資源記錄。這時節(jié)點D就可以修改該數(shù)據(jù)塊了，假定把該數(shù)據(jù)塊的SCN從101又修改成102，但是磁盤的數(shù)據(jù)塊上的SCN還是100?？梢园l(fā)現(xiàn)RAC在這個過程中，也沒有任何磁盤操作，同樣是通過內(nèi)部互聯(lián)來完成的。

    （4） 節(jié)點A要重新讀取該數(shù)據(jù)塊

     ①節(jié)點A還是一樣，首先找到該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B，希望能讀取最新的數(shù)據(jù)塊，也就是SCN為102的內(nèi)容。

     ②GCS根據(jù)GRD得知最新的數(shù)據(jù)塊在節(jié)點D上，于是GCS通知節(jié)點D。節(jié)點D需要確保剛才修改過的數(shù)據(jù)塊已經(jīng)記錄在聯(lián)機日志中，如果已經(jīng)確定記錄過，則把原來的X標記轉換為S標記。

     ③節(jié)點D拷貝數(shù)據(jù)塊到節(jié)點A的實例，這時節(jié)點A獲得該數(shù)據(jù)塊，并獲得S標記。

     ④最后再告訴該數(shù)據(jù)塊的主節(jié)點，也就是節(jié)點B，GCS記錄最新的標記與位置到GRD，這個時候，節(jié)點A與節(jié)點D同時持有S標記的相同的數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊的SCN為102，但是磁盤中的數(shù)據(jù)塊SCN還是100，最后如果發(fā)生寫操作，只要最新的一個節(jié)點發(fā)生寫操作即可，所以該數(shù)據(jù)塊雖然在不同節(jié)點、不同實例中發(fā)生了多次改變，最終卻只有一次寫IO操作。

到此，相信大家對“數(shù)據(jù)庫緩存融合分析”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關內(nèi)容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！

本文標題：數(shù)據(jù)庫緩存融合分析
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