深入了解 Oracle Flex ASM 及其优点

简介

Oracle Real Application Cluster (RAC) 是 Oracle 解决方案中的一个著名产品，用于保持业务数据的高可用性。Oracle RAC 允许在所有集群节点之间共享负载，采用 N-1 容错配置来应对节点故障，其中 N 是节点总数。Oracle RAC 一直在不断改进每个版本，此次也不例外。新的 12.1.0.1 版包含“Flex ASM”和“Flex 集群”两个属性，支持面向云计算的环境的各种苛刻需求。

Oracle RAC 12c 引入了两个新概念：

中心节点：和以前的版本一样，它们通过专用网络相互连接，并且可以直接访问共享存储。这些节点可以直接访问 Oracle 集群注册表 (OCR) 和表决磁盘 (VD)。

叶节点：这些节点是轻型节点，彼此不互连，也不能像中心节点一样访问共享存储。每个叶节点与所连接的中心节点通信，并通过所连接的中心节点连接到集群。

此拓扑允许松散耦合的应用服务器与紧密耦合的数据库服务器形成一个集群。紧密耦合的服务器是中心服务器，与集群中的其他中心服务器共享数据库、OCR 和表决设备的存储并进行对等通信。松耦合的服务器是叶服务器，与集群中的单个中心服务器形成松散通信关联，不需要与集群中的其他中心服务器或叶服务器共享存储，也不需要与之进行对等通信，只与所关联的中心服务器通信。在 12.1.0.1 中，叶服务器旨在提高应用的高可用性和实现多层资源管理。

在 Oracle 12c 之前，对于要使用 ASM 的数据库实例来说，所有节点上的 ASM 实例必须已处于运行状态，才能启动数据库实例。如果 ASM 实例未运行，则意味着在存储级使用 ASM 的数据库实例不能启动。这实际上意味着无论采用何种技术（即 RAC、ASM 和共享存储），均不能访问数据库实例。

随着 Oracle 12c 的推出，一个名为 Oracle Flex ASM 的特性解除了上述限制，它的一个主要特性是故障切换到集群中的其他节点。本质上是一个中心和叶架构，Oracle Clusterware 通过一个替代 ASM 实例将故障节点的连接将无缝转移到另一个成员节点。在给定集群中运行的 ASM 实例数被称作 ASM 基数，默认值为 3。但此基数值可以使用 Clusterware 命令修改。

Oracle Flex 集群

从架构上来说，Oracle Flex 集群包括一个中心和叶架构，其中只有中心节点可以直接访问 Oracle 集群注册表 (OCR) 和表决磁盘 (VD)。但是应用可以通过叶节点访问数据库，而不必在叶节点上运行 ASM 实例。通过中心节点连接到数据库使得它对应用透明。

图 1：描绘了一个典型的 Oracle Flex 集群，包含 4 个叶节点和 2 个中心节点。简单地说，Oracle Flex 集群需要 Oracle Flex ASM。

Oracle Flex ASM 的实现方面

Oracle Flex ASM 可通过两种方式实现：

• 纯 12c Flex ASM（相同版本）

  • Grid Infrasctructure (GI) 和数据库都运行在 Oracle 12c 上

• Oracle 12c 之前的混合版本（不同版本）

  • 和平常一样，ASM 实例将在每个节点上运行，Flex 配置支持 12c 之前的数据库。使用 ASM 磁盘组的兼容性参数管理各数据库实例之间的兼容性。这种方法的优点是，如果 Oracle 12c 数据库实例与一个 ASM 实例的连接断开，数据库连接将故障切换至其他服务器上的另一个 ASM 实例。通过将基数设置为 all 即可以实现这种故障切换。

使用 Oracle Flex ASM 的 Oracle RAC 12c

标准 Oracle Flex ASM 配置：

Oracle Flex ASM 配置上的 ASM 实例故障：

1. 登录 RAC 数据库实例 1 (rac1)

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ hostname
oel6-112-rac1.localdomain

2. 检查 ASM 实例和 RAC 数据库实例的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ ps -ef | grep pmon
oracle    3325     1  0 17:39 ?        00:00:00 asm_pmon_+ASM1
oracle    3813     1  0 17:40 ?        00:00:00 mdb_pmon_-MGMTDB
oracle    5806     1  0 17:42 ?        00:00:00 ora_pmon_orcl1
oracle    6193     1  0 17:42 ?        00:00:00 apx_pmon_+APX1 

3. 从实例 1 (rac1) 检查 RAC 数据库实例中 ASM 实例的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ srvctl status asm
ASM is running on oel6-112-rac2,oel6-112-rac1 

4. 在实例 1 (rac1) 中检查集群状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ crsctl check cluster
CRS-4537: Cluster Ready Services is online
CRS-4529: Cluster Synchronization Services is online
CRS-4533: Event Manager is online

5. 用于检查 Oracle Flex ASM 是否启用的命令 (rac1)

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ asmcmd
ASMCMD> showclustermode 
ASM cluster : Flex mode enabled
ASMCMD> showclusterstate
Normal

6. 用于更改 ASM 基数的命令 (rac1)

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ srvctl status asm -detail
ASM is running on oel6-112-rac2,oel6-112-rac1
ASM is enabled.
[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ srvctl config asm -detail
ASM home: /u01/app/12.1.0/grid
Password file: +DATA/orapwASM
ASM listener: LISTENER
ASM is enabled.
ASM instance count: 3
Cluster ASM listener: ASMNET1LSNR_ASM

7. 用于检查 Oracle Flex ASM 是否启用的命令 (rac2)

[oracle@oel6-112-rac2 Desktop]$ asmcmd
ASMCMD> showclustermode
ASM cluster : Flex mode enabled
ASMCMD> showclusterstate
Normal
ASMCMD> exit

8. 如何更改 ASM 基数 (rac2)

[oracle@oel6-112-rac2 Desktop]$ srvctl config  asm -detail
ASM home: /u01/app/12.1.0/grid
Password file: +DATA/orapwASM
ASM listener: LISTENER
ASM is enabled.
ASM instance count: 3
Cluster ASM listener: ASMNET1LSNR_ASM

9. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中关闭 ASM 实例

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ srvctl stop asm -node oel6-112-rac1 -stopoption abort -force

10. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查 ASM 实例的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ srvctl status asm
PRCR-1070 : Failed to check if resource ora.asm is registered
Cannot communicate with crsd

11. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查集群服务的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ crsctl check cluster
CRS-4535: Cannot communicate with Cluster Ready Services
CRS-4529: Cluster Synchronization Services is online
CRS-4533: Event Manager is online 

12. 在实例 1 (rac1) 中检查 ASM 和 RAC 数据库的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ ps -ef | grep pmon
oracle    3813     1  0 17:40 ?        00:00:00 mdb_pmon_-MGMTDB
oracle    5806     1  0 17:42 ?        00:00:00 ora_pmon_orcl1
oracle    6193     1  0 17:42 ?        00:00:00 apx_pmon_+APX1

注：在这里，数据库实例与特定节点中运行的特定 ASM 实例关联。如果因为某种原因，ASM 实例无法启动/服务关闭，数据库实例仍然可以启动，因为数据库实例将查找同一集群中运行的 ASM 实例。图 3 描绘了 Flex ASM 的高可用特性。

13. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查没有 ASM 实例的正在运行的 RAC 数据库实例的状态

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ . oraenv
ORACLE_SID = [orcl1] ? orcl1
ORACLE_HOME = [/home/oracle] ? /u01/app/oracle/product/12.1.0/db_1
The Oracle base remains unchanged with value /u01/app/oracle

14. 从 RAC 数据库实例 1 (rac1) 登录数据库实例

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ sqlplus /nolog
sql*Plus: Release 12.1.0.1.0 Production on Wed Sep 25 18:24:36 2013
Copyright (c) 1982,2013,Oracle.  All rights reserved.

sql> connect sys/oracle@orcl as sysdba
Connected.

sql> select instance_name,instance_number from gv$instance;


INSTANCE_NAME           INSTANCE_NUMBER
-------------------------------------------
orcl2                         2
orcl1                         1
sql> select instance_name,instance_number from v$instance;


INSTANCE_NAME           INSTANCE_NUMBER
-------------------------------------------
orcl2                         2

sql> connect sys/oracle@orcl as sysdba
Connected.

sql> select instance_name,instance_number from gv$instance;

INSTANCE_NAME           INSTANCE_NUMBER
-------------------------------------------
orcl1                         1

15. 从 RAC 数据库实例 1 (rac1) 连接到 RAC 数据库实例 2 (rac2) 的 ASM 实例

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ . oraenv
ORACLE_SID = [orcl1] ? +ASM2
ORACLE_HOME = [/home/oracle] ? /u01/app/12.1.0/grid
The Oracle base remains unchanged with value /u01/app/oracle

[oracle@oel6-112-rac1 Desktop]$ asmcmd --privilege sysasm --inst +ASM2

ASMCMD> lsdg
State    Type    Rebal  Sector  Block       AU  Total_MB  Free_MB  Req_mir_free_MB  Usable_file_MB  Offline_disks  Voting_files  Name
MOUNTED  EXTERN  N         512   4096  1048576     15342     4782                0            4782              0             Y  DATA/
ASMCMD> 

总结：数据库实例使用一个专用 ASM 实例，我们强制该 ASM 实例被停止工作来模拟故障，因此数据库实例重新连接到另一节点（在本示例中为节点 2 (rac2)）上的现有 ASM 实例。

Oracle Database 11.2 或早期版本

如前面针对 Oracle 12c 的介绍所述，ASM 与数据库实例的关联本质上是特定的。这意味着，如果 ASM 实例无法启动，该节点/ASM 中的关联数据库实例也无法启动，从而导致该数据库无法访问。

1. 登录 RAC 数据库实例 1 (rac1)

login as: oracle
oracle@192.168.xx.xx's password:
Last login: Fri Sep 27 06:05:44 2013

2. 检查 ASM 实例和 RAC 数据库实例的状态：

[oracle@rac1 ~]$ ps -ef | grep pmon
oracle    3053     1  0 05:56 ?        00:00:00 asm_pmon_+ASM1
oracle    3849     1  0 05:57 ?        00:00:00 ora_pmon_flavia1

3. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查 ASM 实例的状态

[oracle@rac1 ~]$ srvctl status asm
ASM is running on rac2,rac1

4. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查集群的状态

[oracle@rac1 ~]$ crsctl check cluster
CRS-4537: Cluster Ready Services is online
CRS-4529: Cluster Synchronization Services is online
CRS-4533: Event Manager is online

5. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中停止 ASM 实例

[oracle@rac1 ~]$ srvctl stop asm -n rac1 -o abort -f

6. 在 RAC 数据库实例 1 (rac1) 中检查 ASM 实例的状态

[oracle@rac1 ~]$ srvctl status asm
ASM is running on rac2

7. 检查 ASM 实例和 RAC 数据库实例 (rac1) 的状态

[oracle@rac1 ~]$ ps -ef | grep pmon
oracle    7885  5795  0 06:20 pts/0    00:00:00 grep pmon

总结：数据库实例与 ASM 实例强关联。如果 ASM 实例发生故障，同一节点上的数据库实例也会发生故障。

为何使用 Oracle Flex ASM

• Oracle Flex ASM 支持 Oracle Database 12c 客户端使用更大的 LUN 大小。

• 支持的最大磁盘组数为 511。

• 可以灵活地重命名磁盘组中的 ASM 磁盘。

• ASM 实例的补丁级验证

  • 滚动补丁期间禁用补丁级验证

• 复制物理元数据

Oracle Flex ASM 中的网络增强

• 在早期版本中，集群要求：

  • 一个供客户端应用访问的公共网络

  • 一个或多个用于集群内节点间通信（包括 ASM 通信）的专用网络

• Flex ASM 增加 ASM 网络，可用于 ASM 与其客户端之间的通信，以便隔离和分流 ASM 通信。

部署 Flex ASM

下面是 Flex ASM 安装程序的屏幕截图。

• 选择选项“Advanced Installation”

有三个存储选项：

标准 ASM

• 12c 之前的 ASM 配置模式

Oracle Flex ASM

• 推荐

非 ASM 托管的存储

管理 Flex ASM：

• 无需 Flex ASM 特定的实例参数

• ASM 服务器实例使用自动内存管理 (AMM)

  
  

关于作者

Deiby Gómez 是专家 DBA 和 Oracle Ace，拥有丰富的 Oracle Exadata 数据库云服务器和高可用性解决方案经验。他经常出席 Oracle 活动，包括 OTN 拉美巡讲、Java 日、Oracle First Symposium 和在许多大学举行的活动。Deiby 是第一个在 Oracle LAD 上发表文章的危地马拉人，他经常在其博客 www.oraclefromguatemala.com.gt 上发表文章。

Yenugula Venkata RaviKumar 是一个拥有逾 15 年经验的 DBA，擅长高可用性数据库环境（RAC、Data Guard 等）、调优和性能、迁移、备份和恢复、Oracle Exadata v1/v2/v3，精通 AIX、HP-UX 和 Linux 等操作系统。他目前居住在印度，曾参加过在印度举行的多次 Oracle 活动并发表演讲。他于 2009 年获得 Oracle Corporation 的 Oracle 认证大师 (OCM) 称号。

Nassyam Basha 是一名 DBA。他是 OCP 11g，精通 Data Guard、RMAN、RAC 和性能调优等 Oracle 技术。他已在从 RAC 到非 RAC 的各种平台上完成了 90 多次 Data Guard 安装，并使用切换和故障切换成功完成了许多业务关键生产数据库的集群迁移。他积极参加 Oracle 相关论坛（如 OTN），以 CKPT 身份发表了近 10000 个帖子，他还在 Oracle-Lists 上发表文章。他经常在其博客 www.oracle-ckpt.com 上发表文章，最近还与人合著了 Oracle Data Guard 11gR2 管理指南。