数据库集群技术有哪些

数据库集群技术
1)提高数据库处理速度的技术
目前有四种提高数据库处理速度的办法：
◆ 提高磁盘速度：这包括RAID和其他磁盘文件分段的处理。主要的思想是提高磁盘的并发度（多个物理磁盘存放同一个文件）。尽管实现方法各不相同，但是它们最后的目的都是提供一个逻辑数据库的存储映象。我们要评价的六个系统都能有效地利用这些技术。由于ICX已经有最大的磁盘冗余度，RAID 磁盘系统的设置应该侧重于速度，而不是数据冗余。这样磁盘利用的效益就会提高。
◆ 分散数据的存放：主要思想是利用多个物理服务器来存放数据集的不同部分（一个数据库表格分散到多个服务器或者每个服务器分管几个内容不同的表格）。这些办法不但可以扩展数据集（数据集的可扩性），而且使得不同的服务器进行并行计算成为可能。例如，对于ORACLE的RAC来讲，由于它是共享磁盘的体系结构，你只需要简单地增加一个服务器节点，RAC就能自动地将这节点加入到它的集群服务中去。RAC会自动地将数据分配到这节点上，并且会将接下来的数据库访问自动分布到合适的物理服务器上，而不用修改应用程序。对于UDB来讲，因为它是非共享磁盘的体系结构，因此就必须手工修改数据的分区，MSCS和ASE也是同样的情况。MySQL也需要手工分区，并且是这几种数据库中支持分区的自动化程度最低的，也就是说，应用程序需要自己负责数据库的分布式访问。不管数据存放是如何实现的，分布式存放数据的缺点是对数据库的可用性有负面影响。任何一台服务器的损坏都会影响整个系统的可用性。但是，这是迄今为止各大数据库厂商能提供的业界最好的数据库集群技术了。ICX是一种基于中间件的数据库集群技术，它对客户端和数据库服务器都是透明的。因此，ICX可以用来集群几个数据库集群（一个逻辑数据库），也可以用于集群几个物理数据库服务器（来增强一个分管关键数据的物理服务器）。
◆ 对称多处理器系统：此技术的思想是利用多处理机硬件技术来提高数据库的处理速度。但是，除了ICX，所有其它的数据库集群技术只支持单一的可修改的逻辑数据库。绝大部分的数据库事务处理是磁盘密集型的，纯计算负荷很小的，对称多处器技术在数据库上的应用的实际收益是很有限的。这也说明了为什么实际应用中最多只用了四个CPU的原因。所有的基于数据库引擎的集群都支持这个技术，ICX对SMP技术是中性的，因为它能把多个数据库服务器集合在一起构成一个集群，也能将多个现存的数据库集群集合在一起，构成集群的集群。
◆ 交易处理负载均衡：此技术的思想是在保持数据集内容同步的前提下，将只读 *** 作分布到多个独立的服务器上运行。因为绝大多数的数据库 *** 作是浏览和查询,，如果我们能拥有多个内容同步的数据库服务器，交易负载均衡就具有最大的潜力（可以远远大于上面叙述的最多达四个处理器的对称多处理器系统）来提高数据库的处理速度，同时会具有非常高的数据可用性（真正达到5个9，即99999%）。所有基于数据库引擎的集群系统都只支持一个逻辑数据库映象和一个逻辑或物理的备份。这个备份的主要目的是预防数据灾难。因此，备份里的数据只能通过复制机制来更新，应用程序是不能直接更新它的。利用备份数据进行交易负载均衡只适用于一些非常有限的应用，例如报表统计、数据挖掘以及其它非关键业务的应用。只有ICX能够做到同步复制多个数据库服务器从而达到在保持数据一直性前提下的真正的负载平衡。
上述所有技术在实际部署系统的时候可以混合使用以达到最佳效果。
2）提高数据库可用性的技术
根据物理法则，提高冗余度是提高数据库可用性的唯一途径。
提高数据库冗余度大致有四种方法：
◆ 硬件级的冗余：主要思想是让多处理机同时执行同样的任务用以屏蔽瞬时和永久的硬件错误。有两种具体的实现方法：构造特殊的冗余处理机和使用多个独立的数据库服务器。冗余处理机的造价昂贵，效益很低。实际应用日渐减少。基于数据库的集群系统都是用多个独立的数据库服务器来实现一个逻辑数据库，在任意瞬间，每台处理器运行的都是不同的任务。这种系统可以屏蔽单个或多个服务器的损坏，但是因为没有处理的冗余度，每次恢复的时间比较长，它们需要把被损坏的服务进程在不同的服务器上从新建立起来。ICX让多个独立的数据库服务器作同样的处理。发现处理器问题时的切换不需要重建进程的状态，所以故障屏蔽是极快的。
◆ 通讯链路级的冗余：冗余的通讯链路可以屏蔽瞬时和永久的通讯链路级的错误。基于数据库引擎的集群系统有两种结构：共享磁盘和独立磁盘。RAC, MSCS 和 MySQL CS可以认为是共享磁盘的集群系统。UDB和ASE 是独立磁盘的集群系统。共享磁盘集群系统对网络系统的要求很高，所以通讯的冗余度最小。独立磁盘集群系统可以把磁盘系统独立管理，通讯冗余度较高。 ICX的通讯链路级的冗余度最高，因为它使用的是多个独立的数据库服务器和独立的磁盘系统。 ICX也可以用于共享磁盘系统。 但是冗余度会相应降低。
◆ 软件级的冗余：由于现代 *** 作系统和数据库引擎的高度并发性，由竞争条件、死锁、以及时间相关引发的错误占据了非正常停机服务的绝大多数原因。采用多个冗余的运行数据库进程能屏蔽瞬时和永久的软件错误。基于数据库引擎的集群系统都用多个处理器来实现一个逻辑数据库，它们只能提供部分软件冗余，因为每一瞬间每个处理器执行的都是不同的任务。只有ICX可以提供最大程度的软件级冗余。
◆ 数据冗余：有两类冗余数据集。
被动更新数据集：所有目前的数据复制技术(同步或异步)，例如磁盘镜像（EMC的TimeFinder系列）、数据库文件复制（如DoubleTake, Veritas and Legato）以及数据库厂商自带的数据库备份工具都只能产生被动复制数据集。通常，为了实现复制功能，需要消耗掉主服务器5%（异步）到30%（同步）的处理能力。被动更新的数据一般只用于灾难恢复被动更新数据集还有两个致命的问题：一旦主处理机故障造成数据损坏，被动更新的数据集也会被破坏。另外，和主动更新系统相比，被动更新系统对数据网络的带宽要求更高。这是因为它缺少交易的信息，很多数据复制是盲目的。
主动更新数据集：这种数据集需要一台（或多台）独立的备份数据库服务器来管理，由于这种数据集及时可用，它可以有多种用途，例如报表生成，数据挖掘，灾难恢复甚至低质量负载均衡。 同样地，这里也有同步和异步两种技术。
◆ 异步主动复制数据集：这种技术是先把事务处理交给主服务器来完成，然后这些事务处理再被串行地交给备份服务器以执行同样的 *** 作来保证数据的一致性。这种技术生成的数据集和主数据集有一个时间差，所以仅适用于灾难恢复、数据挖掘、报表统计以及有限的在线应用。所有的商用数据库都支持异步主动复制技术。这种办法的难度在于复制队列的管理上，这个队列是用来屏蔽主服务器和备份服务器之间的速度差异的。因为主服务器可以尽可能地利用所有软硬件的并发性来处理并发的事务，而备份服务器只能串行地复制，在高负荷事务处理的情况下，复制队列经常可能溢出。因为没有任何办法来控制事务处理请求的速度，在高负荷事务处理的情况下，复制队列只能经常性地重建。因为所有现代数据库系统都支持热备份和LOG SHIPPING。通过精心策划，应该可以实现不关闭主服务器而重建队列。ICX也支持异步主动复制 ICX的复制队列的重建是通过ICX的自动数据同步软件来完成的，所以不需要人工 *** 作。
◆ 同步主动复制数据集：这种技术要求所有的并发事务处理在所有的数据库服务器上同时完成。一个直接的好处就是没有了队列的管理问题，同时也可以通过负载均衡实现更高的性能和更高的可用性。这种技术也有两种完全不同的实现方法：完全串行化和动态串行化。完全串行化的事务处理来自于主数据库的事务处理引擎，RAC, UDB, MSCS (SQL Server 2005) 和 ASE是用完全串行化并结合两阶段提交协议来实现的，这种设计的目标就是为了获得一份可用于快速灾难恢复的数据集。这种系统有两个关键的问题。第一，两阶段提交协议是一种“ALL OR NOTHING”的协议。仔细研究两阶段提交协议后就能发现，为了获取这备份数据集，事务处理的可用性会降低一半。第二，完全串行化的做法又引进了主-从数据库服务器速度不匹配的问题。强制同步造成整个系统的速度被降低到完全串行化的水平。相反，ICX-UDS采用了动态串行复制引擎。这设计可以充分利用多个独立数据库的处理能力。ICX避免了使用两阶段提交协议，因此一个事务处理只有在集群中的所有服务器全都同时崩溃的情况下才会回滚。
为了防灾，必须使用远程网络。 所以我们在这里讨论远程数据复制的办法。这里大概有四种办法。
◆ 动态远程异步复制：这种办法是指主服务器通过远程网串行地把交易复制到备份服务器上。由于主-副之间的速度不匹配，队列管理的问题就很突出。 由于远程网的速度一般都比较慢，队列溢出的概率大大增加。所有的集群系统都支持这种复制办法，只是队列管理的办法不同而已。DM，FM和RAID都不能支持这种办法。RAID只能在局域网内工作。
◆ 动态远程同步复制：这种办法是指主服务器通过远程网并行地把交易复制备份服务器上。只有ICX 具有这种能力。
◆ 静态远程异步复制：这种办法是指通过远程网把数据串行地复制（不通过数据库服务器）到异地。DM和FM支持这种复制办法。因为串行处理和队列管理的关系，这对于处理量大的系统不适用。但是这种复制办法对应用是透明的，所有集群系统都可采用
◆ 静态远程同步复制：这种办法也是指通过远程网把数据串行地复制（不通过数据库服务器）到异地。不同的是，这里没有队列管理。取代队列管理的是发送端的一个新的协议：每次发送都要等接受端确认复制成功。否则回滚。DM和FM都支持这种复制办法。这种办法只能在短距离范围内工作， 大约5 英里光纤的样子。如果超出这个距离范围的话，显然事务处理回滚的概率就会很高。但是这种复制办法对应用是透明的，所有集群系统都可采用。
3）提高数据库安全和数据集可扩展的技术
在提高数据库安全性和数据集可扩性这两方面，可以创新的空间是很小的。数据库最常见的安全办法是口令保护，要么是分布式的，要么是集中式的。在数据库前面增加防火墙会增加额外的延迟，因此，尽管许多安全侵犯事件是来自于公司内部，但是数据库防火墙还是很少被采用。如果数据库集群技术是基于中间件技术实现的，就有可能在不增加额外延迟的情况下 ，在数据经过的路径上实现防火墙功能。ICX完全实现了这种思想。
数据库数据集的可扩性只能通过将数据分布到多个独立的物理服务器上来实现。为了弥补可用性的损失，ICX能被用来提高整个逻辑数据库或者部分重要服务器的处理速度，可用性和安全性。

1、减少内存分配和释放

服务器在运行过程中，需要大量的内存容量来支撑，内存的分配和释放就尤为关键。用户在使用服务器的时候，可以通过改善数据结构以及算法制度来减少中间临时变量的内存分配和数据复制时间。
另外，可以选择使用共享内存模式来降低内存的分配和释放问题。共享内存在多处理器系统中，可以被不同的中央处理器访问，也可以有不同的进程共享，是一种非常快的进程通信方式。

2、使用持久链接

持久链接也被称为场链接，是通过TCP通信的一种方式。在一次TCP链接中持续发送多份数据而不断开连接。

从性能角度上来讲，建立TCP链接次数越少，越有利于性能的提升，尤其对于密集型或者网页等数据处理上来说有明显的加速作用。

3、改进I/O模型

I/O *** 作根据设备形式有不同的类型，例如我们常见的内存I/O，网络I/O，磁盘I/O。针对网络I/O和磁盘I/O, 它们的速度要慢很多，可以选择采用高带宽网络适配器可以提高网络I/O速度。

以上的I/O *** 作时需要CPU来调度的，这就需要CPU空出时间来等待I/O *** 作。如果在CPU调度上使用时间较少，也就能节约出CPU的处理时间，从这一点上来说也是提升高服务器并发处理能力的方式。

4、改进服务器并发数策略

服务器高并发策略的调整，是为了让I/O *** 作和CPU计算尽量重叠进行。一方面使CPU在I/O *** 作时等待时间内不要空闲，另一方面也是为了最大限度缩短等待时间。感兴趣的话点击此处，了解一下

1、C/S是Client/Server的缩写，服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机，并采用大数据库系统，如Oracle、Sybase、Informix或SQLServer。客户端需要安装专用的客户端软件。

2、B/S是Brower/Server的缩写，客户机上只要安装一个浏览器，如NetscapeNavigator或InternetExplorer，服务器安装oracle或SQLServer通过等数据库。

在这种结构下，用户界面完全通过>

Client/Server是建立在局域网的基础上的。Browser/Server是建立在广域网的基础上的。

扩展资料：

CS管理软件应用与CS管理软件应用

相比于CS管理软件，BS在安装部署、升级维护、设备带宽、软件学习推广成本等方面都有无可比拟的优势。BS管理软件的用户在客户机上无需安装任何软件，使用浏览器即可访问系统。

系统让企业扩张不再需要额外投入更多信息化的资金，让系统培训和后期推广都变得非常容易，管理模式变得可复制。

1、可用性：任何时间、任何地点、任何系统，只要可以使用浏览器上网，就可以使用BS系统的终端，更多的系统用户加入时只需设立账号、培训即可，并支持移动办公和分布式办公。CS是典型的集中式机械化处理，交互性相对低。

2、稳定性：J2EE的三层架构，采用中间件应用服务器。数据库、应用服务器、视图分层设计，几千几万用户同时在线系统也有优秀的表现。

3、易升级：CS系统往往是一个不可拆分的整体，各部分模块中有一部分改变，就要关联到其它模块的变动，使系统升级成本比较大。

BS都是由构件组成，只需要改变页面就可以同步更新，其开发、维护等几乎所有工作也都集中在服务器端，当企业对网络应用进行升级时，只需更新服务器端的软件就可以。

4、低维护：CS需要专门的客户端安装程序，客户端的安装、升级、网络调试困难；而BS系统只需管理中心服务器。

5、兼容性：CS系统严重依赖于固定的开发工具、开发语言、 *** 作系统、数据库，软件服务商提供的只能是一个整体性的固化软件，对异构 *** 作系统、数据库很难兼容。BS借助JAVA这样的跨平台语言出现之后，可兼容于所有主流数据库和 *** 作系统。

6、低带宽：CS典型应用是各个客户端直接连接服务器数据库，一般应用在专用的网络上，仅适用于局域网内部用户或宽带用户小范围里的网络环境，不适合作业点分布较广的大型应用。BS建立在广域网之上的，带宽要求低，不必是专门的网络硬件环境，适用于低带宽、欠稳定的环境。

7、丰富展现：CS多是建立在Window平台上，表现方法有限。BS建立在浏览器上，有更加丰富和生动的表现方式与用户交流。

请注意：如果还原系统或重装后，安装驱动、补丁、软件等东西时，一定要将影响你这次出事的东西不要在安装上去了，否则就白还原或重装了。硬件方面，如硬盘、内存等是否出现问题，CPU等硬件的温度是否高，如果是硬件问题引起的，建议检修一下去。如果是玩某游戏时出现这个提示，换个时间段在玩，重新下载安装，总是不行，就不要玩某些游戏了。

性价比：相同配置的服务器，大家肯定希望买到便宜的服务器。有很多初次购买服务器的小伙伴很难买到好的服务器，这与很多客户不知道如何购买有一定的关系。大家要学会比对，看看cpu、硬盘、内存、带宽、支持多少ip等等。

服务器稳定性：服务器的稳定性与服务器的硬件及软件都有一定的关系，硬件优秀的服务器不容易出现假死的情况，也不容易出现物理故障。软件也是一个方面，如果你用的盗版window软件，很容易出现被骇客入侵的情况发生。

云计算服务器注意事项

对于大多数用户而言，在大多数情况下，很难区分在云服务器上运行的应用程序(procedure)和在具有相同规格的物理服务器上运行相同应用程序之间的区别。当然，前提是两者都配置正确。但是，一旦深入研究（research)并开始查看磁盘IO和低级别CPU基准等指标，物理和虚拟硬件之间的根本区别就会变得更加明显。

正是出于这个原因，许多用户更愿意使用(use)物理服务器和固态硬盘(简称:HDD)来搭载性能(xìngnéng)密集型应用程序(procedure)。虽然这并不意味着云服务器一律较慢或物理服务器一定更快。特别是云服务器，有许多因素会影响其他方面相同的虚拟硬件的性能。

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