专利名称：一种加速器控制系统的实时数据库集群架构及其建立方法
技术领域：
本发明涉及一种加速器控制系统的实时数据库集群架构及其建立方法。
背景技术：
加速器控制系统是一个大型的分布式实时控制系统，实施对直线加速器、增强器和储存环等设备全面的运行控制，控制任务一般包括磁铁电源系统控制、真空系统控制、束测系统控制、高频系统控制、注入引出系统控制、定时系统控制和安全联锁系统控制等。加速器控制系统运行过程中，每秒需要采集的实时数据记录高达万条以上，每日产生的数据量能达到GB级，一年记录的运行数据就近TB级，甚至一张单表的数据量往往就会达到数百亿的记录，并且记录数会随着时间而增长，数据文件很快突破数百GB，从而不但影响了数据库的运行效率，同时加大了数据库的维护难度。 由此可见，采用传统的方法来管理这些海量的实时采集数据十分困难，尤其是多用户环境下并发访问数据库带来大量的I/o竞争，使得访问效率十分低下。因此，如何提高加速器控制系统实时数据库的高可用性和响应速度成为一大难题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种加速器控制系统的实时数据库集群架构及其建立方法，以提高实时数据库的高可用性和响应速度。本发明之一所述的一种加速器控制系统的实时数据库集群架构，包括多台通过IP网络与所述加速器控制系统连接的Oracle数据库服务器；以及通过至少一台光纤交换机与所述Oracle数据库服务器连接的SAN存储网络系统；其中，所述SAN存储网络系统包括与所述光纤交换机连接的核心存储设备。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构中，所述架构还包括连接在所述IP网络上并与所述光纤交换机连接的网关设备。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构中，所述SAN存储网络系统还包括与所述光纤交换机连接的磁带库。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构中，所述磁带库包括带有光纤接口的磁带驱动器。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构中，所述核心存储设备包括光纤硬盘、全局热备盘和独立冗余磁盘阵列。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构中，所述Oracle数据库服务器包括与所述光纤交换机连接的光纤通道卡。本发明之二所述的一种加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法，包括以下步骤步骤一，搭建实时数据库集群架构，包括
将多台Oracle数据库服务器通过IP网络连接至所述加速器控制系统；以及通过至少一台光纤交换机将所述Oracle数据库服务器连接至具有核心存储设备的SAN存储网络系统；步骤二，根据预设采样时间采用Oracle分区工具对所述Oracle数据库服务器中用于记录所述加速器控制系统的运行数据的数据表进行分区，形成分区表；步骤三，采用Oracle RMAN工具设置所述Oracle数据库服务器的多级备份策略，以将所述Oracle数据库服务器中的数据按所述多级备份策略备份至所述核心存储设备。在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法中，所述步骤一还包括在所述IP网络上连接网关设备，并将该网关设备与所述光纤交换机连接。 在上述的加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法中，所述步骤二还包括采用Oracle分区工具维护所述分区表。由于采用了上述的技术解决方案，本发明以Oracle RAC技术为出发点，通过采用多台Oracle数据库服务器及其具备的Oracle集群技术，有效提高了整个数据库集群架构的高可用性，从而使架构具备负载均衡、故障容错和无缝切换功能，将架构的硬件和软件错误造成的影响最小化；并且通过采用SAN存储网络系统为加速器控制系统提供大容量、高速度的数据备份系统，最大限度实现数据保护。本发明还通过采用Oracle分区工具对Oracle数据库服务器中数据量庞大的数据表进行分区，从而使对数据表的增加、查询等操作可以分解到数据表的不同分区来并行处理，进而提高了表的响应速度；同时，还通过采用Oracle RMAN工具备份和还原数据库文件、归档日志和控制文件，轻松实现在线热备份和多级增量备份。
图I是本发明的一种加速器控制系统的实时数据库集群架构的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。如图I所示，本发明之一，即一种加速器控制系统的实时数据库集群架构，包括四台通过IP网络4与加速器控制系统(图中未示)连接的Oracle数据库服务器1，每台Oracle数据库服务器I包括与光纤交换机2连接的光纤通道卡(图中未示)；通过两台光纤交换机2与Oracle数据库服务器I连接的SAN存储网络系统3 ；以及连接在IP网络4上并与光纤交换机2连接的网关设备5。SAN存储网络系统3包括与光纤交换机2连接的核心存储设备31和磁带库32，其中核心存储设备31包括光纤硬盘、全局热备盘和独立冗余磁盘阵列(图中未示)；磁带库32包括带有光纤接口的磁带驱动器(图中未示)。本实施例中，采用四台HP 580G3PC机作为Oracle数据库服务器1，SAN存储网络系统3作为数据存储设备，两台光纤交换机2作为连接部件，每台Oracle数据库服务器I均采用Xeon处理器、并具有32GRAM和3个千兆以太网口，且通过加装双光纤通道卡接入SAN存储网络系统3。
本实施例中，采用EMC CX-80磁盘阵列作为核心存储设备31，EMCCX-80磁盘阵列采用全冗余的高可靠性架构，因此整个核心存储设备31从主机接入端到后端扩展端不存在任何的单点故障，保证了数据的高可用性；同时，整个核心存储设备31配置35块300GB的光纤硬盘，系统裸容量可达10. 5TB，除去全局热备盘和独立冗余磁盘阵列(RAID，Redundant Array of Independent Disk)校验数据占的空间外，核心存储设备31的实际可用空间可以达到8TB以上。本实施例中，采用了 ADIC Scalar i500型的磁带库32，且磁带库32配置有两个光纤接口的LT03磁带驱动器，共36个磁带槽位，可对核心存储设备31中的所有数据提供完整的备份空间；同时，配合其自带的备份软件的功能模块，可实现数据备份的LAN-Free (即数据不经过局域网而直接进行备份)，帮助实现大容量、高速度的数据备份系统，最大限度实现数据保护。由于在搭建SAN存储网络系统3的同时，考虑到需要在IP网络4内使用基于文件共享方式的应用，因此，本实施例中采用了一台EMC NS40G NAS型的网关设备5。该网关设备本身不配备硬盘，它通过SAN网络连接到利用后端的核心存储设备31，并在核心存储设备31上划分一部分专用空间供网关设备5使用J_EMC NS40G NAS型的网关设备5的数据处理器X-Blade可模拟一台或多台Windows或Unix平台的文件服务器,为用户IP网络的服务器、终端提供高速、大容量的文件共享空间。本发明之二所述的一种加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法，包括以下步骤步骤一，搭建如上述结构的实时数据库集群架构，包括将四台Oracle数据库服务器I通过IP网络4连接至加速器控制系统；通过两台光纤交换机2将Oracle数据库服务器I连接至具有核心存储设备31的SAN存储网络系统32 ;以及在IP网络4上连接网关设备5，并将该网关设备5与光纤交换机2连接；步骤二，根据预设采样时间采用Oracle分区工具对Oracle数据库服务器I中用于记录加速器控制系统的运行数据的数据表进行分区，形成分区表；以及采用Oracle分区工具维护分区表；步骤三，采用Oracle RMAN工具设置Oracle数据库服务器I的多级备份策略，以将Oracle数据库服务器I中的数据按多级备份策略备份至核心存储设备31。在步骤二中，由于记录了加速器控制系统所有的运行数据的数据表的大小高达数百GB，因此在对其进行分区时，分区键的值分布的越平均，各分区的空间大小就越均等，磁盘1/0负载就越均衡；本实施例中，将预设采样时间作为分区键，并使用Local (局部)索弓丨，以一个月的时间范围划分不同分区，同时保留近2年的分区数据。上述步骤二均可采用Oracle数据库服务器I自带的Oracle分区工具实现，同时，还可以应用该Oracle分区工具提供的移动分区、添加分区、拆分分区、删除分区、结合分区、合并分区和交换表分区等方法来维护分区表。在步骤三中，Oracle RMAN工具为Oracle数据库服务器I自带的工具，通过该工具在备份数据时有两种操作的模式增量式和完全式，因此，利用Oracle RMAN工具即可设置多级备份策略以实现数据表的日常备份和维护；例如，多级备份策略包括每半年做一、个数据库的全备份(包括所有的数据和只读表空间)，每一个月做一次零级备份(不包含只读表空间)，每个星期做一次一级备份，每天做一次二级备份。正确的备份策略不仅能保证数据库服务器的24*7的高性能的运行，还能保证备份与恢复的快速性与可靠性。采用多级备份策略就是为了减少每天备份所需要的时间，而又保证系统有良好的恢复性。综上所述，本发明提高了加速器控制系统的数据库集群架构的高可用性和响应速度，使架构具备了负载均衡、故障切换和并发处理功能。以上所述的，仅 为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
权利要求
1.一种加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述架构包括 多台通过IP网络与所述加速器控制系统连接的Oracle数据库服务器；以及 通过至少一台光纤交换机与所述Oracle数据库服务器连接的SAN存储网络系统；其中， 所述SAN存储网络系统包括与所述光纤交换机连接的核心存储设备。
2.根据权利要求I所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述架构还包括连接在所述IP网络上并与所述光纤交换机连接的网关设备。
3.根据权利要求I或2所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述SAN存储网络系统还包括与所述光纤交换机连接的磁带库。
4.根据权利要求3所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述磁带库包括带有光纤接口的磁带驱动器。
5.根据权利要求1、2或4所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述核心存储设备包括光纤硬盘、全局热备盘和独立冗余磁盘阵列。
6.根据权利要求5所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构，其特征在于，所述Oracle数据库服务器包括与所述光纤交换机连接的光纤通道卡。
7.一种加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 步骤一，搭建实时数据库集群架构，包括 将多台Oracle数据库服务器通过IP网络连接至所述加速器控制系统；以及 通过至少一台光纤交换机将所述Oracle数据库服务器连接至具有核心存储设备的SAN存储网络系统； 步骤二，根据预设采样时间采用Oracle分区工具对所述Oracle数据库服务器中用于记录所述加速器控制系统的运行数据的数据表进行分区，形成分区表； 步骤三，采用Oracle RMAN工具设置所述Oracle数据库服务器的多级备份策略，以将所述Oracle数据库服务器中的数据按所述多级备份策略备份至所述核心存储设备。
8.根据权利要求7所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法，其特征在于，所述步骤一还包括在所述IP网络上连接网关设备，并将该网关设备与所述光纤交换机连接。
9.根据权利要求7或8所述的加速器控制系统的实时数据库集群架构的建立方法，其特征在于，所述步骤二还包括采用Oracle分区工具维护所述分区表。
全文摘要
本发明涉及一种加速器控制系统的实时数据库集群架构及其建立方法，所述架构包括多台通过IP网络与所述加速器控制系统连接的Oracle数据库服务器；以及通过至少一台光纤交换机与所述Oracle数据库服务器连接的SAN存储网络系统；其中，所述SAN存储网络系统包括与所述光纤交换机连接的核心存储设备。本发明以Oracle RAC技术为出发点，通过采用多台Oracle数据库服务器及其具备的Oracle集群技术，有效提高了整个数据库集群架构的高可用性，从而使架构具备负载均衡、故障容错和无缝切换功能，将架构的硬件和软件错误造成的影响最小化；并且通过采用SAN存储网络系统为加速器控制系统提供大容量、高速度的数据备份系统，最大限度实现数据保护。
文档编号H04L29/08GK102724292SQ201210163219
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者万天敏, 陈广花, 陈建锋 申请人:中国科学院上海应用物理研究所