数据库集群技术分析和比较
时间：2021-04-09 07:57:25 来源：达达文档网 本文已影响 人 
数据库是计算保存的最终结果，是信息系统中重要的组成部分。随着我国信息化技术的发展，数据库技术得到了很大的完善，数据库技术也不断的成熟起来，然而信息技术发展的同时数据信息量也不断增加，在许多联机事物处理中还存在一定的局限性。数据库集群技术是数据库技术发展的主要趋势之一，在处理联机事物中具有明显的优势，本文就对数据库集群技术进行分析比较，希望能给有关人员提供参考。
【关键词】数据库集群技术 对比 分析
数据库不仅需要能够对处理结果进行准确记录，同时在信息快速发展的今天，数据库还需要能够保证数据集的可扩性、数据安全性、数据可用性以及高速的处理速度。特别是在IT技术深入到无线、有线等领域后，联机事务也对数据库技术提出了更高的要求。现阶段，我国信息化技术正处于快速发展的新阶段，加强对数据库集群技术的分析具有十分现实的意义。
1 数据库集群概述
数据库集群其实就是将若干个数据库进行连接，组成一个新的数据库集群，而数据库集群需要能够实现以下几个方面的功能。
（1）在面对具有高速处理速度要求的情况下，可以在集群中通过增加数据库服务器就能实现，这样能够减少硬件投资，并提高数据库集群的运行质量。
（2）需要有实时同步数据服务，并且尽可能保证具有多个异地同步的数据库服务器。这样才能保证数据库可用性，同时也会进一步提升数据库处理速度。
（3）在数据库集群中，不仅需要设置密码保护，同时还需要对企业内部非法访问数据库进行控制。
（4）在数据库集群可扩性方面，如果单纯依靠增加服务器的办法扩展服务器，可能影响数据的可用性。如果对于没有冗余的数据，仅仅增加一台数据库服务器就能实现可扩性要求，但整个系统的数据可用性也会随之变低。这就需要考虑如何保证增加数据集的情况下不会对数据可用性造成影响。
2 数据库集群技术分类
数据库集群中相关技术主要是围绕着可用性、可扩性、安全性、高速性这四个方面的内容进行的，因此在对数据库集群技术进行分类过程中，也需要根据这四个方面的内容进行分析。现阶段，数据库集群技术主要分为六大类，同时这六大类数据库集群技术又能归为两类技术体系，即基于数据库网管的集群技术以及基于数据库引擎的数据库集群技术，下文中称为第一技术体系以及第二技术体系。
其中，第一技术体系中对数据库的要求中不包括集群能力，企业版或标准版都能使用，而第二技术体系中对数据库引擎提出了具有集群功能的要求，但这种数据库一般仅存在于企业版中。具体的六大数据库集群技术包括RAC、MSCS、UDB、ASE、MySQL CS、ICX。
3 数据库集群技术分析
数据库集群技术中，具体包括以下几个方面：
3.1 提升数据库处理速度的技术
现阶段，提高数据库处理速度的技术主要包括以下以下四个：第一，磁盘速度提升技术。具体包括其他磁盘文件分段处理、RAID等，中心思想就是提高磁盘并发度。虽然在实现方式上有所不同，但两者最终的目的都是能够为系统提供一个存储映像。在六大技术中，ICX具有很大的磁盘冗余量，而RAID磁盘系统设置中就应该更加侧重于速度，这样才能保证磁盘的利用率。第二，分散数据存放技术，主要是将数据集中不同的部分用多个物理服务器进行存放。利用这种分散数据存放技术，不仅能够将数据集进行扩展，并且能够保证服务器实现并行计算。第三，对称处理器系统技术，该技术主要通过多处理机硬件实现处理速度的提升。然而，在六大基本技术中，除ICX技术外，其他的技术仅仅支持单一可修改的逻辑数据库。绝大部分的数据库事物处理都是磁盘密集型的，具有较小的纯计算负荷，并且在数据库中应用的效益极低。第四，交易处理负载均衡技术。这项技术是基于数据集内容同步为基础，将只读部分在多个独立的数据库服务器中分布。对数据库的操作主要表现为查询以及浏览，只有具有多个能够同步的数据库服务器，才能充分发挥负载均衡的潜力，有利于保证数据库处理速度，同时也能保证数据的可用性。
3.2 提高数据库的可用性技术
基于对物理法则的研究发现，数据库可用性提高主要依托提高数据库的冗余度实现。现阶段，提高数据库冗余度的技术主要包括以下几个方面：第一，硬件级冗余，主要是利用多处理机同时执行相同的任务，这样能够将永久或瞬间的硬件错误进行屏蔽。具体实现过程包括两种，一方面是通过具有特殊结构的冗余处理机，另一方面是利用多个独立的数据库服务器实现。相对来说，冗余处理机成本较高，在实际应用中越来越少、数据库集群系统主要是利用独立服务器组成一个独立的逻辑数据库，在每一个时间点，各个处理机都在进行不同的工作。利用这种处理方式，虽然在很大程度上能够避免服务器损坏，但没有处理过的冗余恢复时间较久。第二，通讯链路级冗余。这种技术主要是对通讯链路冗余对其中永久或瞬间的错误屏蔽。目前基于数据库引擎的数据库集群系统包括独立磁盘与共享磁盘两种结构。我们可以将MSCS、MySQL CS当做为共享磁盘数据库集群系统，而ASE、UDB当做是独立磁盘数据库结构。其中，共享磁盘对网路系统具有较高的要求，通讯冗余度相对较小，独立磁盘可以实现对每一个独立的磁盘的管理，因此通讯冗余度相对较高。其中ICX通讯链路中的冗余度最高，这与其使用独立磁盘以及多个独立服务器有直接的关系。第三，软件级冗余。现代操作系统以及数据库引擎具有高度的并发性，系统非正常停机的因素有很多，包括时间相关、死锁、竞争条件等等。采用多个冗余运行数据库，在很大程度上能够屏蔽永久会瞬间的软件错误，由于每一个时间点中，处理器执行任务是不同的，因此其只能够提供部分软件冗余。第四，数据冗余，包括被动更新数据集以及主动更新数据集。其中被动更新数据集包括现在一般的数据复制技术，如数据库文件复制、磁盘镜像等等。在具体的数据复制过程中，会影响主服务器的处理能力，包括同步处理能力以及异步处理能力。主动更新数据集需要独立的备份数据库服务器进行数据处理，能够实现数据挖掘、生成报表、灾难恢复等功能，与被动更新数据集相比，这种技术对网络宽带的要求相对较低，能够避免数据处理的盲目性。
3.3 数据库集群安全提升技术
现阶段，对数据库安全以及可扩性方面能够创新的空间有限。在数据库安全方面主要一安全密码、口令等为主，具有集中式以及分布式两种型式。同时，如果采用防火墙会导致延迟问题。另外，如果数据库集群技术实现环境为中间技术，那么如果有延迟出现，还需要在数据传输路径中设置防火墙。
3.4 對于数据库集群可扩展性技术
主要是通过将数据在多个独立的数据库服务器中分布，其中ICX技术能够有效的提升服务器处理速度以及逻辑数据库部分处理速度，提高数据的安全性以及可用性。
4 数据库集群技术管理
在数据库集群技术管理方面，对于诸如MSCS、RAC等共享磁盘集群系统来说，子啊管理方面相对简单、方便。而这些服务在具体的实现中，都要求实现应用程序对集群不透明，并且配置、修改过程都比较麻烦。对于非共享磁盘体系中的UDB， ASE， MySQL CS来说，在管理上相对麻烦。
跟上述五种技术相比，ICX在集群管理与配置方面相对简单，然是每一个数据库服务器中都需要有自己相关的数据，包括时间戳、记录行号、进程号等，在进行数据库修复过程中需要用到这些数据。但是在具体的操作过程中，需要将这些数据在每台服务器中进行，增加了操作的复杂程度。
5 总结
通过上述分析可知，在数据库处理速度方面，所有的数据库集群系统都应用了磁盘技术，除了FM、DM对数据库磁盘系统传输速度会造成影响外，其他集群系统没有可比性；在数据分区方面，基于数据库引擎的系统没有可比性，而MySQL CS由于缺少自动数据分区工具，所以在该项性能上有些欠缺。在负载均衡方面，除了ICX外，其他的集群系统中都使用了备份数据集，在负载均衡上支持率有限。
参考文献
[1]何云海.数据库集群技术分析和比较[J].信息化技术，2012，28（09）：124-125.
[2]高晓媛.六大数据库集群技术分析和比较[J].工程技术，2013，32（09）：52-53.
[3]刘涛，高翔.PostgreSQL数据库集群基本技术分析与实现[J].计算机技术应用，2013，15（08）：111-112.
[4]刘霞.解析大数据时代的数据库集群技术[J].信息化时代，2013，35（13）：66-67.
[5]陈高高.细说数据库集群技术[J].数据库，2012，12（8）：471-472.
[6]冯源.走进数据库集群技术[J].南通大学学报，2013，31（8）：85-86.
作者单位
厦门软件职业技术学院 福建省厦门市 361024
