了解Oracle RAC Brain Split Resolution集群脑裂协议

了解Oracle RAC Brain Split Resolution集群脑裂协议

CSS工作原理

在理解脑裂(Brain Split)处理过程前，有必要介绍一下Oracle RAC Css(Cluster Synchronization Services)的工作框架:

Oracle RAC CSS提供2种后台服务包括群组管理(Group Managment简称GM)和节点监控(Node Monitor简称NM)，其中GM管理组(group)和锁(lock)服务。在集群中任意时刻总有一个节点会充当GM主控节点(master node)。集群中的其他节点串行地将GM请求发送到主控节点(master node)，而master node将集群成员变更信息广播给集群中的其他节点。组成员关系(group membership)在每次发生集群重置(cluster reconfiguration)时发生同步。每一个节点独立地诠释集群成员变化信息。

而节点监控NM服务则负责通过skgxn(skgxn-libskgxn.a，提供节点监控的库)与其他厂商的集群软件保持节点信息的一致性。此外NM还提供对我们熟知的网络心跳(Network heartbeat)和磁盘心跳(Disk heartbeat)的维护以保证节点始终存活着。当集群成员没有正常Network heartbeat或Disk heartbeat时NM负责将成员踢出集群，被踢出集群的节点将发生节点重启(reboot)。

NM服务通过OCR中的记录(OCR中记录了Interconnect的信息)来了解其所需要监听和交互的端点，将心跳信息通过网络发送到其他集群成员。同时它也监控来自所有其他集群成员的网络心跳Network heartbeat，每一秒钟都会发生这样的网络心跳，若某个节点的网络心跳在misscount(by the way:10.2.0.1中Linux上默认misscount为60s，其他平台为30s，若使用了第三方vendor clusterware则为600s，但10.2.0.1中未引入disktimeout；10.2.0.4以后misscount为60s,disktimeout为200s；11.2以后misscount为30s:CRS-4678: Successful get misscount 30 for Cluster Synchronization Services,CRS-4678: Successful get disktimeout 200 for Cluster Synchronization Services)指定的秒数中都没有被收到的话，该节点被认为已经”死亡”了。NM还负责当其他节点加入或离开集群时初始化集群的重置(Initiates cluster reconfiguration)。

在解决脑裂的场景中，NM还会监控voting disk以了解其他的竞争子集群(subclusters)。关于子集群我们有必要介绍一下，试想我们的环境中存在大量的节点，以Oracle官方构建过的128个节点的环境为我们的想象空间，当网络故障发生时存在多种的可能性，一种可能性是全局的网络失败，即128个节点中每个节点都不能互相发生网络心跳，此时会产生多达128个的信息”孤岛”子集群。另一种可能性是局部的网络失败，128个节点中被分成多个部分，每个部分中包含多于一个的节点，这些部分就可以被称作子集群(subclusters)。当出现网络故障时子集群内部的多个节点仍能互相通信传输投票信息(vote mesg),但子集群或者孤岛节点之间已经无法通过常规的Interconnect网络交流了，这个时候NM Reconfiguration就需要用到voting disk投票磁盘。

Voting Disk

因为NM要使用voting disk来解决因为网络故障造成的通信障碍，所以需要保证voting disk在任意时刻都可以被正常访问。在正常状态下，每个节点都会进行磁盘心跳活动，具体来说就是会到投票磁盘的某个块上写入disk心跳信息，这种活动每一秒钟都会发生，同时CSS还会每秒读取一种称作”kill block”的”赐死块”，当”kill block”的内容表示本节点被驱逐出集群时，CSS会主动重启节点。

为了保证以上的磁盘心跳和读取”kill block”的活动始终正常运作CSS要求保证至少(N/2+1)个投票磁盘要被节点正常访问，这样就保证了每2个节点间总是至少有一个投票磁盘是它们都可以正常访问的，在正常情况下(注意是风平浪静的正常情况)只要节点所能访问的在线voting disk多于无法访问的voting disk，该节点都能幸福地活下去，当无法访问的voting disk多于正常的voting disk时，Cluster Communication Service进程将失败并引起节点重启。所以有一种说法认为voting disk只要有2个足以保证冗余度就可以了，没有必要有3个或以上voting disk，这种说法是错误的。Oracle推荐集群中至少要有3个voting disks。

Question:

有同学问那么voting disk  必须是奇数个呢？

Answer:

实际上我们仅仅是推荐使用奇数个vote disk ，而非必须是奇数个。10gR2中vote disk的数目上限是32个。

Question

我们可以使用2或4个vote disk吗？

Answer:

可以的。 但是2、4这样的数目在“至少(N/2+1)个投票磁盘要被节点正常访问”这一disk heartbeat的硬性算法下是不利的：

当我们使用2个vote disk 时，不能发生任意个vote disk的心跳失败

当我们使用3个vote disk 时，不能发生大于1个的vote disk心跳失败

当我们使用4个vote disk 时，不能发生大于1个的vote disk心跳失败 ，这和3个时的容错率是一样，但是因为我们有更多的vote disk，这会导致管理成本和引入的风险增长

当我们使用5个vote disk 时，不能发生大于2个的vote disk心跳失败

当我们使用6个vote disk 时，仍然不能发生大于2个的vote disk心跳失败， 同样的因为比5时多出一个 ，也会引入不合理的管理成本和风险

Question:

若节点间的网络心跳正常，且节点所能正常心跳的vote disk 大于不能正常访问的 ，如3个votedisk 时恰巧有1个vote disk 的disk heartbeat 超时，此时Brain split 会发生吗？

Answer:

这种情况即不会触发Brain Split，也不会引发节点驱逐协议(eviction protocol)。 当单个或小于(N/2+1)个的voting disk心跳失败(disk heartbeat failure)时，这种心跳失败可能是由于短期内节点访问voting disk发生I/O error错误而引起的，此时css会立刻将这些失败的voting disk标记为OFFLINE。虽然有一定数量的voting disk OFFLINE了，但是我们仍有至少(N/2+1)个投票磁盘可用，这保证了eviction protocol不会被调用，所以没有节点会被reboot重启。紧接着node monitor模块的Disk ping Monitor Thread(DPMT-clssnmDiskPMT)会重复尝试访问这些失败的OFFLINE voting disk，若这些投票磁盘变得再次可I/O访问且经过验证其上的数据也没有讹误，那么css会再次将此voting disk标记为ONLINE；但是如果在45s( 这里的45s是基于misscount和 内部算法获得的) 内仍不能正常访问相关的voting disk，那么DMPT将在cssd.log中生成警告信息，如：

CSSD]2011-11-11 20:11:20.668 >

WARNING: clssnmDiskPMT: long disk latency >(45940 ms) to voting disk (0//dev/asm-votedisk1)

假设以上发生clssnmDiskPMT警告的RAC场景共有3个voting disk，现已有一个asm-votedisk1因为I/O error或其他原因而被标记为OFFLINE，若此时再有一个votedisk也出现了问题并disk heartbeat 失败，那么节点会因为少于规定数目(2)的votedisk而引发eviction protocol，进而重启reboot。

单个或小于(N/2+1)个的voting disk心跳失败都仅仅生成警告(Warning)，而非致命的错误。因为仍有绝大数量的vote disk可被访问，因此生成的警告都是非致命的，eviction protocol将不会被触发。

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