OA协同办公系统数据集群高可用性研究.pdf

2023 年 8 月 25 日第 7 卷 第 16 期现代信息科技Modern Information TechnologyAug.2023 Vol.7 No.161431432023.082023.08收稿日期：2023-03-01OA 协同办公系统数据集群高可用性研究王慧（广东科学技术职业学院 现代教育技术中心，广东 珠海 519090）摘 要：OA 协同办公系统是互联网时代发展起来的一种自动化办公系统，但对可靠性、安全性、可扩展性的要求也越来越高，构建起具有高可用性集群数据库的 OA 协同办公系统可较好地满足上述要求。首先，概述了集群系统，其次，分析了 OA 协同办公系统架构及集群工作原理，并且剖析了 Oracle RAC 软硬件架构，同时，针对基于Oracle RAC 集群部署的实现进行了深入的探讨，并发测试结果表明：OA 协同办公系统均处于稳定运行状态，可较好地解决高并发访问下的单点瓶颈问题，取得了较佳的集群性能效果，值得推广应用。关键词：OA 协同办公系统；数据集群；高可用性中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）16-0143-05Research on High Availability of Data Cluster in OA Collaborative Office SystemWANG Hui(Modern Educational Technology Center,Guangdong Polytechnic of Science and Technology,Zhuhai 519090,China)Abstract:OA collaborative office system is an automated office system developed in the internet era,but it has increasingly high requirements for reliability,security and scalability.The construction of OA collaborative office system with high availability cluster database can better meet the above requirements.Firstly,the cluster system is outlined.Secondly,the architecture of OA cooperative office system and the working principle of cluster are analyzed,and the software and hardware architecture of Oracle RAC is analyzed.At the same time,the realization of cluster deployment based on Oracle RAC is discussed in depth.The results of concurrent test show that OA cooperative office systems are all in stable running state,which can better solve the single point bottleneck problem under high concurrent access,and achieve better cluster performance effect,worthy of popularization and application.Keywords:OA collaborative office system;data cluster;high availability0 引 言OA 协同办公系统是互联网时代发展起来的一种自动化办公系统，依托软件平台架构与计算机网络技术来将领导决策、辅助办公、协同工作、文件发布等功能集为一体。办公人员只要登录 OA 协同办公系统即可及时获取各项事宜，兼具动态短信提醒、待办事宜提醒功能。企事业单位的下设单位可通过OA 协同办公系统来接收通知、文件等资料，也可通过 OA 协同办公系统来进行高效的资源共享、交流沟通、协同作业1。OA 协同办公系统实现了数字化办公，既可对企事业单位现有的管理组织结构进行优化调整，又可提高办公效率及决策效能，已经成为企事业单位信息化建设的重要组成部分。随着互联网技术的迅猛发展，企事业单位的用户数量及业务数据量均逐年呈现出大幅度上升的趋势，传统单一的关系型数据库已经难以满足工作需DOI:10.19850/ki.2096-4706.2023.16.031要，且无法保障数据安全；为了便于企事业单位与各个下设单位实现高效的数据交互，搭建数据库集群已是必然之势。当前，数据集群技术日趋成熟，OA 协同办公系统对可靠性、安全性、可扩展性的要求也越来越高，构建起具有高可用性集群数据库的 OA 协同办公系统可较好地满足上述要求。有鉴于此，本课题对 OA 协同办公系统数据集群高可用性进行研究。1 集群系统概述集群由多个处于高速网络互连状态的计算机构建而成，但又如同一个单独集成的计算资源来协同实现预定目标，属于分布式处理系统或并行式处理系统。集群系统既可做到单一系统映像，让系统内全部的内核资源、物理资源均处于可见状态，又可让系统内的全部节点均可对其进行访问。操作者无须知晓在哪个节点上运行应用程序，也不用知道资源的物理位置，既可让系统管理得到简化处理，又可让系统的性能得到增强。现代信息科技8月下16期.indd 143现代信息科技8月下16期.indd 1432023/8/15 17:38:242023/8/15 17:38:24144144第 16 期现代信息科技2023.082023.081.1 高可用性集群基于应用目标的不同，集群系统可分为 2 大类，分别是高性能集群（HP）与高可用性集群（HA）。有学者2提出：高性能集群可对大量计算进行及时响应，通常会用于处理分子模拟、气象云图等相对复杂的计算问题。高可用性集群的应用目标在于减少服务器中断时间，以此来达到故障屏蔽之效用，具有很高的容错性、可靠性与可管理性。有学者3认为：高性能集群系统若在运行过程中有某台服务器突发故障而不能正常服务，那么其应用则由预设的接管服务器来自动接管，并且还可继续为用户提供服务，伸缩性极为优秀。有学者4将高性能集群应用于数据报送系统，显著地提高了办公效率，应用效果较佳，有学者5针对带有地理坐标信息的遥感影像存储系统，应用了高性能集群系统，数据访问速度大幅度提升。1.2 高可用性集群的工作方式高可用性集群的工作方式呈现出多元化的特点，若高可用性集群为双节点，那么则以主/主、主/从为典型。1.2.1 主/主（Active/Active）双节点集群既可对对方运行状态进行实时监控，又可独立运行各自的应用，若一台主机出现宕机现象，那么另一台主机就会在第一时间内对其所有的工作进行接管。“主/主”工作方式可对硬件资源进行有效利用，通常都会要求各节点的处理性能相似，且在故障转移后，全部服务内容均处于可用状态5。1.2.2 主/从（Active/Standby）“主/从”工作方式为：主机处于工作状态，从机则处于监控准备状况。一旦主机出现宕机现象，那么从机就会在第一时间内对主机的全部工作进行接管，由 Active 切换到 Standby；待主机从故障状态转变为正常状态之后，用户可通过手动/自动方式来重新切换，或者也可自行选择不切换6。2 OA 协同办公系统架构及集群工作原理2.1 OA 协同办公系统整体架构OA 协同办公系统整体架构如图 1 所示，OA Web 全部应用均部署于虚拟机中，共有 4 台虚拟机、1 台主机、3 台从机，采取“主/从”工作方式。所有的访问工作通过负载均衡设备分发给各个虚拟机，虚拟机又可利用虚拟交换机来对 OA M1 虚拟机、OA 全文检索虚拟机、OA UC 虚拟机进行访问。磁盘阵列虚拟化服务器虚拟化服务器虚拟化服务器虚拟化服务器虚拟化服务器虚拟化服务器OA Web 1 OA Web 2 OA 全文检索OA M1负载均衡图例双绞线光纤线磁盘阵列虚拟化服务器虚拟机交换机交换机交换机OA UCOA Web 3 INTERNETOA M1OA DB1 OA DB1磁盘阵列图 1 OA 协同办公系统整体架构2.2 Oracle RAC 集群工作原理虽然数据库集群技术较为多样，但学界和业界都公认 Oracle RAC 是应用最成熟的数据库集群技术7，8，Oracle RAC 通常是由 2 台及以上共享存储设备、同构计算机所组成，数据库处理能力极其强大，能够为企事业单位搭建起低成本、高性能的应用平台，且兼容全部类型的应用系统，具有高可用性，可确保业务实现 724 小时不间断运行9。无论是分析型应用，还是业务处理型应用，均可对相同的存储资源、服务器进行共享，若发生磁盘故障或服务器故障，系统会在第一时间内对发生故障功能进行自动接管，更为重要的是，这些功能对所有的前端用户均是透明的。当然，若前端用户需对其他组件的配置情况进行改变或者增加/减少服务器，均不会对应用系统造成不良影响。Oracle 数据库应用了一种全新技术服务器现代信息科技8月下16期.indd 144现代信息科技8月下16期.indd 1442023/8/15 17:38:252023/8/15 17:38:251451452023.082023.08第 16 期可被 RAC 充分利用，所有的数据在实时应用集群环境中均可存储、共享，且每个节点对数据的访问权力均处于平等地位。Oracle RAC 通过 DLM（分布式锁管理）机制来控制多节点的并发访问，既可实现高效访问所有数据，又可提升事务的响应效率10。2.3 关键技术在对数据集群的配置信息进行修改之后，不同节点间的集群配置信息会出现不一致的情况，为了妥善解决这一问题，本文应用了 Oracle RAC 的OCR Disk 技术；与此同时，为了确保 OA 协同办公系统实现有序、稳定运行，避免 Oracle RAC 出现“脑裂”，本课题应用了 Voting Disk 技术。此外，若 TCP/IP 协议栈出现超时的情况，OS 内核可对时间阈值的大小产生较大影响，而每个操作系统所对应的阈值存在着一定的差异，本文应用了 VIP 技术与 Failover 技术，既可增强数据集群的高可用性，又可最大限度地减少捕获错误的时间。当前，高可用性集群平台主要是 WindowsNT平台、Linux 系统、第三方软件系统平台，其对比情况如表 1 所示。结合 OA 协同办公系统的要求，虚拟化部分采用 vMware vSphere ESXi；数据库和应用采用 Red Hat Enterprise Linux 5 以上，Windows Server 2008 以上。表 1 三种高可用性集群平台的对比平台技术特点 优势应用WindowsNT 平台MSCS可实现故障转移易于实施、易于管理、易于调试性价比高Linux 系统MPICH可实现故障转移专业性较高，无论是可靠性，还是稳定性均高于 Win 平台维护成本高第三方软件系统平台vMware可实现故障转移，可妥善调配资源，可实现系统快速克隆等专业性高，可靠性强、稳定性强，且有专门的客户端与之配合维护成本高3 OracleRAC 软硬件架构3.1 硬件部分Oracle RAC 中各个节点之间的通信是依托心跳网络来实现的，为了避免出现单点故障、实现冗余，各个交换机之间也需做冗余，以此来确保各个节点之间能够实现顺畅通信；共享存储上的数据信息可通过 Oracle RAC 来查询，以此来响应上层应用的请求。Oracle RAC 硬件架构如图 2 所示，较好地展现出了高可用技术。数据库服务器磁盘阵列FC交换机FC交换机交换机双绞线光纤线内网区数据库服务器图 2 OracleRAC 硬件架构3.2 软件部分软件部分通常是由容错系统软件、数据软件、集群软件来组成，本文采用 Oracle ASM 与 Oracle Clusterware，软件架构图如图 3 所示。对外服务网络 Oracle RDBMS 操作系统各种驱动程序 Oracle Clusterware Public IP Public IP Virtual IP Virtual IP Private IP Oracle DBOracle RDBMS操作系统各种驱动程序Oracle Clusterware图 3 Oracle RAC 软件架构4 基于 Oracle RAC 集群部署的实现4.1 服务器的准备工作4.1.1 IP 地址分配在配置服务器的过程中，需系统性规划 OA 协同办公系统数据集群的网络。每个节点均需有 2 块物理网卡，每个节点所对应的 IP 地址至少要达到 3个及以上，分别是 Private IP、VIP 与 Public IP。按照市面上现行的 Oracle 版本，在对 Oracle RAC 集群系统进行部署时，还需有 Scan IP，数量为 1 个及以上。以双节点 Oracle RAC 集群系统为例，IP 地址至少要有 7 个。妥善规划 IP 地址，已经成为了网络设计中的重要组成部分，也会对网络的扩展与管理，以及网络资源的利用率造成较大的影响，需慎重对待，确保可实王慧：OA 协同办公系统数据集群高可用性研究现代信息科技8月下16期.indd 145现代信息科技8月下16期.indd 1452023/8/15 17:38:252023/8/15 17:38:25146146第 16 期现代信息科技2023.082023.08现均匀化分布业务流量、且可有效分配网络内地址。IP 地址的分配原则为：第一，为了提高 IP 地址的利用率，需应用变长掩码技术（VLSM 技术）来科学分配 IP 地址；各地的地址段需基于业务量的大小来妥善分配。第二，每个业务所分配的 IP 地址空间最好连续，与此同时，相同的功能、相同的业务也建议最好分配连续的 IP 地址空间，便于实现安全控制及路由聚合。第三，IP 地址规划需与网络的流量规划、路由协议规划、网络层次规划等结合在一起考虑，规划方式应该是自顶向下。第四，可有效利用无类别域间路由（CIDR）技术，既可提高路由器路由的收敛速度，又可缩小路由器路由表信息。第五，无论是 IP 地址的划分，还是 IP 地址的规划，均要立足于云平台的发展，既要符合当前 OA 协同办公系统对 IP 地址的需求，又要综合考虑 OA 协同办公系统未来的业务发展，有针对性地预留相应的IP地址段。4.1.2 VLAN 分配为了切实增强网络的可靠性，将单个局域网的规模控制在一定程度，可应用 VLAN 技术来分割网络，本系统采用IEEE 802.1Q技术。具体划分原则为：第一，交换机的 VLAN 端口需做到连续化；第二，同一 VLAN 内最好为相同的业务，若业务功能有所差异，可应用不同 VLAN 号码；第三，每个 VLAN都会相应的网段地址与之对应，但每个 VLAN 的主机不得多于一个 C 类地址空间的数量。4.2 服务器的配置1）基于 IP 地址分配原则来对各个节点进行有效的分配，具体如图 4 所示。图 4 节点分配2）Oracle 所需环境包的脚本如图 5 所示。图 5 Oracle 所需环境包脚本4.3 用户节点的部署在对用户节点进行部署时，需对用户等价进行考虑。换而言之，在 Oracle 数据库中，不同节点之间的转移服务可做到“无缝式”，无须安全验证。在同一节点，将 database 与 Clusterware 安装之后，Oracle 数据库就可自动在无须密码认证的情况下在远程目录中安装本地目录。为了提高数据信息的安全性，可分级分权管理 Oracle 数据库，也会按照用户的身份来分配相应的权限。建议可构建 Oracle 用户与 Grid 用户，其中，前者侧重于安装、管理数据库，后者侧重于安装、管理数据库集群。4.4 部署 Oracle Grid 所遇问题完成前述工作之后，需及时配备 ASM。第一，需对 ASM 的安装包进行安装，虽然安装易于完成，但需要确保 scan IP 所对应的域名在每个节点上均有解析，且在这个端口处于可用状态。第二，解析节点的虚拟 IP 与 hostname，并且对每个物理网卡的ASM 与指向进行逐一设置；待完成安装之后，还需运行 root.sh 脚本与 orainstRoot.sh 脚本。第三，格式化 ASM 磁盘，但有时又会出现 ASM 共享磁盘搜索不到的情况，此类问题的主要原因为：oracleasmmlib库件不存在，建议可通过重新安装的方式来解决，同时还需对残留的目录结构进行彻底清除。4.5 压力测试利用性能测试工具 Loadrunner 来对 OA 协同办公系统进行压力测试，添加录制好的某一个场景脚本，分别加载 200/500/1 000/2 000 个虚拟用户来进行并发测试，压力测试具体参数如表 2 所示。通过多次并发测试，OA 协同办公系统均处于稳定运行状态，可较好地解决高并发访问下的单点瓶颈问题，取得了较佳的集群性能效果，值得推广应用。表 2 压力测试具体参数场景类型手动场景，基于运行的虚拟用户数来对压力测试进行管理。场景计划名默认计划场景持续时间持续到完成为止加载行为对全部的 Vuser 进行加载负载生成器localhost用户加载并发数量200/500/1 000/2 000网络速度最大网络带宽思考时间按录制参数5 结 论Oracle RAC 在高并发性业务处理、负载均衡性与容错性等方面均能表现优异，结合 OA 协同办公系统的特点，构建起 Oracle RAC 数据集群与负载均衡方案，可为其高可用性打下坚实（下转150页）现代信息科技8月下16期.indd 146现代信息科技8月下16期.indd 1462023/8/15 17:38:252023/8/15 17:38:25150150第 16 期现代信息科技2023.082023.081922 1932 1942 1952 1962 1972 1982 1992 2002 2012 20220.50.40.30.20.10-0.1-0.2-0.3-0.495%IntervalForecast年份图 2 全球气表温度改变值预测图从图 2 可以看出，未来 5 年的全球气温改变不大，波动在 0.1 左右。预测图绘制的 MATLAB 代码如下：figureplot(i,y)hold onh=plot(T+1:T+t,yf,r,LineWidth,2);h1=plot(T+1:T+t,upper,k-,LineWidth,1.5);h2=plot(T+1:T+t,lower,k-,LineWidth,1.5)xlim(1916,T+t)title(Forecast and 95%Forecast Interval)legend(h,h1,Forecast,95%Interval,Location,NorthWest)hold off3 结 论全球气候变暖是由许多复杂的因素造成的，我们每个人都需要保护好我们的家园。通过对 19182022 年全球气候的改变量作为样本，本文基于ARIMA 模型预测出了 20232027 年全球气候的改变量，由实验结果可知，近 5 年的全球气候改变量不大，但我们仍需保护好我们的家园。参考文献：1 赵宗慈，罗勇，黄建斌.地球能量失衡与全球变暖 J.气候变化研究进展，2022，18（1）：119-121.2 王昱，杨修群，孙旭光，等.一种基于全球动力模式和 SMART 原理结合的统计降尺度区域季节气候预测方法 J.气象科学，2021，41（5）：569-583.3 李安，高萌萌，陈曦，等.基于 MaxEnt 模型和未来气候条件预测太行花属植物的适生分布区 J.河南农业科学，2021，50（4）：137-146.4 陈禹光，乐新贵，陈宇涵，等.基于 MaxEnt 模型预测气候变化下杉木在中国的潜在地理分布 J.应用生态学报，2022，33（5）：1207-1214.5 吕彤，郭倩，丁永霞，等.基于 MaxEnt 模型预测未来气候变化情景下中国区域水稻潜在适生区的变化 J.中国农业气象，2022，43（4）：262-275.6 智协飞，彭婷，李刚，等.多模式集成的概率天气预报和气候预测研究进展 J.大气科学学报，2014，37（2）：248-256.7 李荞每，成丽波.基于小波分析的时间序列 ARIMA模型预测方法 J.沈阳师范大学学报：自然科学版，2021，39（1）：49-53.作者简介：吴会会（1994），女，汉族，河南信阳人，助教，硕士研究生，研究方向：数据融合。基础，用户对数据库进行访问时不存在着任何的干预行为，确保数据库可实现安全、高效运行。当然，OA 协同办公系统还处于动态发展阶段，必然还会有更多的异构业务系统陆续整合其中，后续还需对扩展数据集群系统，并且还需对数据集群系统进行优化与调整。参考文献：1 贾洪峰，梁涛，郭绍明.Oracle Database 11g RAC 手册：第 2 版 M.北京：清华大学出版社，2012.2 段源源.OA 系统在大型国有煤炭企业中的应用以太原煤气化集团公司为例 J.山西科技，2017，32（4）：134-136.3 王元凤.网络时代企业管理信息化问题探索 J.太原城市职业技术学院学报，2015（1）：159-160.4 DAN B，BOYEN X.Efficient selective identity-based encryption without random oracles J.Journal of Cryptology，2019，24（4）：659-693.5 王世亮.面向遥感影像的元数据集群设计与实现 D.成都：电子科技大学，2022.6 HE D，KUMAR N，ZEADALLYS，et al.Efficient and privacy-preserving data aggregation scheme for smart grid against internal adversaries J.IEEE Transactions on Smart Grid，2017，8（5）：2411-2419.7 吴晓玲，邱珍珍.基于云存储架构的分布式大数据安全容错存储算法 J.中国电子科学研究院学报，2018，13（6）：720-724.8 潘佳艺，王芳，杨静怡，等.异构 Hadoop 集群下的负载自适应反馈调度策略 J.计算机工程与科学，2017，39（3）：413-423.9 王晓妮.移动 OA 系统在高校信息化建设中的应用与实践 J.办公自动化，2016，21（15）：52-53+34.10 WANGY J，DING Y，WU Q H，et al.Privacy-preserving cloud-based road condition monitoring with source authentication in VANETs J.IEEE Transactions on Information Forensics and Security，2019，14（7）：1779-1790.作者简介：王慧（1986.08），女，汉族，山东菏泽人，助理研究员，本科，研究方向：计算机应用。（上接146页）现代信息科技8月下16期.indd 150现代信息科技8月下16期.indd 1502023/8/15 17:38:262023/8/15 17:38:26