SQL,Server数据库集群的探索:数据库 集群

　　摘 要：本文阐述了SQL Server数据库集群的高可用性和可靠性，介绍了数据库集群的设计原则、设计考虑因素及其实现，提高了数据库系统的高可用性。　　关 键 词：SQL Sever；数据库集群；MSCS
　　在计算机技术和网络技术广泛应用的同时，对网络中各种服务器的性能也提出了更高的要求。数据库集群技术在不同的电子事务处理及网格计算等系统中得到了广泛的应用，是一种被业界广泛关注的计算机技术，其性能完全可以取代大型主机，而且网络优势是大型主机无法比拟的，价格的低廉，能够为企业及高校节省大量的成本，在科学研究、金融、电信等领域日益发挥着重要作用。
　　一、数据库集群概述
　　集群技术指通过高性能网络由相互独立的同构或者异构的多个单一系统整合为一个虚拟系统，高度紧密联合的计算机系统协同完成共同的工作。集群对外提供的是透明的服务，一个客户与集群相互作用的时候，集群就是一个独立的服务器。把集群技术与数据库技术相结合，就构成了数据库集群。
　　数据库集群技术是用高速互联网络把价格较低的硬件设备连接在一起，通过网络实现数据传输。每个数据库服务器都拥有独立的存储空间，分别运行各自独立的数据库管理系统，具有高度自治性，但是呈现给客户的是一个统一的界面，在用户看来，整个计算机网络只是一个数据库系统，而不是由多个不同的数据库系统组成的。
　　二、SQL Server数据库集群
　　SQL Server是一个全面的数据库平台，其数据库引擎为关系型和结构化数据提供了安全可靠的存储功能，能够构建和管理高可用和高性能的数据应用程序。SQL Server集群环境需要至少两台运行SQL Server的服务器构成的虚拟服务器。SQL Server集群性能在中小型服务器的应用上表现十分突出。
　　随着用户对数据库系统的可用性和可靠性的要求日益提高，集群技术已成为实现高可用性，减少死机风险的一种快捷安全的解决方案。SQL Server 2005数据库与微软服务器集群（MSCS）相结合构成数据库集群，致力于减少死机时间，为灾难恢复提供解决方案，为数据库用户提供更强大的系统可用性[1]。
　　数据库镜像和故障转移集群最主要的差异是提供的冗余级别不同。数据库镜像提供的是数据库级别的保护，而集群提供的是服务器级别的。另外，在数据库镜像中，主服务器与镜像服务器是独立的SQL Server实例，具有不同的名称；而集群中SQL Server实例使用相同的虚拟服务器名称和IP地址，并且无论哪个节点主持集群实例，虚拟服务器的名称和IP地址始终不变，因此服务器一级的数据库保护，故障转移集群是更适合的选择。
　　三、数据库集群系统的设计
　　选择一个合适的数据库集群系统，能够给企业在管理规划和成本控制上带来好处。
　　1.设计原则
　　（1）尽量保证集群系统架构的简单性和兼容性。选择数据库集群系统时，应采用经过市场检验的成熟可靠的平台，严格按照集群操作系统提供商硬件兼容性认证列表选购硬件设备，以防出现硬件不兼容，带来不必要的问题[2]。
　　（2）在保证可用性前提下，追求高效和便利的操作性。数据库集群的最终目标是它的高可用性，同时也要兼顾性能。优秀的集群软件应能支持较多的应用，多个相关软件配合使用，能提高管理集群的效率。
　　（3）性价比。有着相同性能的集群服务器价格通常比传统超级计算机和大型并行处理机的价格要低廉得多。硬件购买方便快捷，升级维护也简单易行，成本支出大大减少，并且通过内部网络对集群管理方便，性价比大大优于大型并行处理机。
　　2.设计数据库集群系统的两大因素
　　要构造一个工作良好的数据库集群，要着重考虑以下的两个因素：
　　（1）可用性支持。
　　可用性是指用户使用服务或应用程序的可用程度。数据库集群通过冗余硬件设备、网络和操作系统映像等，提供一种保持低成本的高可用性。从关键性计算应用的角度看，集群是一组作为单一系统管理的独立运行服务器，由网络连接在一起构成的稳定性、安全性良好的一台虚拟服务器，支持用户透明访问的服务资源，最终目的是高可用性。
　　可用性能否达标，需要应用系统的最终用户来进行衡量[3]。企业依赖于系统的可用性以防出现服务器故障或者从故障中进行恢复。高可用性集群提供了一个比一般可用性系统更高级的系统可用性，来减少系统发生故障的几率。
　　设计高可用性的数据库集群系统时，集群系统的可靠性、可用性及可维护性是重中之重，其中可用性标准结合了可靠性和可维护性标准。
　　（2）高效通讯。
　　数据库集群一般使用有标准通信协议网络。低级通信协议虽然比标准通信协议有效，但是现在低级通信协议没有统一标准，追求高效往往却和集群的可扩展性相抵触。需要高可扩展的集群系统，就要用一些低效的商品化网络、更通用的硬件平台和流行的操作系统。在保障集群的可扩充能力的同时，降低了优化性能的可能。
　　3.数据库集群应该具备的功能
　　性能优良的数据库集群系统应该能够提高数据库的运行处理能力，具有良好的响应速度、能够即时数据同步，做好数据备份和保护、能够随时监测各个节点服务器的运行状态，在系统发生故障的时候，能及时实现故障转移，切换服务器，保障集群服务器的正常运行，提供不间断服务，并且能够降低管理和维护支出成本。
　　4.数据库集群存储体系结构的选择
　　根据集群之间是否共享存储，集群系统的体系结构分为共享存储结构和无共享结构两大类。在共享存储结构中每个节点能够直接访问一个共享的主存或共享磁盘阵列；在无共享存储结构中每个处理节点拥有独立的内存和硬盘，节点之间通过高速通信网络来进行消息传递。本文的SQL Server 2005数据库集群属于无共享存储结构。
　　四、数据库集群的部署与实现
　　运用Windows Server 2003操作系统、MSCS集群软件以及SQL Server 2005数据库管理软件构建一个集群系统。Windows Server 2003可以支持最大达8个节点的集群配置，典型特征是可以为数据库、消息系统、文件与打印服务等关键业务的应用，提供高可用性和可扩展性。
　　配置两节点集群需要三台服务器，因此选择使用虚拟机VMware Workstation。集群的共享数据盘要装在SCSI结构的总线上。经过测试，集群系统与单台服务器数据库系统相比，数据库集群系统可以有效进行故障转移，可扩充性强，极大地提高了数据库系统的高可用性。
　　五、总结
　　数据库集群技术凭借其高可用性和高可靠性正逐渐取代以往的数据库容错技术。集群技术的迅速发展，可以给高校和企业节约大量经费和支出。利用服务器集群技术，经过周密计划和网络维护，系统破坏的几率非常小。因此，服务器的稳定尽可能地使用集群技术。
　　参考文献
　　[1] 魏榕晖.数据库集群系统高可用性的研究与应用[D].曲阜师范大学，2008.
　　[2] 桂荣.计算机集群技术的研究与应用[D].天津大学，2003.
　　[3] 王林.基于SQL Server数据库集群的研究[D].中国石油大学，2009.

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