数据库集群系统高可用性的研究与应用

摘要

数据库是电子商务，电子政务，MIS，ERP，以及金融等系统的基础，通常存储着重要信息。然而，随着数据量和业务量的不断高速增长，以及高并发访问等问题的出现，使得传统的单机数据库已经难以满足需求，提高数据库系统性能和可用性已成为亟待解决的问题。集群技术已经成为解决此问题的首选方案，深入研究数据库集群技术，将有助于提高其性能和可用性。高可用性作为评价数据库集群系统的重要指标，也是本文的重点研究方向。 集群已经在多层软件结构中得到成功应用，比如高并发访问造成的Web服务器瓶颈，已经可以通过集群技术得到解决。但在后台数据库上还缺乏这种工具，当数据库出现瓶颈时，采用昂贵的商业产品如Oracle RAC并非所有用户可以接受，大多数中小型用户更加倾向于使用开源免费软件。本文的主要工作是深入分析基于数据库中间件的集群技术，研究影响高可用性的因素以及提高可用性的技术，并使用开源软件Sequoia构建一个高性能、高可用性的数据库集群系统，将其应用于实践。 高可用性数据库集群系统必须具备良好的可扩展性、数据一致性、负载均衡性以及消除单点故障的能力。开源中间件技术Sequoia.，通过JDBC接口引进了虚拟数据库的概念，使用JDBC驱动的底层数据库上的应用程序，无须任何改动就能运行在集群环境uF。它具有灵活的体系结构，支持大型复杂的体系结构，可以提供高性能、强容错能力、易用的平台。本文深入分析了Sequoia的工作原理，详细说明其安装和配置过程，以PostgreSQL及Oracle作为底层真实数据库，组建了一个数据库集群系统。针对该数据库集群系统进行数据一致性、失效切换、负载均衡等测试，并对实验结果进行分析。实验结果显示使用Sequoia中间件技术构建的数据库集群系统具有良好的可扩展性、数据一致性，具备消除单点故障以及负载均衡的能力，提高了查询速度，改进了查询性能，提高了数据库集群系统的可用性，能够很好地应用于实际领域。 最后，本文构建了一个公司广告客户业务管理系统。根据项目要求，为了降低成本，整个系统的硬件都是采用日常使用的性能较好的PC机，通过高速以太网连接，开发工具和数据库全部采用开源免费软件。项目采用Struts+Spdng+Hibernate+Sequoia+PostgreSQL开源架构，包含Web服务器集群和数据库服务器集群两大部分，其中数据库集群的体系结构采用上述Sequoia中间件技术构建。该管理系统在.Linux平台下开发，已经成功应用于实践。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1国内外研究现状

1.2研究意义和本文主要工作

1.3论文结构

第二章数据库集群技术概述

2.1集群技术发展现状

2.1.1高性能计算科学集群

2.1.2负载均衡集群

2.1.3高可用性集群

2.2数据库集群技术的两种体系

2.2.1基于数据引擎的集群技术

2.2.2基于数据库网关(中间件)的集群技术

2.3本章小结

第三章高可用性数据库系统

3.1可用性的定义

3.1.1高可用性数据库的主要功能

3.1.2高可用性数据库的特点

3.2影响高可用性数据库的因素

3.2.1数据库性能和可用性之间的关系

3.2.2经费开销和可用性之间的关系

3.3提高数据库可用性的技术及衡量参数

3.3.1提高数据库可用性的技术

3.3.2可用性的衡量参数

3.4高可用性数据库的分类

3.4.1 Oracle RAC技术

3.4.2 Microsoft MSCS技术

3.4.3 IBM DB2 UDB技术

3.4.4 MySQL cluster技术

3.4.5中间件技术

3.5本章小结

第四章基于Sequoia的高可用性数据库集群的建立

4.1 Sequoia简介

4.1.1 Sequoia的数据分发和复制

4.1.2 Sequoia的负载均衡

4.1.3 Sequoia的高可用性

4.1.4 Sequoia中添加和同步集群节点

4.2 Sequoia的安装及配置

4.3测试过程及结论

4.3.1数据一致性测试

4.3.2负载均衡测试

4.3.3单点故障测试

4.4本章小结

第五章高可用性数据库系统的应用

5.1系统总体说明

5.2基于J2EE的软件系统架构

5.3数据库集群系统总体设计

5.4系统模块结构

5.5系统实现

5.6本章小结

第六章总结与展望

参考文献

在校期间的研究成果及发表的学术论文

致谢