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Arquitectura lógica de MetroCluster y bases de datos de Oracle

Colaboradores

Comprender el funcionamiento de las bases de datos Oracle en un entorno MetroCluster alsop requiere alguna explicación de la funcionalidad lógica de un sistema MetroCluster.

Protección contra errores del sitio: NVRAM y MetroCluster

MetroCluster amplía la protección de datos de NVRAM de las siguientes formas:

  • En una configuración de dos nodos, los datos de la NVRAM se replican mediante los enlaces Inter-Switch (ISL) al compañero remoto.

  • En una configuración de par de alta disponibilidad, los datos de NVRAM se replican tanto en el partner local como en el remoto.

  • La escritura no se reconoce hasta que se replica a todos los partners. Esta arquitectura protege la I/O en tránsito de fallos del sitio mediante la replicación de los datos de NVRAM en un partner remoto. Este proceso no está relacionado con la replicación de datos a nivel de unidad. La controladora propietaria de los agregados se encarga de la replicación de datos escribiendo en ambos complejos del agregado, pero seguirá habiendo protección contra la pérdida de I/O en tránsito en caso de pérdida del sitio. Los datos de NVRAM replicados solo se utilizan si una controladora asociada debe asumir el relevo de una controladora que ha fallado.

Protección frente a fallos de sitios y bandejas: SyncMirror y complejos

SyncMirror es una tecnología de mirroring que mejora, pero no sustituye, RAID DP ni RAID-TEC. Refleja el contenido de dos grupos RAID independientes. La configuración lógica es la siguiente:

  1. Las unidades se configuran en dos pools según la ubicación. Un pool se compone de todas las unidades en el sitio A, y el segundo pool se compone de todas las unidades en el sitio B.

  2. A continuación, se crea un pool de almacenamiento común, conocido como agregado, basado en conjuntos reflejados de grupos RAID. Se extrae un número igual de unidades en cada sitio. Por ejemplo, un agregado SyncMirror de 20 unidades estaría compuesto por 10 unidades del sitio A y 10 unidades del sitio B.

  3. Cada conjunto de unidades en un sitio determinado se configura automáticamente como uno o varios grupos RAID DP o RAID-TEC completamente redundantes, independientemente del uso de mirroring. Este uso de RAID debajo del mirroring proporciona protección de datos incluso después de la pérdida de un sitio.

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La figura anterior muestra una configuración de SyncMirror de ejemplo. Se creó un agregado de 24 unidades en la controladora con 12 unidades de una bandeja asignada en el sitio A y 12 unidades de una bandeja asignada en el sitio B. Las unidades se agruparon en dos grupos RAID reflejados. El grupo RAID 0 incluye un plex de 6 unidades en el sitio A reflejado en un plex de 6 unidades en el sitio B. Del mismo modo, el grupo RAID 1 incluye un plex de 6 unidades en el sitio A, duplicado en un plex de 6 unidades en el sitio B.

Normalmente, SyncMirror se utiliza para proporcionar mirroring remoto con sistemas MetroCluster, con una copia de los datos de cada sitio. En ocasiones, se ha utilizado para proporcionar un nivel adicional de redundancia en un único sistema. En particular, proporciona redundancia a nivel de bandeja. Una bandeja de unidades ya contiene fuentes de alimentación y controladoras duales y en general es poco más que chapa metálica, pero en algunos casos, la protección adicional puede estar garantizada. Por ejemplo, un cliente de NetApp ha puesto en marcha SyncMirror para una plataforma móvil de análisis en tiempo real que se usa durante las pruebas de automoción. El sistema se separó en dos racks físicos suministrados con fuentes de alimentación independientes y sistemas UPS independientes.

Fallo de redundancia: NVFAIL

Como hemos visto anteriormente, la escritura no se reconoce hasta que se haya iniciado sesión en la NVRAM local y NVRAM en al menos otra controladora. Este método garantiza que un fallo de hardware o una interrupción del suministro eléctrico no provoquen la pérdida de operaciones de I/O en tránsito Si la NVRAM local falla o la conectividad a otros nodos falla, los datos ya no se reflejarían.

Si la NVRAM local informa de un error, el nodo se apaga. Este apagado hace que se conmute al nodo de respaldo a la controladora asociada cuando se utilizan pares de alta disponibilidad. Con MetroCluster, el comportamiento depende de la configuración general elegida, pero puede dar lugar a una conmutación automática por error a la nota remota. En cualquier caso, no se pierden datos porque la controladora que experimenta el fallo no reconoció la operación de escritura.

Un fallo de conectividad entre sitios que bloquea la replicación de NVRAM en nodos remotos es una situación más complicada. Las escrituras ya no se replican en los nodos remotos y, de este modo, se crea la posibilidad de perder datos si se produce un error grave en una controladora. Lo que es más importante, si se intenta conmutar a un nodo diferente durante estas condiciones, se pierden datos.

El factor de control es si NVRAM está sincronizada. Si NVRAM está sincronizada, la conmutación al nodo de respaldo nodo a nodo se realizará de forma segura sin riesgo de pérdida de datos. En una configuración de MetroCluster, si la NVRAM y los complejos de agregado subyacentes están sincronizados, es seguro continuar con la conmutación de sitios sin riesgo de pérdida de datos.

ONTAP no permite una conmutación por error o una conmutación cuando los datos no están sincronizados a menos que se fuercen la conmutación por error o la conmutación. Al forzar un cambio en las condiciones de esta manera, se reconoce que los datos podrían dejarse atrás en la controladora original y que la pérdida de datos es aceptable.

Las bases de datos y otras aplicaciones son especialmente vulnerables a las corrupción si se fuerza una conmutación al respaldo o conmutación por error porque mantienen cachés internos más grandes de datos en el disco. Si se produce un failover forzado o un switchover forzado, los cambios previamente reconocidos se descartan efectivamente. El contenido de la cabina de almacenamiento retrocede efectivamente en el tiempo y el estado de la caché ya no refleja el estado de los datos del disco.

Para evitar esta situación, ONTAP permite configurar volúmenes para una protección especial contra un fallo de NVRAM. Cuando se activa, este mecanismo de protección hace que un volumen entre en un estado denominado NVFAIL. Este estado provoca errores de I/O que provocan un bloqueo de la aplicación. Este bloqueo hace que las aplicaciones se cierren para que no utilicen datos obsoletos. No se deben perder los datos porque los datos de transacción confirmados deben estar presentes en los registros. Los siguientes pasos habituales son para que un administrador apague completamente los hosts antes de volver a poner manualmente los LUN y los volúmenes de nuevo en línea. Aunque estos pasos pueden implicar cierto trabajo, este enfoque es la manera más segura de garantizar la integridad de los datos. No todos los datos requieren esta protección, por lo que el comportamiento NVFAIL se puede configurar volumen por volumen.

Pares DE ALTA disponibilidad y MetroCluster

MetroCluster está disponible en dos configuraciones: De dos nodos y de pareja de alta disponibilidad. La configuración de dos nodos se comporta igual que un par de alta disponibilidad con respecto a NVRAM. En caso de que falle repentinamente, el nodo asociado puede reproducir los datos de NVRAM para hacer que las unidades sean coherentes y asegurarse de que no se ha perdido ninguna escritura reconocida.

La configuración de par de alta disponibilidad replica la NVRAM también en el nodo del partner local. Un fallo de controladora sencillo provoca una reproducción de NVRAM en el nodo de partner, como es el caso con un par de alta disponibilidad independiente sin MetroCluster. En caso de pérdida repentina del sitio completo, el sitio remoto también cuenta con la NVRAM necesaria para hacer que las unidades sean coherentes y empezar a servir datos.

Un aspecto importante de MetroCluster es que los nodos remotos no tienen acceso a los datos de los partners en condiciones operativas normales. Cada sitio funciona esencialmente como un sistema independiente que puede asumir la personalidad del sitio opuesto. Este proceso es conocido como una conmutación de sitios e incluye una conmutación de sitios planificada en la que las operaciones del sitio se migran de forma no disruptiva al sitio opuesto. También incluye situaciones no planificadas en las que se pierde un sitio y se requiere una conmutación por error manual o automática como parte de la recuperación ante desastres.

Conmutación de sitios y conmutación de estado

Los términos conmutación y conmutación de estado hacen referencia al proceso de transición de volúmenes entre controladoras remotas en una configuración de MetroCluster. Este proceso solo se aplica a los nodos remotos. Cuando MetroCluster se utiliza en una configuración de cuatro volúmenes, la conmutación por error de nodo local es el mismo proceso de toma de control y devolución descrito anteriormente.

Conmutación de sitios y conmutación de estado planificadas

Una conmutación de sitios o conmutación de estado planificada es similar a una toma de control o una conmutación al nodo primario entre nodos. El proceso tiene varios pasos y puede parecer que requiere varios minutos, pero lo que en realidad está sucediendo es una transición fluida multifase de los recursos de red y almacenamiento. El momento en que las transferencias de control se producen mucho más rápido que el tiempo necesario para que se ejecute el comando complete.

La principal diferencia entre toma de control/retorno al nodo primario y conmutación/conmutación de estado afecta a la conectividad SAN FC. Con la toma de control/devolución local, un host experimenta la pérdida de todas las rutas de FC hacia el nodo local y depende de su MPIO nativo para cambiar a las rutas alternativas disponibles. Los puertos no se reubican. Con la conmutación de sitios y la conmutación de estado, los puertos de destino FC virtuales en las controladoras se transfieren al otro sitio. De hecho, dejan de existir en la SAN durante un momento y luego vuelven a aparecer en una controladora alternativa.

Tiempo de espera de SyncMirror

SyncMirror es una tecnología de mirroring de ONTAP que proporciona protección contra fallos de bandeja. Cuando las bandejas se separan a lo largo de una distancia, el resultado es la protección de datos remota.

SyncMirror no ofrece mirroring síncrono universal. El resultado es una mejor disponibilidad. Algunos sistemas de almacenamiento utilizan mirroring constante todo o nada, llamado a veces modo domino. Esta forma de mirroring está limitada en la aplicación porque toda la actividad de escritura debe cesarse si se pierde la conexión con el sitio remoto. De lo contrario, una escritura existiría en un sitio, pero no en el otro. Normalmente, estos entornos están configurados para desconectar las LUN si se pierde la conectividad de sitio a sitio durante más de un breve período (como 30 segundos).

Este comportamiento es deseable para un pequeño subconjunto de entornos. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones requieren una solución que ofrezca replicación síncrona garantizada en condiciones de funcionamiento normales, pero con la posibilidad de suspender la replicación. Con frecuencia, se considera una pérdida total de conectividad entre sitios como una situación próxima a un desastre. Normalmente, estos entornos se mantienen online y proporcionan datos hasta que se repare la conectividad o se tome una decisión formal para desactivar el entorno para proteger los datos. Un requisito para el apagado automático de la aplicación solo debido a un fallo de replicación remota es inusual.

SyncMirror admite los requisitos de mirroring síncrono con la flexibilidad de un tiempo de espera agotado. Si se pierde la conectividad con el controlador remoto y/o plex, comienza la cuenta atrás con un temporizador de 30 segundos. Cuando el contador alcanza los 0, el procesamiento de I/O de escritura se reanuda utilizando los datos locales. La copia remota de los datos se puede utilizar, pero se congela en el tiempo hasta que se restaure la conectividad. La resincronización aprovecha las copias Snapshot de nivel agregado para que el sistema vuelva al modo síncrono lo más rápido posible.

Cabe destacar que, en muchos casos, este tipo de replicación universal modo domino integral se implementa mejor en el nivel de aplicación. Por ejemplo, Oracle DataGuard incluye el modo de protección máxima, que garantiza la replicación de instancias largas en todas las circunstancias. Si el enlace de replicación falla durante un período que supera un tiempo de espera configurable, las bases de datos se cierran.

Cambio automático desatendido con Fabric Attached MetroCluster

La conmutación de sitios automática desatendida (AUSO) es una función MetroCluster conectada a estructuras que ofrece una forma de alta disponibilidad entre sitios. Como hemos visto anteriormente, MetroCluster está disponible en dos tipos: Una sola controladora en cada sitio o un par de alta disponibilidad en cada sitio. La principal ventaja de la opción de alta disponibilidad es que el apagado planificado o no planificado de la controladora sigue permitiendo que todas las operaciones de I/O sean locales. La ventaja de la opción de un único nodo es la reducción de los costes, la complejidad y la infraestructura.

El principal valor de AUSO es mejorar las funciones de alta disponibilidad de los sistemas MetroCluster Fabric Attached. Cada sitio monitorea el estado del sitio opuesto y, si no quedan nodos para servir datos, AUSO da como resultado un cambio rápido. Este método es especialmente útil en configuraciones de MetroCluster con solo un solo nodo por sitio porque acerca la configuración a un par de alta disponibilidad en términos de disponibilidad.

AUSO no puede ofrecer una supervisión completa a nivel de un par de alta disponibilidad. Un par de alta disponibilidad puede proporcionar una disponibilidad extremadamente alta porque incluye dos cables físicos redundantes para una comunicación directa entre nodos. Además, ambos nodos de un par de alta disponibilidad tienen acceso al mismo conjunto de discos en bucles redundantes, lo cual proporciona otra ruta para un nodo para supervisar el estado de otro.

Los clústeres de MetroCluster existen en todos los sitios en los que tanto la comunicación nodo a nodo como el acceso a disco dependen de la conectividad de red sitio a sitio. La capacidad de supervisar los latidos del resto del clúster es limitada. AUSO tiene que discriminar entre una situación en la que el otro sitio está realmente inactivo en lugar de no disponible debido a un problema de red.

Como resultado, una controladora de un par de alta disponibilidad puede emitir una toma de control si detecta un fallo de controladora que se produjo por un motivo específico, como un motivo de pánico en el sistema. También puede solicitar una toma de control si hay una pérdida completa de conectividad, a veces conocida como latido del corazón perdido.

Un sistema MetroCluster solo puede realizar de forma segura una conmutación automática cuando se detecta una falla específica en el sitio original. Además, la controladora que tome la propiedad del sistema de almacenamiento debe poder garantizar que los datos del disco y NVRAM estén sincronizados. El controlador no puede garantizar la seguridad de un cambio solo porque perdió el contacto con el sitio de origen, que podría estar operativo. Para ver opciones adicionales para automatizar una conmutación de sitios, consulte la información sobre la solución tiebreaker de MetroCluster (MCTB) en la siguiente sección.

Tiebreaker de MetroCluster con MetroCluster estructural

La "Tiebreaker de NetApp MetroCluster" El software puede ejecutarse en un tercer sitio para supervisar el estado del entorno de MetroCluster, enviar notificaciones y, opcionalmente, forzar una conmutación de sitios en caso de desastre. Puede encontrar una descripción completa del tiebreaker en la "Sitio de soporte de NetApp", Pero el propósito principal del MetroCluster tiebreaker es detectar la pérdida del sitio. También debe discriminar entre la pérdida del sitio y una pérdida de conectividad. Por ejemplo, la conmutación de sitios no debería ocurrir porque el tiebreaker no pudo llegar al sitio principal, por este motivo, tiebreaker también supervisa la capacidad del sitio remoto para comunicarse con el sitio principal.

El cambio automático con AUSO también es compatible con el MCTB. AUSO reacciona muy rápidamente porque está diseñado para detectar eventos de fallo específicos y luego invocar la conmutación de sitios solo cuando NVRAM y SyncMirror plexes están sincronizados.

Por el contrario, el desempate se encuentra de forma remota y, por lo tanto, debe esperar a que transcurra un temporizador antes de declarar un sitio muerto. El tiebreaker eventualmente detecta el tipo de fallo de la controladora cubierto por AUSO, pero en general AUSO ya ha iniciado la conmutación y posiblemente completado la conmutación antes de que actúe el tiebreaker. Se rechazaría el segundo comando de switchover resultante procedente del tiebreaker.

*Precaución: *El software MCTB no verifica que NVRAM estaba y/o los plexes estén sincronizados al forzar un cambio. La conmutación de sitios automática, si se configura, se debe deshabilitar durante actividades de mantenimiento que ocasionen la pérdida de sincronización para complejos de NVRAM o SyncMirror.

Además, es posible que el MCTB no solucione un desastre que lleve a la siguiente secuencia de eventos:

  1. La conectividad entre sitios se interrumpe durante más de 30 segundos.

  2. Se agota el tiempo de espera de la replicación de SyncMirror y las operaciones continúan en el sitio principal, dejando la réplica remota obsoleta.

  3. Se pierde el sitio principal.El resultado es la presencia de cambios no replicados en el sitio principal. Una conmutación de sitios puede ser indeseable por varios motivos, entre los que se incluyen los siguientes:

    • Pueden haber datos cruciales en el sitio principal y esos datos podrían ser recuperables en algún momento. Un cambio que permitiera a la aplicación seguir funcionando descartaría esos datos cruciales.

    • Una aplicación del sitio superviviente que utilizaba recursos de almacenamiento en el sitio principal en el momento de la pérdida del sitio podría haber almacenado datos en caché. Un switchover introduciría una versión obsoleta de los datos que no coincide con la caché.

    • Un sistema operativo del sitio superviviente que utilizaba recursos de almacenamiento en el sitio principal en el momento de la pérdida del sitio podría haber almacenado los datos en caché. Un switchover introduciría una versión obsoleta de los datos que no coincide con la caché. La opción más segura es configurar el tiebreaker para que envíe una alerta si detecta un fallo del sitio y luego hacer que una persona tome una decisión sobre si forzar un cambio. Es posible que las aplicaciones o los sistemas operativos deban apagarse primero para borrar cualquier dato almacenado en caché. Además, la configuración NVFAIL puede usarse para agregar más protección y ayudar a simplificar el proceso de conmutación por error.

Mediador ONTAP con MetroCluster IP

El Mediador ONTAP se utiliza con MetroCluster IP y otras soluciones ONTAP. Funciona como un servicio tradicional de tiebreaker, muy similar al software MetroCluster tiebreaker de referencia anteriormente, pero también incluye una característica crítica, con la posibilidad de realizar una conmutación de sitios automatizada sin supervisión.

Una MetroCluster conectada a estructura tiene acceso directo a dispositivos de almacenamiento en el sitio opuesto. Esto permite que una controladora MetroCluster supervise el estado de las otras controladoras mediante la lectura de datos de latidos de las unidades. Esto permite que una controladora reconozca el fallo de otra controladora y realizar una conmutación por error.

Por el contrario, la arquitectura IP de MetroCluster enruta todas las I/O de forma exclusiva a través de la conexión del controlador; no hay acceso directo a los dispositivos de almacenamiento en el sitio remoto. Esto limita la capacidad de un controlador para detectar fallos y realizar una conmutación de sitios. Por lo tanto, el Mediador de ONTAP es necesario como dispositivo tiebreaker para detectar la pérdida del sitio y realizar automáticamente una conmutación.

Tercer sitio virtual con ClusterLion

ClusterLion es un dispositivo de supervisión MetroCluster avanzado que funciona como un tercer sitio virtual. Este enfoque permite implementar MetroCluster de forma segura en una configuración de dos sitios con capacidad de conmutación de sitios totalmente automatizada. Además, ClusterLion puede realizar una supervisión de nivel de red adicional y ejecutar operaciones posteriores a la conmutación. La documentación completa está disponible en ProLion.

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  • Los dispositivos ClusterLion supervisan el estado de las controladoras con cables Ethernet y serie conectados directamente.

  • Los dos aparatos están conectados entre sí con conexiones inalámbricas redundantes de 3G.

  • La alimentación al controlador ONTAP se dirige a través de relés internos. En caso de un fallo del sitio, ClusterLion, que contiene un sistema UPS interno, corta las conexiones de alimentación antes de invocar un cambio. Este proceso garantiza que no se produzca ninguna condición cerebral dividida.

  • ClusterLion realiza un switchover dentro del tiempo de espera de SyncMirror de 30 segundos o no lo hace en absoluto.

  • ClusterLion no realiza una conmutación de sitios a menos que los estados de NVRAM y los complejos SyncMirror estén sincronizados.

  • Dado que ClusterLion solo realiza una operación de switchover si MetroCluster está totalmente sincronizado, no es necesario NVFAIL. Esta configuración permite que los entornos de expansión de sitios, como un Oracle RAC ampliado, permanezcan en línea, incluso durante una conmutación de sitios no planificada.

  • El soporte incluye MetroCluster FAS e MetroCluster IP