1. 引言
本节详细介绍oracle ADG和RAC。当然这里讲得的详细是相对理论的深入，不涉及到实验，比如ADG和RAC的搭建及调优等。
RAC (Real Application Clusters) 和 ADG (Active Data Guard)是Oracle 的两大核心高可用和灾备技术。它们是 Oracle 数据库高可用性（HA）、灾难恢复（DR）、可扩展性和数据保护架构的基石，但解决的问题和实现方式有本质区别。
2. Oracle RAC (Real Application Clusters):
2.1 目标：
实例级高可用性 (HA) 和横向扩展 (Scale-Out)。
2.2 原理：
多个服务器（节点）共享访问同一个物理数据库（存储）。每个节点运行一个独立的 Oracle 实例（包含 SGA、后台进程等），这些实例同时挂载并打开同一个数据库文件（数据文件、控制文件、联机重做日志）。如下图
2.3 关键组件：
共享存储： SAN, NAS, ASM, Exadata Storage 等。所有节点必须能并发读写同一份数据。
集群软件： Oracle Clusterware (包括 OCR, Voting Disk) 管理节点成员、心跳检测、故障转移协调。
高速互连： 专用网络（通常是 InfiniBand 或 10GbE+）用于节点间高速缓存同步（Cache Fusion）。
SCAN (Single Client Access Name): 简化客户端连接，自动负载均衡和故障转移。
2.4 如何工作：
并行处理： 应用程序可以连接到任何一个活动节点执行操作。多个节点可以同时处理针对同一个数据库的不同事务或查询。
Cache Fusion： RAC 的核心技术。当一个节点需要访问的数据块不在其本地 SGA 中，但可能在另一个节点的 SGA 中时，它可以通过高速互连直接从其他节点的内存中获取该块（而不是从磁盘读取），极大提升性能。这涉及复杂的全局锁管理（Global Resource Directory - GRD）。
故障转移 (Failover)： 如果某个节点发生故障（硬件、软件、网络）：
- Clusterware 检测到故障。
- 故障节点被逐出集群。
- 故障节点上正在运行的事务会回滚。
- 客户端连接（通过 TAF/SCAN）会透明地重新连接到存活的节点。
- 存活的节点接管故障节点的工作负载（可能需要从磁盘重新读取一些数据块到自己的 SGA）。
- 数据库本身（数据文件）始终在线且可用。 服务中断时间通常很短（秒级到分钟级）。
2.5 主要优势：
高可用性： 单节点故障不影响数据库整体可用性。
可扩展性： 通过添加节点，可以线性或接近线性地提升处理能力（特别是读密集型负载，写密集型需要更谨慎设计）。
负载均衡： 工作负载可以自动或手动分配到不同节点。
透明客户端故障转移： 应用程序感知不到后端节点的变化（需配合 TAF/FAN/SCAN）。
2.6 主要局限性：
复杂性： 安装、配置、管理、调优（尤其是 Cache Fusion）比单实例复杂得多。
成本： 需要额外硬件（服务器、高速网络、共享存储）、Oracle RAC 许可证（按 CPU 核心计费）。
共享存储单点故障： 虽然存储本身通常有 RAID/镜像保护，但如果整个共享存储不可用，所有节点都会宕机。需要配合 ASM 冗余或存储级复制解决。
脑裂风险： 需要 Voting Disk 和冗余网络防止。
写扩展性： 对写冲突非常敏感的应用，扩展性可能受限（需要精心设计应用和数据分区）。
不解决数据损坏/逻辑错误： 一个节点上的误操作（如 DROP TABLE）会立即影响整个数据库。
不提供地理分散的容灾： 节点通常位于同一个数据中心内（或近距离同城）。
3. Oracle ADG (Active Data Guard):
3.1目标：
数据保护、灾难恢复 (DR)、报表/查询卸载。提供物理备用数据库。
3.2原理：
基于 Oracle 的 Redo Apply 技术。在主数据库（Primary Database）之外，维护一个或多个物理上完全相同的备用数据库（Standby Database）。主库产生的重做日志（Redo Log）实时或近实时地传输到备库，并在备库上应用（Redo Apply），使备库的数据与主库保持同步。ADG架构如下图：
3.3 关键组件：
主数据库： 生产数据库，接受读写操作。
备用数据库： 物理副本，通常（在最大可用性或最大保护模式下）处于 MOUNT 状态或 READ ONLY WITH APPLY 状态。数据文件结构与主库完全相同。
日志传输服务： 负责将主库的重做日志（归档日志或在线日志）传输到备库（使用 LGWR/ARCH 进程 + Net Services）。
日志应用服务： 在备库上，使用 MRP (Managed Recovery Process) 应用接收到的重做日志，保持数据同步。
Data Guard Broker： 可选的管理框架，简化配置、监控和角色切换。
3.4 工作模式：
物理备用： 备库是主库的逐块物理副本。通过应用重做直接修改数据文件。这是 ADG 的基础。
ADG 核心特性： 物理备库可以在应用重做的同时，以 READ ONLY 模式打开！这是与普通物理备库（只能 MOUNT）的关键区别。
- 只读访问： 允许在备库上执行只读查询、生成报表、运行 BI 工具等，完全不影响主库性能，也不影响重做应用。
- 实时查询： 从 Oracle 11gR2 开始，支持实时查询，即使接收到的重做尚未完全应用到数据文件，查询也能看到最新的已传输重做所对应的数据状态（需要 STANDBY_MAX_DATA_DELAY 参数配合）。
3.5 保护模式：
最大性能 (Max Performance): 默认模式。异步传输重做。主库提交事务无需等待备库确认。提供最高主库性能，但备库可能有少量数据丢失（RPO > 0）。适用于异地灾备。
最大可用性 (Max Availability): 同步传输重做。主库提交事务需等待至少一个备库确认写入重做日志（但不一定已应用）。如果备库不可用，主库会自动降级为最大性能模式，不会挂起。平衡了高可用和数据保护（RPO ≈ 0）。适用于同城或近距离灾备。
最大保护 (Max Protection): 同步传输重做。主库提交事务必须等待至少一个备库确认重做已写入磁盘日志文件。如果所有同步备库不可用，主库会关闭，防止数据丢失。提供最高数据保护（RPO = 0），但牺牲了主库可用性。较少使用。
3.6 角色切换：
切换 (Switchover): 计划的、无损的主备角色互换。用于维护、升级等。主库变为备库，备库变为主库。操作相对简单，停机时间短。
故障转移 (Failover): 当主库发生不可恢复的故障（硬件损坏、数据中心故障）时，将备库提升 (Activate) 为新的主库。这通常是有损操作（可能有数据丢失，取决于保护模式和传输延迟），需要手动介入或 Broker 自动执行。
3.7 主要优势：
强大的灾难恢复： 提供地理上独立的数据库副本，应对站点级故障。
数据保护： 防止存储故障、数据损坏（可利用备库恢复主库）、人为误操作（可利用备库闪回或恢复）。
报表/查询卸载： 利用 ADG 的只读能力，将昂贵的只读负载（报表、BI、查询）从主库卸载到备库，显著提升主库性能和可扩展性。这是 ADG 非常核心的价值。
零数据丢失潜力： 在最大可用性/保护模式下可实现 RPO=0。
滚动升级/打补丁： 通过 Switchover，可以在备库（新主库）上先应用变更，验证后再切换回来，减少计划停机时间。
数据库快照： 可以在 ADG 备库上创建临时的、可写的快照数据库用于测试、开发，不影响主库或备库的同步。
备份卸载： 可以在备库上进行备份操作，减轻主库压力。
3.8 主要局限性：
备库只读： ADG 备库是物理只读的，不能直接接受写操作（快照数据库除外）。
延迟： 备库数据与主库存在一定的延迟（RPO），取决于网络带宽、距离、保护模式、主库负载。
资源需求： 需要额外的服务器、存储、网络带宽和 Oracle 许可证（ADG 需要额外许可，但比 RAC 便宜很多）。
不解决主库实例级故障： 主库实例崩溃，需要 RAC 或其他机制保证实例级高可用。
应用兼容性： 卸载查询到备库时，需注意只读限制（如不能修改序列）和会话状态问题。
4. RAC 与 ADG 的关系
RAC 和 ADG 是互补的技术，它们解决不同层面的问题：
4.1 RAC + ADG 黄金组合： 这是企业级高可用和灾备的最佳实践。
- RAC： 在主站点提供实例级高可用性，解决单台服务器故障问题，提供负载均衡和横向扩展能力。
- ADG： 将整个 RAC 数据库（包含所有节点共享的数据）复制到一个或多个异地站点的物理备库（可以是单实例或另一个 RAC）。提供：
灾难恢复： 应对站点级故障。
数据保护： 防止逻辑/物理损坏。
报表卸载： 在备库运行只读负载，释放主 RAC 集群资源。
效果： 实现了从服务器、实例到数据中心的多层次高可用和容灾。
4.2独立使用：
**只有 RAC：**能应对单节点故障，但无法应对共享存储故障、站点故障、数据损坏/误操作。缺乏异地容灾和查询卸载。
**只有 ADG：**能提供数据保护、容灾和查询卸载，但主库本身是单点故障（单实例）。如果主库实例宕机，需要手动 Failover 到备库，恢复时间（RTO）较长。
4.RAC 与 ADG综合对比
简单来说,RAC 是"多个人（实例）同时操作同一份文件（数据库）"，解决的是干活的人（服务器）突然病倒（故障）的问题，并可以加人提高效率（扩展）。ADG 是"实时复印机"，把主文件（数据库）一模一样地复制一份或多份到其他地方（备库）。主文件坏了（灾难/损坏），可以用复印件（备库）。同时，复印件可以用来查阅（只读查询），减轻主文件查阅压力（卸载）。
本文完。
码字不易，宝贵经验分享不易，请各位支持原创，转载注明出处，多多关注作者，后续不定期分享DB基本知识和排障案例及经验、性能调优等。