RAC 캐시 퓨전

• 데이터베이스의 부하를 분산할 목적으로 시스템마다 다양한 분산전략을 사용하는데, 최근에는 데이터베이스를 물리적으로 분할하여 분산하는 방식이 아니라, 데이터베이스를 하나로 두되 이를 엑세스하는 인스턴스를 여러 개 두는 공유 디스크(Shared Disk)방식의 데이터베이스 클러스터링 기법이 도입되기 시작했다.

• 오라클 RAC모델은 공유디스크 방식에 기반을 두면서 인스턴스 간에 버퍼캐시까지 공유하는 캐시퓨전(Cache Fusion)기술로 발전하였다.
• 많은 장점이 있는데도 불구하고, 튜닝이 잘 되지 않아 많은 블록I/O를 일으키는 애플리케이션에서 RAC를 도입하면, 단일 인스턴스 환경에서보다 더욱 심각한 성능저하현상이 나타나며, RAC 모델특성 상 발생하는 성능문제를 해결하기 위해서는 캐시퓨전 프로세싱 원리를 이해할 필요가 있다.

• 글로벌 캐시
  • 클러스터링 되어있는 모든 인스턴스 노드의 버퍼캐시를 하나의 버퍼캐시로 간주한다.
  • 모든 데이터 블록에 대해서 마스터 노드가 각각 정해져 있고, 그 노드를 통해서 글로벌 캐시에 캐싱되어 있는 블록의 상태와 Lock정보를 관리한다.

• Current 블록
  • Shared 모드 Current(SCur)와 Exclusive 모드 Current(XCur)로 나뉨
  • SCur상태의 블록은 동시에 여러 노드에 캐싱될 수 있지만, XCur상태의 블록은 단 하나의 노드에만 존재할 수 있다.

RAC 노드간 버퍼캐시를 공유하면서 블록을 서로 주고받는 전송 매커니즘은 5가지로 나누어 설명할 수 있다

전송 매커니즘

• A노드는 그 블록의 리소스 마스터인 B 노드에게 전송 요청을 보낸다. 이때 gc cr request 이벤트에서 대기한다.
• B노드는 현재 어떤 노드에도 K블록을 캐싱하고 있지 않음을 확인하고 A노드에게 데이터파일에서 직접 블록을 SCur 모드로 읽도록 권한을 부여한다.
• A노드는 디스크에서 블록을 읽어 로컬 캐시에 캐싱한다.

• C노드는 리소스 마스터인 B노드에게 K블록에 대한 전송 요청을 보낸다.
• B노드는 현재 K블록을 A노드가 캐싱하고 있음을 확인하고 C노드에 블록을 전송해 주도록 A노드에게 지시한다.
• A노드는 C노드에게 블록을 전송해 준다.
• C노드는 블록을 성공적으로 전송받아 SCur 모드로 캐싱하게 되었음을 알리려고 마스터 노드인 B에게 메시지를 보낸다.

• C노드는 마스터 노드인 B에게 K블록을 XCur 모드로 업그레이드하겠다고 요청한다.
• B노드는 현재 K블록을 A노드도 캐싱하고 있음을 확인하고 Null 모드로 다운그레이드하도록 지시한다.
• A노드는 C노드에게 Null 모드로 다운그레이드 했음을 알려준다.
• C노드는 K블록을 XCur모드로 업그레이드하고 그 결과를 마스터 노드인 B에게 알려준다. 이때 A노드의 K블록이 Null 모드로 다운그레이드 된것까지 함께 알려준다.
• C노드의 K블록 SCN이 123 \-> 154로 증가한다.

• A노드는 마스터 노드인 B에게 K블록을 XCur 모드로 요청한다.
• B노드는 현재 K블록을 C노드가 XCur 모드로 캐싱하고 있음을 확인하고 A노드에게 보내주도록 지시한다.
• C노드는 A노드에게 블록을 전송하고 자신이 갖고 있던 블록은 Null 모드로 다운그레이드한다.
• A노드는 K블록을 XCur 모드로 캐싱하게 됐음을 B노드에게 알려준다.
• A노드의 K블록 SCN이 154 \-> 168로 증가한다.

다른 인스턴스가 갱신 중인 블록을 읽고자 할 때 로우 Lock이 해제될 때까지 기다리지 않고 로우Lock이 설정된 채, 블록을 주고 받는다.

• C노드는 마스터 노드인 B에게 K블록을 SCur 모드로 요청한다.
• B노드는 현재 K블록을 A노드가 XCur 모드로 캐싱하고 있음을 확인하고 C노드에게 보내주도록 지시한다.
• A노드는 C노드에게 블록을 전송하고 자신일 갖고 있던 블록은 SCur모드로 다운그레이드한다.
• C노드는 K블록을 SCur모드로 캐싱하게 됐음을 B노드에게 알려준다. 이때 A노드에 캐싱돼 있던 블록이 SCur모드로 다운그레이드된 사실까지 함께 알려준다.

XCur모드 블록을 가지고 있는경우, 이 블록의 커밋여부에 따라 처리가 다르다.
커밋하지 않았으면 Current블록을 보내지 않고 CR Copy를 만들어 전송한다.
커밋되었다면 일정 횟수까지는 CR Copy를 전송하고, 일정 횟수가 넘어가면 Current 블록을 보내준다. CR Copy를 보내는 횟수는 \_fairness_threshold 파라미터에 의해 결정됨

Dynamic remastering

• 리소스 친화도에 따라 마스터 노드가 동적으로 변할 수 있다. 리소스의 OwnerShip은 A가 가지고 있으나, B가 반복적으로 요청한다면, 해당 리소스의 마스터 노드가 B로 변경될 수 있다는 것이다. 자주 사용하는 리소스를 자신이 직접 관리하므로 RAC 성능 향상에 도움을 준다.