Oracle RAC 개요

지난 글에서 AQ로 트랜잭션 보장 메시징을 구현하는 방법을 다뤘다. 이번에는 Oracle의 대표적인 고가용성·확장성 솔루션인 **RAC(Real Application Clusters)**의 아키텍처를 살펴본다.

RAC란

일반적인 Oracle 단일 인스턴스 구성은 하나의 서버에서 하나의 인스턴스가 하나의 데이터베이스를 관리한다. RAC는 다르다. 여러 서버(노드)에서 여러 인스턴스가 동시에 하나의 공유 데이터베이스에 접근한다. 사용자 입장에서는 단일 DB처럼 보이지만, 내부적으로는 여러 서버가 부하를 나눠 처리한다.

핵심 구성 요소

공유 스토리지

모든 노드가 동일한 데이터파일, 컨트롤 파일, Redo Log에 접근한다. Oracle은 **ASM(Automatic Storage Management)**을 통해 이 스토리지를 관리한다. ASM은 미러링과 스트라이핑을 자동으로 처리하며, 노드가 추가되거나 제거될 때 데이터를 자동으로 재배치한다.

인터커넥트 (Private Interconnect)

각 노드 간의 전용 고속 네트워크다. Cache Fusion 트래픽이 이 인터커넥트를 통해 흐른다. 인터커넥트 성능이 RAC 전체 성능에 결정적인 영향을 미친다. Oracle은 10GbE 이상, 또는 InfiniBand를 권장한다.

인터커넥트가 느리거나 손실이 발생하면 노드 간 블록 전송 지연이 발생하고, 심한 경우 노드가 클러스터에서 강제 축출(Eviction)된다.

GCS와 GES

RAC의 핵심 인프라는 두 가지 글로벌 서비스다.

GCS(Global Cache Service): 전체 노드에 걸쳐 Buffer Cache의 블록 상태를 관리한다. 어느 노드가 어떤 블록을 어떤 모드로 보유하고 있는지 추적한다.

GES(Global Enqueue Service): 전체 노드에 걸쳐 Lock과 래치를 조율한다. 단일 인스턴스에서 로컬로 처리되는 엔큐를 클러스터 전체로 확장한다.

이 두 서비스를 담당하는 백그라운드 프로세스가 LMS, LMD, LMON, LCK다.

Cache Fusion 동작 원리

Cache Fusion은 RAC의 핵심 성능 기술이다. Node 2가 Node 1의 Buffer Cache에 있는 블록을 필요로 할 때, 디스크에서 읽지 않고 인터커넥트를 통해 직접 Node 1의 메모리에서 Node 2의 메모리로 블록을 전송한다.

-- GCS 현황 확인 (v$bh 대신 v$gc_element 또는 아래 동적 뷰)
SELECT gc_buffer_busy, cr_blocks_served, current_blocks_served
FROM   v$cr_block_server;

-- 인터커넥트 통계 확인
SELECT name, value
FROM   v$sysstat
WHERE  name LIKE 'gc%'
ORDER BY name;

gc current blocks received — 다른 노드에서 받은 Current 블록 수 gc cr blocks received — 다른 노드에서 받은 CR(Consistent Read) 블록 수

이 값이 높다는 것은 Cache Fusion 전송이 자주 발생한다는 의미다. 이를 줄이려면 애플리케이션 파티셔닝(특정 작업을 특정 노드에 고정)이나 파티셔닝을 통한 데이터 분리를 고려한다.

서비스와 부하 분산

RAC에서 클라이언트는 특정 노드에 직접 연결하지 않는다. **SCAN(Single Client Access Name)**을 통해 접속하며, Oracle Clusterware가 현재 부하를 고려해 최적 노드로 연결을 라우팅한다.

-- 현재 서비스 현황 확인
SELECT inst_id, service_name, status
FROM   gv$active_services
ORDER BY inst_id;

-- SCAN 리스너 확인 (OS 명령)
-- srvctl status scan_listener
-- srvctl config scan

애플리케이션별로 서비스를 분리해 특정 서비스는 Node 1에, 다른 서비스는 Node 2에 배치하면 Cache Fusion 충돌을 줄이고 성능을 최적화할 수 있다.

-- 서비스 생성 (srvctl 명령)
-- srvctl add service -db orcl -service oltp_svc -preferred "orcl1" -available "orcl2"
-- srvctl add service -db orcl -service report_svc -preferred "orcl2" -available "orcl1"

노드 장애와 Failover

노드 하나가 다운되면 LMON 프로세스가 장애를 감지하고 클러스터 재구성(Reconfiguration)을 시작한다. 장애 노드의 미완료 트랜잭션은 살아있는 노드가 롤백을 담당한다(Instance Recovery). 클라이언트 연결은 TAF(Transparent Application Failover) 또는 AC(Application Continuity)로 다른 노드로 자동 전환된다.

-- TAF 설정 예시 (tnsnames.ora)
-- ORCL =
--   (DESCRIPTION =
--     (CONNECT_TIMEOUT=10)
--     (FAILOVER=ON)
--     (ADDRESS_LIST =
--       (LOAD_BALANCE=ON)
--       (ADDRESS=(PROTOCOL=TCP)(HOST=scan-host)(PORT=1521)))
--     (CONNECT_DATA =
--       (SERVICE_NAME=orcl_svc)
--       (FAILOVER_MODE=(TYPE=SELECT)(METHOD=BASIC)(RETRIES=180)(DELAY=5))))

RAC 운영 주의사항

인터커넥트는 생명줄: 인터커넥트 장애는 클러스터 분리(Split Brain)를 유발한다. Oracle Clusterware가 CSS(Cluster Synchronization Services)로 이를 감지하고, 네트워크 투표(Network Voting) 또는 디스크 투표(Voting Disk)로 어느 노드가 살아남을지 결정한다.

핫 블록 충돌: 여러 노드가 같은 블록을 자주 수정하면 Cache Fusion 트래픽이 폭증한다. 시퀀스 캐시를 노드 수의 배수로 늘리거나, 인덱스 블록 충돌은 Reverse Key Index로 완화한다.

-- 시퀀스 캐시 조정 (각 노드가 독립적인 캐시 범위를 가짐)
ALTER SEQUENCE order_seq CACHE 200;

-- AWR에서 TOP 글로벌 캐시 이벤트 확인
SELECT event, total_waits, time_waited
FROM   v$system_event
WHERE  event LIKE 'gc%'
ORDER BY time_waited DESC
FETCH FIRST 10 ROWS ONLY;

정리

• RAC = 여러 인스턴스 + 공유 스토리지 → 단일 DB처럼 동작
• Cache Fusion: 디스크 없이 인터커넥트로 블록 교환 → I/O 감소
• GCS/GES: 클러스터 전체의 캐시와 락을 조율
• SCAN + 서비스: 부하 분산 + 자동 Failover
• 인터커넥트 품질과 핫 블록 최소화가 RAC 성능의 핵심

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지난 글: Advanced Queuing (AQ)

다음 글: Oracle Data Guard

읽어주셔서 감사합니다. 😊