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IBM DB2 是美國IBM公司開發的一套關係型數據庫管理系統，它主要的運行環境為UNIX（包括IBM自家的AIX）、Linux、IBM i（舊稱OS/400）、z/OS，以及Windows服務器版本。
DB2主要應用於大型應用系統，具有較好的可伸縮性，可支持從大型機到單用戶環境，應用於所有常見的服務器操作系統平台下。 DB2提供了高層次的數據利用性、完整性、安全性、可恢復性，以及小規模到大規模應用程序的執行能力，具有與平台無關的基本功能和SQL命令。DB2採用了數據分級技術，能夠使大型機數據很方便地下載到LAN數據庫服務器，使得客戶機/服務器用戶和基於LAN的應用程序可以訪問大型機數據，並使數據庫本地化及遠程連接透明化。 DB2以擁有一個非常完備的查詢優化器而著稱，其外部連接改善了查詢性能，並支持多任務並行查詢。 DB2具有很好的網絡支持能力，每個子系統可以連接十幾萬個分佈式用戶，可同時激活上千個活動線程，對大型分佈式應用系統尤為適用。
DB2除了可以提供主流的OS/390和VM操作系統，以及中等規模的AS/400系統之外，IBM還提供了跨平台（包括基於UNIX的LINUX，HP-UX，SunSolaris，以及SCOUnixWare；還有用於個人電腦的OS/2操作系統，以及微軟的Windows 2000和其早期的系統）的DB2產品。DB2數據庫可以通過使用微軟的開放數據庫連接（ODBC）接口，Java數據庫連接（JDBC）接口，或者CORBA接口代理被任何的應用程序訪問。
DB2 pureScale 絕不只是一項特性，而是一種觀察 DB2 數據庫的全新方式。您在訪問數據時不再受限於單獨一個主機，不再需要為了保證每個主機都擁有一個分區而劃分數據分區。DB2 pureScale 提供了一種集群化的解決方案，利用多個主機來訪問相同的數據分區，從而提高了容量，加強了持續可用性。
DB2 pureScale 技術
DB2 pureScale是一種緊密集成的數據庫集群化解決方案，它利用 IBM DB2 for Linux, UNIX and Windows 作為核心引擎，運行於 IBM POWER 和 IBM System x 硬件服務器之上。DB2 pureScale 可安裝在 AIX、SUSE Linux Enterprise Server 或 Redhat Enterprise Linux 上。對於支持網絡基礎架構，必須對客戶端/服務器連接採用以太網。成員和集群緩存設施之間的高速度、低延遲的通信要求採用 Infiniband (IB) 或 10 Gigabit 以太網 (10 GigE)。
集群最多可包含 128 個成員，可提供 24/7 全天候的數據庫應用程序可用性。集群可以通過添加服務器而水平外擴，也可以通過添加處理器或內存垂直擴展。DB2 pureScale 是一種主動/主動故障轉移解決方案，無需干預即可處理某個成員或者緩存設施 (CF) 遇到的軟件故障。整個集群可從任意主機進行配置和安裝，該主機也將成為 DB2 pureScale 集群的一部分。
DB2 pureScale 架構
圖 2. DB2 pureScale 集群，其中包含四個成員和兩個集群緩存設施
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為了理解 DB2 pureScale 如何提供應用程序所需的數據庫彈性，首先您需要大體了解集群化環境以及此類環境在遇到意外故障時如何提供解決方案彈性。
DB2 pureScale 集群成員
DB2 成員屬於「引擎」（db2sysc 進程），它們接受客戶端連接，並為應用程序處理信息。每個 DB2 成員都能夠訪問數據庫和其中的任何數據，但每個成員也有自己的本地存儲，其中包含緩衝池、包緩存、實用工具堆、排序堆和鎖列表等內容。無論需要訪問哪些數據，事務都可以在集群的任意成員上運行。每個成員在共享文件系統中都有自己的事務日誌流。
集群緩存設施 (CF)
集群緩存設施是 DB2 pureScale 的一個重要組件，它提供了許多關鍵服務，其主要目標是管理成員間共享的中央資源。這些共享資源包括全局緩衝池和全局鎖管理器。
全局緩衝池 (GBP)
CF 的這個部分存放着所有臟頁（包含 DB2 pureScale 實例中已更新、插入或刪除的行的頁面）。DB2 pureScale 實例中的內存管理不再是單層式的，而是分為兩層。每個成員都有本地緩衝池，具有該成員所需的全部頁面的副本。除了每個臟頁的副本之外，GBP 還存儲着哪些成員具有當前頁副本的信息。
全局鎖管理器 (GLM)
全局鎖管理器服務用於管理成員的本地鎖。任何成員在更新任何頁中的行時都必須先與全局鎖管理器進行磋商，獲取該行和該頁的恰當鎖。在獲取和釋放鎖後，如果有必要，所有成員上的頁面都可以失效。舉例來說，只要一個成員對某個頁面做出了修改，那麼在通過遠程直接內存訪問 (RDMA) 來釋放鎖時，該頁上屬於其他成員的其他所有副本都會自動失效。
每個集群緩存設施都被指定給一個角色。典型情況下，一個 CF 會被指派為 PRIMARY（主）角色，而另一個則可用於故障轉移。PRIMARY 角色是所有鎖信息的主要持有者，而 PEER（對等）角色僅需要此信息的子集（雙工處理所有鎖信息會給性能帶來壓力，造成不必要的事務處理開銷）。因此，DB2 僅對 PEER 集群緩存設施接管 PRIMARY 角色時所需的鎖信息進行雙工處理。任何可以在短時間內迅速重建的鎖信息無需採用雙工處理方式。
DB2 集群服務
在出現計劃內或計劃外停機時，可以使用 pureScale 的這個組件來協調和編排恢復過程。DB2 pureScale 包含的 Tivioli System Automation for Multi-Platforms (TSAMP) 能幫助檢測系統中
的問題，並從故障中自動恢復。這個子系統包含可靠可伸縮集群技術 (RSCT)，該項技術監控系統中的硬件組件，包括網絡適配器（以太網和 InfiniBand 的適配器）。RSCT 還會提供集群管理能力，並在任何主機的硬件發生問題時避免磁盤脫機，以避免斷開與該主機間的通信。TSAMP 將會監控成員、CF 和數據庫使用的通用並行文件系統 (GPFS)，確保其始終可用。
集群互聯
集群成員通過 Infiniband (IB) 或 RDMA over Converged Ethernet (RoCE) 彼此相連。無論採用哪種連接標準，主機之間均採用 RDMA 協議，通過網絡適配器以一種直接的方式進行通信。RDMA 可使用直接訪問程序庫 (uDAPL) 進行訪問。RDMA 為主機提供了一種低延遲的方法，支持主機遠程更改另一台主機中的內存頁狀態。這種方法不需中斷其他主機的內核，因此為 DB2 提供了在成員與 CF 之間快速移動臟頁的方法。
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集群文件系統
集群文件系統基於緩存一致的 IBM 文件系統（稱為 GPFS）。GPFS 允許我們從任何主機寫入文件系統，並在其他所有主機上即時看到更改。GPFS 提供了一種易於管理的分佈式文件系統，允許所有 DB2 成員同時訪問同一個數據庫。
上述組件是 DB2 pureScale 架構的核心。這種綜合全面的數據庫解決方案提供了高速度、低延遲的事務吞吐量，同時還提供了出色的恢復能力、可伸縮性和可用性。DB2 pureScale 特性包含我們介紹的所有 pureScale 組件。DB2 pureScale 在常規安裝過程中安裝這些組件，在 DB2 pureScale 實例創建步驟中配置這些組件。
DB2 pureScale 至少需要使用獨立硬件組件運行的兩個 DB2 成員和兩個 CF（任何組件少於兩個均無法提供硬件或軟件故障的冗餘能力）。您可以在單獨一台主機系統上運行一個 CF 和一個成員，但主機級的故障會同時給相同主機上的成員和 CF 造成影響。
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