基于DataGuard和RMAN的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案

□潘傳迪PAN Chuan-di

數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，企業(yè)信息化首先要確保這些數(shù)據(jù)的安全，常采用的方法是數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)容災(zāi)[1]。數(shù)據(jù)備份的目的是為了在系統(tǒng)數(shù)據(jù)崩潰時(shí)能夠快速地恢復(fù)數(shù)據(jù)，是一種初級(jí)和簡(jiǎn)單的容災(zāi)方案。對(duì)于IT而言，容災(zāi)就是提供一個(gè)能防止各種災(zāi)難的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，不僅要求確保數(shù)據(jù)安全，而且能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。容災(zāi)是一個(gè)系統(tǒng)工程，而不僅僅是技術(shù)。

容災(zāi)系統(tǒng)基本概念

1.主要技術(shù)指標(biāo)。從技術(shù)上看，衡量容災(zāi)系統(tǒng)有兩個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，即RPO和RTO。RPO(Recovery Point Object)即恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)，主要代表業(yè)務(wù)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。不同的系統(tǒng)，對(duì)RPO的要求不同，對(duì)于一些重要的系統(tǒng)，不允許出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，要求RPO=0，即數(shù)據(jù)零丟失[2]。RTO(Recovery Time Object)即恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)，主要代表所能容忍的業(yè)務(wù)停止服務(wù)的最長(zhǎng)時(shí)間，也就是從災(zāi)難發(fā)生到業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)所需要的最短時(shí)間周期，大部分7天*24小時(shí)服務(wù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)要求RTO越小越好。

2.常見容災(zāi)等級(jí)。通常將容災(zāi)分成以下四個(gè)等級(jí)，即：

第0級(jí)：本地備份，本地保存。

第1級(jí)：本地備份，異地保存。

第2級(jí)：即熱備份站點(diǎn)備份。在異地建立一個(gè)熱備份點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。正常情況下，備份站點(diǎn)不承擔(dān)業(yè)務(wù)，當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時(shí)，備份站點(diǎn)接替主站點(diǎn)的業(yè)務(wù)。

第3級(jí)：即活動(dòng)備援中心。結(jié)構(gòu)與第2級(jí)相似，主、從系統(tǒng)不再是固定的，而是互為對(duì)方的備份系統(tǒng)。這種級(jí)別的備份根據(jù)實(shí)際要求和投入資金的多少，又可分為兩種：（1）兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間只限于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的相互備份；（2）兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間互為鏡像，即零數(shù)據(jù)丟失。

3.容災(zāi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)制策略類型。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和容災(zāi)數(shù)據(jù)中心之間復(fù)制數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔差異，將容災(zāi)系統(tǒng)分成同步系統(tǒng)、準(zhǔn)同步系統(tǒng)、異步系統(tǒng)和時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)四種。其中同步系統(tǒng)安全性要求高，要求中心之間距離短，對(duì)系統(tǒng)性能影響大。時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)安全性要求低，允許較長(zhǎng)的中心間距離，對(duì)系統(tǒng)性能影響小。準(zhǔn)同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)的安全性要求、距離要求和對(duì)系統(tǒng)性能影響介于同步系統(tǒng)和時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)之間。

4.典型的異地容災(zāi)方式。典型的異地容災(zāi)方式包括以下幾種：

4.1 主機(jī)軟件層次。如Symantec(Veritas)公司的VVR，它基于卷（邏輯磁盤）進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制，復(fù)制的數(shù)據(jù)可以是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)（文件方式或裸設(shè)備方式）和關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的文件。

4.2 存儲(chǔ)陣列層次。如EMC公司的SRDF，即遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏡像技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)間的磁盤鏡像實(shí)現(xiàn)容災(zāi)。

4.3 網(wǎng)絡(luò)層次。如EMC RecoverPoint，其前身是Kashya容災(zāi)方案，該方案是基于SAN網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)方案，能夠同時(shí)動(dòng)態(tài)支持同步、準(zhǔn)同步、異步和時(shí)間點(diǎn)四種復(fù)制策略。

4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)層次。如DSG RealSync，Quest SharePlex，它們實(shí)現(xiàn)原理相同，都是通過(guò)對(duì)oracle log信息進(jìn)行分析，生成交易指令后傳輸?shù)饺轂?zāi)端進(jìn)行重新裝載的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)容災(zāi)的。

無(wú)論采用哪種容災(zāi)方式，硬件和軟件資金投入都很大，且對(duì)系統(tǒng)性能多少都會(huì)有影響，有些方式還無(wú)法實(shí)現(xiàn)RPO=0和較小的RTO。

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)過(guò)程

圖1是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)過(guò)程示意圖。數(shù)據(jù)庫(kù)必須運(yùn)行在歸檔模式，通過(guò)冷備份（關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)后進(jìn)行備份）或熱備份（不關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)直接進(jìn)行備份）方式定期備份Oracle數(shù)據(jù)文件、重做日志文件、控制文件。一旦數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)介質(zhì)故障，可將最近正常備份的Oracle數(shù)據(jù)文件、重做日志文件、控制文件同時(shí)覆蓋故障文件，并通過(guò)歸檔日志（Archive log）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)完全或不完全恢復(fù)。

圖1 Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)過(guò)程

基于DataGuard的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案

Oracle DataGuard只是在軟件上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)置，不需要額外購(gòu)買任何組件，能夠在對(duì)主數(shù)據(jù)庫(kù)影響很小的情況下，實(shí)現(xiàn)主備數(shù)據(jù)庫(kù)的同步。圖2是Oracle DataGuard架構(gòu)圖。Oracle通過(guò)將primary DB(database)的重做日志或歸檔日志傳輸并應(yīng)用到standby DB來(lái)使standby DB與primary DB保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。當(dāng)primary DB出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以將生產(chǎn)系統(tǒng)快速地切換到standby DB[3-4]。

可以將重做日志直接從primary DB同步寫到standby DB來(lái)完成RPO=0的災(zāi)難保護(hù)，這會(huì)給primary DB帶來(lái)一定的性能損失。也可以將歸檔日志從primary DB異步寫到standby DB來(lái)使primary DB在極少性能損失的前提下，最小化地減少數(shù)據(jù)丟失。如果重做日志數(shù)據(jù)到達(dá)standby DB后快速應(yīng)用到standby DB，則在primary DB出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以快速地failover 到standby DB。然而，如果延緩一定時(shí)間后再應(yīng)用重做日志數(shù)據(jù)，可以避免primary DB的錯(cuò)誤快速地傳播到standby DB中。從Oracle 10g開始，Oracle Dataguard已支持實(shí)時(shí)應(yīng)用 (Real－Time Apply，RTA)確保主備數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)一致性，即在網(wǎng)絡(luò)狀況良好時(shí)，Primary DB與Standby DB之間處于最大數(shù)據(jù)保護(hù)模式(Maximum Protection Mode)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況不良時(shí)，Primary DB與Standby DB自動(dòng)調(diào)整為最大性能模式(Maximum Performance Mode)，從而不影響業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的正常存儲(chǔ)訪問(wèn)。Oracle11g Active Dataguard在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)應(yīng)用的同時(shí)，Standby DB可提供查詢及報(bào)表服務(wù)。

Oracle歸檔日志文件本地存儲(chǔ)，控制文件、數(shù)據(jù)文件和重做日志文件存儲(chǔ)在專用存儲(chǔ)設(shè)備上，如DAS、SAN。為確保系統(tǒng)安全，生產(chǎn)系統(tǒng)和備用系統(tǒng)常采用獨(dú)立的不同存儲(chǔ)設(shè)備。系統(tǒng)運(yùn)行在歸檔且可以相互切換模式，即系統(tǒng)可以從生產(chǎn)環(huán)境切換到備機(jī)環(huán)境，也可從備機(jī)臨時(shí)運(yùn)行環(huán)境切換到生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境。

圖2 Oracle DataGuard架構(gòu)圖

Oracle Dataguard swithover是在primary DB與Standby DB均正常運(yùn)行的情況下，進(jìn)行主備系統(tǒng)切換測(cè)試或進(jìn)行primary DB維護(hù)時(shí)，計(jì)劃內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)切換。以IBM AIX操作系統(tǒng)為例，DataGuard Switchover具體操作步驟如下。

Switchover狀態(tài)切換時(shí)，如生產(chǎn)系統(tǒng)是RAC環(huán)境，須關(guān)閉其它節(jié)點(diǎn)，只留一個(gè)節(jié)點(diǎn)。以下SQL提示符均為sqlplus “/as sysdba”登錄后的操作。

先在primary DB上操作，將primary切換到standby模式：

a.首先查看切換狀態(tài)。switchover_status的值如果是To standby，可以直接switchover，如果是sessions active，則需要在switchover的命令后面加上 with session shutdown。

SQL＞select switchover_status from v$database；

b.執(zhí)行切換主庫(kù)到備庫(kù)。

SQL＞alter database commit to switchover to physical standby with session shutdown；

c.關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。

SQL＞shutdown immediate；

d.啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)到mount狀態(tài)。

SQL＞startup mount；

e.只讀方式打開數(shù)據(jù)庫(kù)并切換到恢復(fù)狀態(tài)。

SQL＞alter database open read only；

SQL＞recover managed standby DB using current logfile disconnect；

然后在standby DB上操作，將standby切換到primary模式。

a.查看切換狀態(tài)。switchover_status的值如果是To primary，可以直接switchover，如果是sessions active，則需要在switchover的命令后面加上with session shutdown。

SQL＞select switchover_status from v$database；

b. 執(zhí)行切換備庫(kù)到主庫(kù)。

SQL＞alter database commit to switchover to primary with session shutdown；

c.關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。

SQL＞shutdown immediate；

d.打開數(shù)據(jù)庫(kù)。

SQL＞startup；

Oracle Dataguard Failover是Primary DB崩潰，修復(fù)時(shí)間不可預(yù)計(jì)或超出業(yè)務(wù)可承受的中斷時(shí)長(zhǎng)，而強(qiáng)行啟用standby DB的方式。Failover時(shí)操作語(yǔ)句均在備機(jī)上執(zhí)行，以IBM AIX操作系統(tǒng)為例，DataGuard Failover具體操作步驟如下。

a.停止standby DB日志自動(dòng)應(yīng)用。

SQL＞alter database recover managed standby DB cancel；

b.如果Dataguard 運(yùn)行在最大性能模式（Maximum Performance Mode），需手工啟用尚未應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)日志。

SQL＞recover standby DB until cancel；

c.強(qiáng)制激活standby DB。

SQL＞alter database activate standby DB；

d.關(guān)閉及重啟數(shù)據(jù)庫(kù)。

SQL＞shutdown immediate；

SQL＞startup；

e.以root用戶將業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)IP添加到相關(guān)網(wǎng)卡。

# ifconfig enX X.X.X.X netmask X.X.X.X alias

# ifconfig enX X.X.X.X netmask X.X.X.X alias

基于RMAN的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案

RMAN（Recovery Manager）是一種用于備份、還原和恢復(fù)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)自帶工具。RMAN支持ORACLE8以上版本。它可以備份整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)庫(kù)部件，如表空間、數(shù)據(jù)文件、控制文件、歸檔日志文件等。可以用來(lái)執(zhí)行完全或不完全的數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)[5]。

圖3是基于RMAN的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案架構(gòu)圖。生產(chǎn)系統(tǒng)Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)各節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)文件、控制文件，并存儲(chǔ)于Storage A中，且各節(jié)點(diǎn)必須至少有兩組重做日志文件，每組重做日志組設(shè)兩個(gè)重做日志成員文件，分別存儲(chǔ)在Storage A和Storage B中，重做日志組中的兩個(gè)重做日志成員由Oracle進(jìn)行自動(dòng)鏡像同步，如果Storage B出現(xiàn)故障，不會(huì)影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。生產(chǎn)系統(tǒng)Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)各節(jié)點(diǎn)歸檔日志文件本地存儲(chǔ)。

圖3 基于RMAN的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案架構(gòu)圖

本方案特點(diǎn)：（1）可以實(shí)現(xiàn)RPO=0；（2）RTO較??；（3）可以在備機(jī)上進(jìn)行基于時(shí)間點(diǎn)或SCN的不完全數(shù)據(jù)恢復(fù)，而不影響生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行；（4）操作相對(duì)簡(jiǎn)單；（5）投入小，性價(jià)比高。

以IBM AIX操作系統(tǒng)為例，具體步驟如下：

第一，定期備份（Backup）。用Oracle RMAN工具定期（如每周日凌晨2：00）備份生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)全部數(shù)據(jù)文件及控制文件，并用操作系統(tǒng)命令定期清理過(guò)期的歸檔日志文件，同時(shí)執(zhí)行RMAN的crosscheck指令整理控制文件中各實(shí)例（thread）歸檔日志信息。上述指令編寫成腳本，由操作系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。

第二，定期還原（Restore）。將生產(chǎn)系統(tǒng)備份目錄通過(guò)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)共享給備用主機(jī)（Standby），使備用主機(jī)能正常讀取RMAN備份數(shù)據(jù)。用Oracle RMAN工具定期（如每周日晚9：00）恢復(fù)最新備份的數(shù)據(jù)。

第三，災(zāi)難恢復(fù)（Disaster Recovery）。只有在Storage A或生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)故障一時(shí)難以修復(fù)，需啟用備用主機(jī)時(shí)，才進(jìn)行此步數(shù)據(jù)恢復(fù)操作。數(shù)據(jù)恢復(fù)后，生產(chǎn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)將切換到備用主機(jī)上運(yùn)行?；謴?fù)操作步驟如下：

a.關(guān)閉生產(chǎn)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)及HACMP集群軟件。

SQL＞shutdown abort

# smitty clstop

b.在備機(jī)上導(dǎo)入logvg卷組，改變裸設(shè)備屬性。

# importvg－V 58－y logvg hdisk3

# chown oracle：dba /dev/*db_*

c.在備用機(jī)上掛載生產(chǎn)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)歸檔日志網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。

# mount /backup1

# mount /backup2

# mount /backup3

d.在備用機(jī)上恢復(fù)數(shù)據(jù)，加入臨時(shí)表空間臨時(shí)數(shù)據(jù)文件。

SQL＞startup mount

$ rman target / nocatalog

RAMN＞recover database；

SQL＞alter database open resetlogs；

SQL＞ALTER TABLESPACE TEMP ADD TEMPFILE’/dev/rdb_temp’ SIZE 419430400 REUSE AUTOEXTEND OFF；

e.修改主機(jī)IP， 修改$ORACLE_HOME/network/admin/listener.ora監(jiān)聽文件中IP地址為修改后的IP，啟動(dòng)監(jiān)聽器。

結(jié)束語(yǔ)

基于DataGuard 和RMAN的兩種Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)方案目前在我院信息系統(tǒng)中都得到很好的應(yīng)用。我院HIS使用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Oracle 11G RAC，采用基于DataGuard的容災(zāi)方案，生產(chǎn)系統(tǒng)和異地災(zāi)備系統(tǒng)采用獨(dú)立SAN存儲(chǔ)，RPO=0，RTO約10分鐘，異地災(zāi)備系統(tǒng)平時(shí)還用于大數(shù)據(jù)量歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢。我院門戶網(wǎng)站系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Oracle 9i RAC，采用基于RMAN的容災(zāi)方案，生產(chǎn)系統(tǒng)和異地災(zāi)備系統(tǒng)采用獨(dú)立SAN存儲(chǔ)，RPO=0，RTO約15分鐘。目前兩個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，不僅確保了系統(tǒng)可用性、可靠性和安全性，還節(jié)約系統(tǒng)投資，性價(jià)比很高。

1 劉曉輝.醫(yī)院信息系統(tǒng)中災(zāi)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2007,22(1):22-24

2 李峰，劉曉潔，林翰翮.基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的容災(zāi)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011,32(11):3573-3576,3581

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4 眭曉欣.基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的容災(zāi)性分析研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2010,(24):6676-6678

5 Oracle.Using RMAN to Back Up and Restore Files [EB/OL]. http://docs.oracle.com/cd/E11882_01/server.112/e25608/rman.htm