印刻数据库

外观

DB2 Q 复制配置与管理 ​

Q 复制概述 ​

DB2 Q 复制是 IBM 提供的一种高性能、低延迟的数据复制技术，用于在 DB2 数据库之间或 DB2 与其他数据库之间实现数据的异步复制。Q 复制基于 IBM MQ 消息队列技术，通过捕获源数据库的变更并将其发送到目标数据库，实现数据的实时或近实时同步。

1.1 Q 复制的优势 ​

  • 高性能：支持高吞吐量的数据复制，适用于大规模数据同步场景
  • 低延迟：异步复制机制确保低延迟，通常在毫秒级
  • 高可靠性：基于 IBM MQ 消息队列，确保数据不丢失
  • 灵活配置：支持单向复制、双向复制、级联复制等多种拓扑
  • 细粒度控制：支持表级、行级、列级的复制控制
  • 广泛支持：支持 DB2 for Linux/Unix/Windows、DB2 for z/OS、Oracle 等多种数据库
  • 易于管理：提供图形化和命令行管理工具

1.2 Q 复制的应用场景 ​

  • 高可用性：实现主备数据库之间的数据同步，确保故障时快速切换
  • 灾难恢复：将数据复制到远程站点，实现灾难恢复
  • 数据集成：将多个数据源的数据集成到中央数据仓库
  • 负载均衡：将查询负载分散到多个只读副本
  • 测试环境刷新：定期将生产数据复制到测试环境
  • 跨平台迁移：实现不同平台之间的数据库迁移

Q 复制架构与组件 ​

2.1 Q 复制架构 ​

Q 复制采用发布-订阅架构，主要包括以下组件：

  1. 源数据库：产生数据变更的数据库
  2. 目标数据库：接收并应用数据变更的数据库
  3. IBM MQ：用于传输变更数据的消息队列系统
  4. Q 复制控制服务器：管理 Q 复制配置和状态
  5. 捕获程序（Capture Program）：在源数据库捕获数据变更
  6. 应用程序（Apply Program）：在目标数据库应用数据变更
  7. Q 复制管理工具：用于配置和管理 Q 复制

2.2 核心组件说明 ​

2.2.1 捕获程序（Capture Program） ​

功能：在源数据库捕获数据变更，并将其转换为消息发送到 IBM MQ 队列。

工作原理：

  • 监控源数据库的事务日志
  • 捕获 INSERT、UPDATE、DELETE 操作
  • 将变更数据转换为标准化格式
  • 将变更消息发送到 MQ 队列
  • 维护捕获状态，确保不丢失数据

2.2.2 应用程序（Apply Program） ​

功能：从 MQ 队列接收变更消息，并将其应用到目标数据库。

工作原理：

  • 从 MQ 队列读取变更消息
  • 解析变更消息格式
  • 在目标数据库执行相应的 SQL 操作
  • 维护应用状态，确保数据一致性
  • 支持冲突检测和解决

2.2.3 IBM MQ ​

功能：提供可靠的消息传输服务，确保变更数据的安全传递。

核心队列：

  • 发送队列（Send Queue）：捕获程序将变更消息发送到该队列
  • 接收队列（Receive Queue）：应用程序从该队列读取变更消息
  • 管理队列（Administration Queue）：用于传输管理命令
  • 错误队列（Error Queue）：存储处理失败的变更消息

2.2.4 Q 复制控制表 ​

功能：存储 Q 复制的配置信息和状态信息。

主要控制表：

  • ASN.IBMSNAP_SUBS_SET：存储订阅集信息
  • ASN.IBMSNAP_SUBS_MEMBR：存储订阅成员信息
  • ASN.IBMSNAP_CAPPARMS：存储捕获程序参数
  • ASN.IBMSNAP_APPPARMS：存储应用程序参数
  • ASN.IBMSNAP_LOGMARKER：存储捕获状态标记

Q 复制配置准备 ​

3.1 环境要求 ​

组件版本要求
DB2DB2 9.7 及以上版本
IBM MQMQ 7.5 及以上版本
操作系统Linux、Unix、Windows、z/OS
网络源数据库和目标数据库之间的网络连接可靠

3.2 前置条件 ​

  1. 安装必要组件：

    • 安装 DB2 数据库软件
    • 安装 IBM MQ 软件
    • 安装 Q 复制工具包

  2. 配置 IBM MQ：

    • 创建 MQ 队列管理器
    • 创建必要的队列（发送队列、接收队列、管理队列、错误队列）
    • 配置队列权限
    • 配置 MQ 通道

  3. 准备数据库：

    • 确保源数据库和目标数据库已创建
    • 确保数据库启用了日志功能（至少启用归档日志）
    • 创建 Q 复制控制表空间
    • 配置数据库连接权限

3.3 工具准备 ​

Q 复制提供以下管理工具：

  1. Q Replication Dashboard：图形化管理工具，用于配置和监控 Q 复制
  2. ASNCLP 命令行工具：用于编写脚本自动化配置 Q 复制
  3. ReplAdmin 命令行工具：用于管理和监控 Q 复制
  4. DB2 Replication Center：集成在 DB2 Control Center 中的图形化工具

Q 复制配置步骤 ​

4.1 配置 IBM MQ ​

创建队列管理器：

bash
# 创建队列管理器
crtmqm -q QM_SOURCE

# 启动队列管理器
strmqm QM_SOURCE

# 启动 MQ 命令服务器
runmqsc QM_SOURCE < <(
cat <<EOF
DEFINE CHANNEL(SYSTEM.ADMIN.SVRCONN) CHLTYPE(SVRCONN) TRPTYPE(TCP)
DEFINE QLOCAL(SOURCE_TO_TARGET) DEFPSIST(YES)
DEFINE QLOCAL(TARGET_TO_SOURCE) DEFPSIST(YES)
DEFINE QLOCAL(ADMINQ) DEFPSIST(YES)
DEFINE QLOCAL(ERRORQ) DEFPSIST(YES)
EOF
)

4.2 创建 Q 复制控制表 ​

使用 ASNCLP 工具创建控制表：

bash
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB SOURCE_DB USER db2inst1 USING "password";
SET SERVER TARGET TO DB TARGET_DB USER db2inst1 USING "password";
CREATE CONTROL TABLES FOR CAPTURE SERVER USING SCHEMA ASN;
CREATE CONTROL TABLES FOR APPLY SERVER USING SCHEMA ASN;
QUIT;
EOF

4.3 配置捕获程序 ​

配置捕获程序参数：

bash
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB SOURCE_DB USER db2inst1 USING "password";
SET RUN SCRIPT NOW STOP ON SQL ERROR ON;
CREATE CAPTURE SCHEMA SOURCE_CAP SCHEMA ASN;
ALTER CAPTURE SOURCE_CAP PARAMETER MQNAME "QM_SOURCE";
ALTER CAPTURE SOURCE_CAP PARAMETER QMGRNAME "QM_SOURCE";
ALTER CAPTURE SOURCE_CAP PARAMETER CAPTURE_PATH "/home/db2inst1/capture";
ALTER CAPTURE SOURCE_CAP PARAMETER MAXAGENTS 10;
QUIT;
EOF

启动捕获程序：

bash
asncapp -I db2inst1 -S SOURCE_CAP

4.4 配置应用程序 ​

配置应用程序参数：

bash
asnclp -i <<EOF
SET SERVER TARGET TO DB TARGET_DB USER db2inst1 USING "password";
SET RUN SCRIPT NOW STOP ON SQL ERROR ON;
CREATE APPLY SCHEMA TARGET_APP SCHEMA ASN;
ALTER APPLY TARGET_APP PARAMETER MQNAME "QM_TARGET";
ALTER APPLY TARGET_APP PARAMETER QMGRNAME "QM_TARGET";
ALTER APPLY TARGET_APP PARAMETER APPLY_PATH "/home/db2inst1/apply";
ALTER APPLY TARGET_APP PARAMETER MAXAGENTS 10;
QUIT;
EOF

启动应用程序：

bash
asnapply -I db2inst1 -S TARGET_APP

4.5 创建复制订阅 ​

创建单向复制订阅：

bash
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB SOURCE_DB USER db2inst1 USING "password";
SET SERVER TARGET TO DB TARGET_DB USER db2inst1 USING "password";
SET CAPTURE SCHEMA SOURCE_CAP;
SET APPLY SCHEMA TARGET_APP;

# 创建表映射
SET TABLES (SOURCE_DB.USER1.EMPLOYEE, TARGET_DB.USER1.EMPLOYEE);

# 创建订阅集
CREATE SUB_SET EMPLOYEE_SUBSET
ACTIVATE YES
SUBSCRIPTION NAME EMPLOYEE_SUB
SETNAME EMPLOYEE_SET
MEMBERS (EMPLOYEE)
OPTION CDF;

QUIT;
EOF

创建双向复制订阅：

bash
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB DB1 USER db2inst1 USING "password";
SET SERVER TARGET TO DB DB2 USER db2inst1 USING "password";
SET CAPTURE SCHEMA CAP1;
SET APPLY SCHEMA APP1;

# 创建双向复制订阅集
CREATE TWO_WAY SUB_SET TWO_WAY_SET
ACTIVATE YES
SUBSCRIPTION NAME TWO_WAY_SUB
SETNAME TWO_WAY_SET
MEMBERS (DB1.USER1.EMPLOYEE, DB2.USER1.EMPLOYEE)
CONFLICT ACTION (IGNORE)
CONFLICT REPORT (YES);

QUIT;
EOF

Q 复制监控与管理 ​

5.1 监控工具 ​

Q Replication Dashboard：

  • 提供图形化界面，实时监控 Q 复制状态
  • 显示捕获程序和应用程序的运行状态
  • 监控队列深度和消息流量
  • 显示复制延迟和吞吐量
  • 提供告警和通知功能

ReplAdmin 命令行工具：

bash
# 查看捕获程序状态
repladmin capture status -i db2inst1 -s SOURCE_CAP

# 查看应用程序状态
repladmin apply status -i db2inst1 -s TARGET_APP

# 查看订阅集状态
repladmin subscription status -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET

# 查看复制统计信息
repladmin stats capture -i db2inst1 -s SOURCE_CAP
repladmin stats apply -i db2inst1 -s TARGET_APP

5.2 常见管理任务 ​

暂停和恢复复制：

bash
# 暂停捕获程序
repladmin capture stop -i db2inst1 -s SOURCE_CAP

# 恢复捕获程序
repladmin capture start -i db2inst1 -s SOURCE_CAP

# 暂停应用程序
repladmin apply stop -i db2inst1 -s TARGET_APP

# 恢复应用程序
repladmin apply start -i db2inst1 -s TARGET_APP

# 暂停订阅集
repladmin subscription stop -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET

# 恢复订阅集
repladmin subscription start -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET

添加和删除表：

bash
# 添加表到订阅集
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB SOURCE_DB USER db2inst1 USING "password";
SET SERVER TARGET TO DB TARGET_DB USER db2inst1 USING "password";
SET CAPTURE SCHEMA SOURCE_CAP;
SET APPLY SCHEMA TARGET_APP;

SET TABLES (SOURCE_DB.USER1.DEPARTMENT, TARGET_DB.USER1.DEPARTMENT);
ALTER SUB_SET EMPLOYEE_SET ADD MEMBERS (DEPARTMENT);

QUIT;
EOF

# 从订阅集删除表
asnclp -i <<EOF
SET SERVER CAPTURE TO DB SOURCE_DB USER db2inst1 USING "password";
SET SERVER TARGET TO DB TARGET_DB USER db2inst1 USING "password";
SET CAPTURE SCHEMA SOURCE_CAP;
SET APPLY SCHEMA TARGET_APP;

ALTER SUB_SET EMPLOYEE_SET REMOVE MEMBERS (DEPARTMENT);

QUIT;
EOF

重新初始化复制：

bash
# 重新初始化订阅集
repladmin subscription reinit -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET

# 重新加载表数据
repladmin subscription reload -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET -t EMPLOYEE

Q 复制性能优化 ​

6.1 捕获程序优化 ​

优化参数：

  • maxagents：增加捕获代理数量，提高捕获吞吐量
  • commit_interval：调整提交间隔，平衡性能和事务完整性
  • memory_limit：增加内存限制，提高捕获效率
  • logread_limit：调整日志读取限制，避免占用过多系统资源

优化策略：

  • 为捕获程序分配足够的系统资源（CPU、内存）
  • 确保源数据库日志文件配置合理，避免日志切换过于频繁
  • 定期清理捕获程序的临时文件和日志文件
  • 监控捕获程序的 CPU 和内存使用率，及时调整参数

6.2 应用程序优化 ​

优化参数：

  • maxagents：增加应用代理数量，提高应用吞吐量
  • apply_interval：调整应用间隔，平衡性能和延迟
  • batch_size：调整批量应用大小，提高应用效率
  • memory_limit：增加内存限制，提高应用效率

优化策略：

  • 为应用程序分配足够的系统资源（CPU、内存）
  • 确保目标数据库配置合理，支持高并发写入
  • 考虑使用分区表和索引优化目标表性能
  • 监控应用程序的 CPU 和内存使用率，及时调整参数

6.3 IBM MQ 优化 ​

优化参数：

  • 队列深度：根据复制吞吐量调整队列深度
  • 通道配置：调整通道的最大消息长度、批处理大小等参数
  • 日志配置：确保 MQ 日志配置合理，避免日志切换过于频繁

优化策略：

  • 为 MQ 队列管理器分配足够的系统资源
  • 考虑使用多个队列管理器分散负载
  • 定期监控 MQ 队列深度和通道状态
  • 配置适当的 MQ 日志大小和数量

6.4 网络优化 ​

优化策略：

  • 确保源数据库和目标数据库之间的网络带宽足够
  • 考虑使用专用网络连接，避免网络拥塞
  • 配置适当的 TCP/IP 缓冲区大小
  • 考虑使用压缩技术减少网络传输量

Q 复制故障排除 ​

7.1 常见故障类型 ​

故障类型可能原因解决方案
捕获程序无法启动数据库连接问题、MQ 配置问题、控制表损坏检查数据库连接、MQ 配置、修复控制表
应用程序无法启动数据库连接问题、MQ 配置问题、控制表损坏检查数据库连接、MQ 配置、修复控制表
复制延迟增加系统资源不足、MQ 队列阻塞、网络问题增加系统资源、清理 MQ 队列、检查网络
数据不一致冲突未解决、应用程序故障、网络中断重新初始化复制、修复冲突、检查网络
消息丢失MQ 队列配置错误、捕获程序故障检查 MQ 队列配置、修复捕获程序

7.2 故障排除步骤 ​

  1. 检查日志文件：

    • 捕获程序日志：/home/db2inst1/capture/asncap.log
    • 应用程序日志：/home/db2inst1/apply/asnapply.log
    • MQ 日志：/var/mqm/qmgrs/QM_SOURCE/errors/

  2. 检查 MQ 状态：

    bash
    # 检查队列管理器状态
dspmq

# 检查队列状态
runmqsc QM_SOURCE <<EOF
DISPLAY QSTATUS(SOURCE_TO_TARGET) ALL
DISPLAY QSTATUS(ERRORQ) ALL
EOF

  3. 检查数据库连接：

    bash
    db2 connect to SOURCE_DB user db2inst1 using "password"
db2 connect to TARGET_DB user db2inst1 using "password"

  4. 检查控制表状态：

    sql
    SELECT * FROM ASN.IBMSNAP_CAPMON WHERE CAPTURE_SCHEMA = 'SOURCE_CAP';
SELECT * FROM ASN.IBMSNAP_APPMON WHERE APPLY_SCHEMA = 'TARGET_APP';
SELECT * FROM ASN.IBMSNAP_ERROR_LOG;

  5. 使用 ReplAdmin 诊断问题：

    bash
    repladmin diagnose capture -i db2inst1 -s SOURCE_CAP
repladmin diagnose apply -i db2inst1 -s TARGET_APP

版本差异 ​

8.1 DB2 10.5 vs DB2 11.1 ​

特性DB2 10.5DB2 11.1变化说明
Q 复制版本V9.7V10.2增强了性能和可靠性
捕获程序基本功能增强功能支持并行捕获、增量日志读取
应用程序基本功能增强功能支持并行应用、批量应用
MQ 支持MQ 7.5MQ 8.0+支持 MQ 8.0 的新特性
图形化工具Q Replication Dashboard增强版 Dashboard提供更丰富的监控和管理功能
双向复制支持增强改进了冲突检测和解决机制

8.2 DB2 11.1 vs DB2 11.5 ​

特性DB2 11.1DB2 11.5变化说明
Q 复制版本V10.2V11.1进一步增强了性能和可靠性
云支持基本支持增强支持支持云环境中的 Q 复制部署
容器支持基本支持增强支持支持在 Docker 容器中运行 Q 复制
监控功能基本监控高级监控提供更细粒度的监控和告警功能
自动化管理基本脚本增强脚本提供更丰富的自动化管理脚本
安全特性基本安全增强安全支持加密传输、身份验证等安全特性

生产实践 ​

9.1 最佳实践 ​

  1. 规划复制拓扑：

    • 根据业务需求选择合适的复制拓扑（单向、双向、级联等）
    • 考虑网络带宽、延迟和可靠性
    • 设计合理的故障切换机制

  2. 配置合理的参数：

    • 根据系统资源和业务需求调整捕获程序和应用程序参数
    • 配置适当的 MQ 队列深度和通道参数
    • 考虑使用并行捕获和并行应用提高性能

  3. 监控和告警：

    • 部署实时监控系统，监控复制状态和延迟
    • 配置告警机制，及时通知异常情况
    • 定期生成复制报告，分析复制性能和可靠性

  4. 备份和恢复：

    • 定期备份 Q 复制控制表
    • 定期备份 MQ 配置和队列
    • 测试恢复流程，确保故障时能够快速恢复

  5. 变更管理：

    • 实施严格的变更管理流程，确保复制配置的变更经过测试和审批
    • 记录所有配置变更，便于审计和回滚
    • 在测试环境验证变更，确保不影响生产环境

  6. 容量规划：

    • 根据业务增长预测，规划足够的系统资源
    • 考虑数据量增长对复制性能的影响
    • 定期评估和调整容量规划

9.2 常见部署场景 ​

场景 1：主备数据库复制

  • 拓扑：单向复制
  • 目的：实现高可用性和灾难恢复
  • 配置要点：
    • 源数据库为主数据库，目标数据库为备数据库
    • 配置实时复制，确保低延迟
    • 实现自动故障切换机制

场景 2：数据仓库同步

  • 拓扑：单向复制
  • 目的：将业务数据复制到数据仓库
  • 配置要点：
    • 源数据库为业务数据库，目标数据库为数据仓库
    • 可以配置批量复制，减少对业务系统的影响
    • 支持表级和列级的筛选，只复制需要的数据

场景 3：跨平台数据集成

  • 拓扑：双向复制
  • 目的：实现不同平台之间的数据集成
  • 配置要点：
    • 配置双向复制，确保数据一致性
    • 实现冲突检测和解决机制
    • 考虑不同平台之间的差异，如数据类型、字符集等

常见问题（FAQ） ​

10.1 Q 复制和 SQL 复制有什么区别？ ​

问题分析：Q 复制和 SQL 复制都是 DB2 提供的数据复制技术，需要了解它们的区别以选择合适的复制方案。

解决方案：

特性Q 复制SQL 复制
底层技术IBM MQ 消息队列DB2 日志读取
复制类型异步复制异步复制
延迟毫秒级秒级或更高
吞吐量高（支持大规模数据）中等
配置复杂度较高较低
可靠性高（基于 MQ 消息队列）中等
跨平台支持广泛支持有限支持
适用场景高可用性、灾难恢复、大规模数据同步数据集成、测试环境刷新

10.2 如何提高 Q 复制的性能？ ​

问题分析：在大规模数据同步场景下，需要提高 Q 复制的性能以满足业务需求。

解决方案：

  1. 增加系统资源：为捕获程序和应用程序分配足够的 CPU、内存和磁盘资源
  2. 优化参数配置：调整捕获程序和应用程序的参数，如 maxagents、batch_size 等
  3. 使用并行处理：配置并行捕获和并行应用，提高处理效率
  4. 优化 MQ 配置：调整 MQ 队列深度和通道参数，提高消息传输效率
  5. 优化网络：确保源数据库和目标数据库之间的网络带宽足够，减少网络延迟
  6. 分区表支持：对于大型表，考虑使用分区表提高复制性能

10.3 如何处理 Q 复制中的数据冲突？ ​

问题分析：在双向复制或多源复制场景下，可能会出现数据冲突，需要处理这些冲突以确保数据一致性。

解决方案：

  1. 配置冲突解决策略：

    • 忽略冲突：保留目标数据库的数据
    • 覆盖目标：使用源数据库的数据覆盖目标数据库
    • 自定义解决：编写自定义冲突解决程序

  2. 使用时间戳或版本号：在表中添加时间戳或版本号字段，根据时间戳或版本号解决冲突

  3. 实施业务规则：根据业务规则解决冲突，如保留最新的数据或保留优先级高的数据

  4. 监控冲突日志：定期检查冲突日志，及时处理未解决的冲突

10.4 如何迁移 Q 复制配置？ ​

问题分析：在系统迁移或升级时，需要迁移 Q 复制配置以确保复制服务的连续性。

解决方案：

  1. 备份控制表：使用 DB2 备份工具备份 Q 复制控制表
  2. 备份 MQ 配置：备份 MQ 队列管理器的配置和队列
  3. 导出配置脚本：使用 ASNCLP 工具导出 Q 复制配置脚本
  4. 在新环境中恢复配置：
    • 恢复控制表
    • 恢复 MQ 配置
    • 执行配置脚本重新创建 Q 复制配置
  5. 测试复制功能：在新环境中测试复制功能，确保正常工作

10.5 如何监控 Q 复制的延迟？ ​

问题分析：监控 Q 复制的延迟是确保复制服务质量的重要措施。

解决方案：

  1. 使用 Q Replication Dashboard：图形化监控工具，实时显示复制延迟
  2. 使用 ReplAdmin 命令：
    bash
    repladmin stats apply -i db2inst1 -s TARGET_APP -n EMPLOYEE_SET
  3. 查询控制表：
    sql
    SELECT APPLY_SCHEMA, SET_NAME, CURRENT_LATENCY FROM ASN.IBMSNAP_APPMON;
  4. 部署第三方监控工具：如 IBM Tivoli Monitoring、Nagios 等
  5. 配置告警机制：当复制延迟超过阈值时，发送告警通知

总结 ​

DB2 Q 复制是一种高性能、低延迟的数据复制技术，基于 IBM MQ 消息队列实现数据的异步复制。Q 复制广泛应用于高可用性、灾难恢复、数据集成等场景，支持多种复制拓扑和细粒度的复制控制。

本文介绍了 Q 复制的概述、架构、组件、配置步骤、监控管理、性能优化、故障排除和生产实践。在实际部署中，需要根据业务需求选择合适的复制拓扑和配置参数，实施严格的监控和管理，确保复制服务的可靠性和性能。

随着 DB2 版本的不断升级，Q 复制功能也在不断增强，支持更多的数据库版本和更丰富的功能。在选择 Q 复制方案时，需要考虑数据库版本、业务需求、系统资源等因素，选择合适的配置和部署方式。