印刻数据库

外观

Oracle Data Guard 架构 ​

Data Guard 组件 ​

主数据库（Primary Database） ​

  • 概述：生产数据库，处理所有用户事务
  • 核心功能：生成 redo 日志，将 redo 日志传输到备用数据库
  • 配置要求：必须运行在归档模式
  • 角色：生产环境的主要数据库

备用数据库（Standby Database） ​

  • 概述：主数据库的副本，用于灾难恢复和高可用性
  • 核心功能：接收、归档和应用来自主数据库的 redo 日志
  • 类型：物理备用数据库、逻辑备用数据库、快照备用数据库
  • 角色：在主数据库故障时接管服务

Redo 传输服务（Redo Transport Services） ​

  • 概述：负责将 redo 日志从主数据库传输到备用数据库
  • 传输方式：同步传输（SYNC）、异步传输（ASYNC）、延迟传输（DELAY）
  • 传输目标：备用 redo 日志文件（Standby Redo Logs）
  • 网络要求：需要可靠的网络连接

应用服务（Apply Services） ​

  • 概述：负责在备用数据库上应用接收到的 redo 日志
  • 应用方式：
    • 物理备用：介质恢复（Media Recovery）
    • 逻辑备用：SQL 应用（SQL Apply）
  • 应用模式：实时应用（Real-Time Apply）、归档应用（Archived Apply）
  • 数据一致性：确保备用数据库与主数据库保持一致

角色转换服务（Role Transition Services） ​

  • 概述：管理主数据库和备用数据库之间的角色转换
  • 转换类型：
    • 切换（Switchover）：计划内角色转换
    • 故障转移（Failover）：计划外角色转换
  • 转换过程：协调角色转换，确保数据一致性
  • 验证：转换后验证数据库状态

监控和管理接口 ​

  • Enterprise Manager：图形化管理界面
  • DGMGRL：Data Guard 命令行界面
  • SQL*Plus：SQL 命令行工具
  • Data Guard Broker：集中管理工具

Data Guard 类型 ​

物理备用数据库 ​

  • 概述：主数据库的精确字节级副本
  • 实现方式：使用介质恢复应用 redo 日志
  • 优势：
    • 与主数据库完全兼容
    • 高性能应用 redo
    • 支持实时应用
    • 可用于滚动升级
  • 适用场景：灾难恢复、高可用性、数据保护

逻辑备用数据库 ​

  • 概述：使用 SQL 语句重建的备用数据库
  • 实现方式：将 redo 日志转换为 SQL 语句并执行
  • 优势：
    • 可在备用数据库上执行读写操作
    • 支持异构平台
    • 可用于数据库升级和应用迁移
  • 适用场景：报表查询、数据仓库、升级测试

快照备用数据库 ​

  • 概述：可读写的物理备用数据库
  • 实现方式：基于物理备用数据库创建快照
  • 优势：
    • 可用于测试和开发
    • 可快速转换回物理备用
  • 适用场景：测试、开发、培训

Data Guard 保护模式 ​

最大保护模式（Maximum Protection） ​

  • 概述：提供最高级别的数据保护
  • 工作原理：
    • 使用同步传输
    • 主数据库事务在提交前，必须确保 redo 日志已写入至少一个备用数据库的备用 redo 日志文件
  • 优势：零数据丢失
  • 劣势：主数据库性能可能受影响，网络故障可能导致主数据库挂起
  • 适用场景：对数据丢失零容忍的环境

最高可用性模式（Maximum Availability） ​

  • 概述：在保证高可用性的同时提供数据保护
  • 工作原理：
    • 正常情况下使用同步传输
    • 当网络故障时，自动切换到异步传输
  • 优势：平衡数据保护和可用性
  • 劣势：网络故障期间可能有数据丢失
  • 适用场景：需要高可用性且对数据丢失敏感的环境

最大性能模式（Maximum Performance） ​

  • 概述：提供最高级别的性能
  • 工作原理：
    • 使用异步传输
    • 主数据库事务提交不需要等待 redo 日志传输到备用数据库
  • 优势：主数据库性能不受影响
  • 劣势：可能有数据丢失
  • 适用场景：对性能要求高，可接受少量数据丢失的环境

Data Guard 架构设计 ​

单 standby 架构 ​

  • 概述：一个主数据库和一个备用数据库
  • 优势：简单易管理，成本低
  • 劣势：备用数据库故障时无冗余
  • 适用场景：小型环境，预算有限

多 standby 架构 ​

  • 概述：一个主数据库和多个备用数据库
  • 优势：
    • 更高的冗余度
    • 可在不同地理位置部署
    • 可同时用于不同目的（如灾难恢复和报表）
  • 劣势：管理复杂度增加，成本提高
  • 适用场景：大型企业，关键业务系统

级联 standby 架构 ​

  • 概述：主数据库 -> 级联备用数据库 -> 远程备用数据库
  • 优势：
    • 减少主数据库网络负载
    • 适合远距离部署
  • 劣势：级联备用数据库故障可能影响远程备用数据库
  • 适用场景：需要跨多个地理位置部署的环境

双向 Data Guard 架构 ​

  • 概述：两个数据库互为主备
  • 优势：
    • 快速切换
    • 负载均衡
  • 劣势：管理复杂度高
  • 适用场景：需要快速故障转移和负载均衡的环境

Data Guard 配置 ​

前提条件 ​

  • 主数据库：

    • 运行在归档模式
    • 启用强制日志记录
    • 配置备用 redo 日志
    • 配置密码文件
    • 配置网络连接

  • 备用数据库：

    • 与主数据库版本相同
    • 相同的字符集
    • 足够的存储空间
    • 配置密码文件
    • 配置网络连接

配置步骤 ​

  1. 准备主数据库：

    sql
    -- 启用归档模式
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP MOUNT;
ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
ALTER DATABASE OPEN;

-- 启用强制日志记录
ALTER DATABASE FORCE LOGGING;

-- 添加备用 redo 日志
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 4 ('/u01/app/oracle/oradata/PRIMARY/srl4.log') SIZE 50M;
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 5 ('/u01/app/oracle/oradata/PRIMARY/srl5.log') SIZE 50M;
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 6 ('/u01/app/oracle/oradata/PRIMARY/srl6.log') SIZE 50M;

  2. 创建备用数据库：

    • 使用 RMAN 复制
    • 使用 DBCA 创建
    • 使用备份恢复创建

  3. 配置网络：

    • 配置 tnsnames.ora
    • 配置 listener.ora

  4. 配置 Data Guard Broker：

    sql
    -- 启用 Data Guard Broker
ALTER SYSTEM SET DG_BROKER_START=TRUE SCOPE=BOTH;

-- 使用 DGMGRL 创建配置
DGMGRL> CONNECT sys/password@primary
DGMGRL> CREATE CONFIGURATION 'dg_config' AS PRIMARY DATABASE IS 'primary' CONNECT IDENTIFIER IS primary;
DGMGRL> ADD DATABASE 'standby' AS CONNECT IDENTIFIER IS standby MAINTAINED AS PHYSICAL;
DGMGRL> ENABLE CONFIGURATION;

  5. 验证配置：

    sql
    -- 查看 Data Guard 状态
SELECT * FROM V$DATAGUARD_STATUS;

-- 查看备用数据库状态
SELECT database_role, protection_mode, open_mode FROM V$DATABASE;

-- 使用 DGMGRL 查看状态
DGMGRL> SHOW CONFIGURATION;
DGMGRL> SHOW DATABASE 'primary';
DGMGRL> SHOW DATABASE 'standby';

Data Guard 管理 ​

日常监控 ​

  • 监控 redo 传输：

    sql
    -- 查看 redo 传输状态
SELECT * FROM V$ARCHIVE_DEST_STATUS WHERE DEST_ID > 1;

-- 查看备用 redo 日志状态
SELECT * FROM V$STANDBY_LOG;

  • 监控 redo 应用：

    sql
    -- 查看应用状态
SELECT process, status, thread#, sequence#, block# FROM V$MANAGED_STANDBY;

-- 查看应用延迟
SELECT name, value FROM V$DATAGUARD_STATS WHERE NAME = 'apply lag';

  • 使用 Enterprise Manager 监控：

    • 导航到 "Data Guard" 选项卡
    • 查看整体状态
    • 监控性能和延迟

角色转换 ​

切换（Switchover） ​

  • 概述：计划内角色转换，无数据丢失
  • 步骤：
    sql
    -- 使用 DGMGRL 执行切换
DGMGRL> CONNECT sys/password@primary
DGMGRL> SWITCHOVER TO 'standby';

-- 验证新主数据库
SELECT database_role, open_mode FROM V$DATABASE;

故障转移（Failover） ​

  • 概述：计划外角色转换，可能有数据丢失
  • 步骤：
    sql
    -- 使用 DGMGRL 执行故障转移
DGMGRL> CONNECT sys/password@standby
DGMGRL> FAILOVER TO 'standby';

-- 验证新主数据库
SELECT database_role, open_mode FROM V$DATABASE;

维护操作 ​

  • 补丁应用：

    • 使用滚动补丁应用
    • 先应用备用数据库，再执行切换

  • 数据库升级：

    • 使用 Data Guard 进行数据库升级
    • 先升级备用数据库，再执行切换

  • 备份：

    • 可以在备用数据库上执行备份，减轻主数据库负载

Data Guard 最佳实践 ​

架构设计 ​

  • 选择合适的保护模式：根据业务需求选择
  • 部署多个备用数据库：提高冗余度
  • 地理分散部署：避免单点故障
  • 使用级联架构：减少主数据库网络负载

配置优化 ​

  • 使用备用 redo 日志：提高 redo 应用性能
  • 启用实时应用：减少故障转移时间
  • 配置适当的网络带宽：确保 redo 传输流畅
  • 使用 Data Guard Broker：简化管理

监控与维护 ​

  • 建立监控系统：监控 redo 传输和应用状态
  • 设置告警：对延迟和错误设置告警
  • 定期测试：定期执行切换测试
  • 文档化配置：记录配置和操作步骤

性能优化 ​

  • 优化网络：使用高速网络，考虑压缩
  • 优化存储：备用数据库使用高性能存储
  • 调整参数：
    sql
    -- 优化 redo 传输
ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES=10 SCOPE=BOTH;

-- 优化应用性能
ALTER SYSTEM SET PARALLEL_RECOVERY_WORKERS=4 SCOPE=BOTH;

常见问题与解决方案 ​

Redo 传输失败 ​

症状：

  • 备用数据库无法接收 redo 日志
  • V$ARCHIVE_DEST_STATUS 显示错误

解决方案：

  • 检查网络连接
  • 检查 tnsnames.ora 配置
  • 检查密码文件是否一致
  • 检查归档目录权限和空间

Redo 应用延迟 ​

症状：

  • 备用数据库与主数据库存在较大延迟
  • V$DATAGUARD_STATS 显示较大的应用延迟

解决方案：

  • 启用实时应用
  • 增加应用进程数
  • 优化备用数据库存储性能
  • 检查网络带宽

切换失败 ​

症状：

  • 执行切换操作时失败
  • 出现错误消息

解决方案：

  • 检查 Data Guard 配置状态
  • 确保所有备用数据库都正常
  • 检查网络连接
  • 查看详细错误日志

故障转移后的数据一致性 ​

症状：

  • 故障转移后数据不一致
  • 应用程序出现错误

解决方案：

  • 确保使用正确的故障转移方法
  • 在故障转移前尝试应用所有可用的 redo
  • 故障转移后验证数据一致性
  • 考虑使用闪回数据库恢复到一致状态

常见问题（FAQ） ​

Q1: Data Guard 与 RAC 的区别是什么？ ​

A1: Data Guard 和 RAC 都是 Oracle 高可用性解决方案，但它们的设计目标和工作方式不同：

  • Data Guard：通过维护备用数据库提供灾难恢复和高可用性，主要用于站点级故障保护
  • RAC：通过集群技术提供实例级高可用性，主要用于单站点内的故障保护
  • 组合使用：通常在大型环境中，Data Guard 和 RAC 会结合使用，提供多层次的高可用性保护

Q2: 如何选择 Data Guard 保护模式？ ​

A2: 选择 Data Guard 保护模式应根据业务需求：

  • 最大保护模式：适用于对数据丢失零容忍的环境，如金融交易系统
  • 最高可用性模式：适用于需要高可用性且对数据丢失敏感的环境，如企业核心系统
  • 最大性能模式：适用于对性能要求高，可接受少量数据丢失的环境，如非关键业务系统

Q3: 物理备用数据库和逻辑备用数据库有什么区别？ ​

A3: 物理备用数据库和逻辑备用数据库的主要区别：

  • 物理备用：主数据库的精确字节级副本，使用介质恢复应用 redo，与主数据库完全兼容
  • 逻辑备用：使用 SQL 语句重建的备用数据库，可在备用数据库上执行读写操作，支持异构平台
  • 选择依据：如果需要完全兼容性和最高性能，选择物理备用；如果需要在备用数据库上执行查询或报表，选择逻辑备用

Q4: 如何提高 Data Guard 的性能？ ​

A4: 提高 Data Guard 性能的方法：

  • 网络优化：使用高速网络，考虑使用 redo 压缩
  • 存储优化：备用数据库使用高性能存储
  • 参数调整：增加 LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES，设置适当的 PARALLEL_RECOVERY_WORKERS
  • 配置优化：使用备用 redo 日志，启用实时应用
  • 架构优化：考虑使用级联架构减少主数据库负载

Q5: 如何测试 Data Guard 的故障转移功能？ ​

A5: 测试 Data Guard 故障转移功能的步骤：

  1. 准备测试：确保备用数据库与主数据库同步
  2. 执行切换测试：
    sql
    DGMGRL> SWITCHOVER TO 'standby';
  3. 验证新主数据库：确保新主数据库正常运行
  4. 执行回切测试：
    sql
    DGMGRL> SWITCHOVER TO 'primary';
  5. 记录测试结果：文档化测试过程和结果
  6. 定期测试：建议每季度执行一次完整的故障转移测试