印刻数据库

外观

Oracle Active Data Guard ​

Oracle Active Data Guard 概述 ​

Oracle Active Data Guard 是 Oracle Data Guard 的高级功能，它允许物理备数据库在应用 redo 日志的同时，提供只读访问功能。Active Data Guard 不仅提供了高可用性和灾难恢复能力，还可以将只读查询转移到备数据库，减轻主数据库的负担，提高系统的整体性能。Active Data Guard 适用于对可用性、数据保护和性能要求较高的关键业务系统。

Active Data Guard 的核心优势 ​

  • 高可用性：当主数据库故障时，可以快速将备数据库切换为主数据库
  • 数据保护：通过实时应用 redo 日志，确保备数据库与主数据库数据一致
  • 只读访问：备数据库在应用 redo 日志的同时，支持只读查询
  • 负载均衡：将只读查询转移到备数据库，减轻主数据库负担
  • 滚动升级：支持在不中断服务的情况下进行数据库升级和维护
  • 自动块修复：自动检测和修复损坏的数据块

Active Data Guard 与普通 Data Guard 的区别 ​

特性普通 Data GuardActive Data Guard
物理备数据库支持支持
实时应用 redo 日志支持支持
备数据库只读访问不支持（需要停止 redo 应用）支持（同时应用 redo 日志）
自动块修复不支持支持
备数据库上的备份支持支持
备数据库上的统计信息收集不支持支持
备数据库上的索引创建不支持支持

Active Data Guard 架构 ​

1. 基本架构 ​

Active Data Guard 架构基于标准的 Data Guard 架构，包括：

  • 主数据库：生产数据库，处理所有的读写操作
  • Active Data Guard 备数据库：物理备数据库，实时应用主数据库的 redo 日志，同时提供只读访问
  • Redo 传输服务：负责将主数据库的 redo 日志传输到备数据库
  • Redo 应用服务：负责在备数据库上实时应用接收到的 redo 日志
  • 只读访问服务：允许客户端连接到备数据库进行只读查询

2. 关键组件 ​

2.1 实时应用进程（MRP） ​

Managed Recovery Process (MRP) 负责在备数据库上实时应用 redo 日志。在 Active Data Guard 模式下，MRP 以只读模式运行，允许备数据库同时处理只读查询。

2.2 自动块修复 ​

Active Data Guard 支持自动块修复功能，可以：

  • 检测损坏的数据块
  • 从主数据库或其他备数据库自动获取完好的数据块
  • 修复损坏的数据块，无需手动干预

2.3 备数据库上的只读访问 ​

Active Data Guard 备数据库支持多种只读访问方式：

  • 直接连接到备数据库进行只读查询
  • 使用 Oracle Services 实现透明的负载均衡和故障转移
  • 支持 Oracle Real Application Testing 等高级功能

Active Data Guard 配置 ​

1. 配置前提条件 ​

  • 主数据库和备数据库都必须是 Oracle Enterprise Edition
  • 主数据库必须处于归档模式
  • 主数据库必须启用强制日志记录
  • 备数据库必须配置为物理备数据库
  • 需要购买 Active Data Guard 许可证

2. 配置步骤 ​

2.1 主数据库配置 ​

  1. 确保主数据库处于归档模式并启用强制日志记录

    sql
    SELECT log_mode, force_logging FROM v$database;
-- 预期结果：ARCHIVELOG 和 YES

  2. 配置主数据库的初始化参数

    sql
    ALTER SYSTEM SET log_archive_config = 'dg_config=(orcl_primary,orcl_standby)' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_1 = 'LOCATION=/archivelog VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=orcl_primary' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_2 = 'SERVICE=orcl_standby LGWR SYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=orcl_standby' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_state_1 = 'ENABLE' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_state_2 = 'ENABLE' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET remote_login_passwordfile = 'EXCLUSIVE' SCOPE=SPFILE;
ALTER SYSTEM SET fal_server = 'orcl_standby' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET fal_client = 'orcl_primary' SCOPE=BOTH;
ALTER SYSTEM SET standby_file_management = 'AUTO' SCOPE=BOTH;

2.2 备数据库配置 ​

  1. 确保备数据库已配置为物理备数据库

  2. 启动备数据库到 mount 状态

    sql
    STARTUP MOUNT;

  3. 启用 Active Data Guard 模式

    sql
    ALTER DATABASE OPEN READ ONLY;
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT FROM SESSION;

  4. 验证 Active Data Guard 配置

    sql
    SELECT database_role, open_mode FROM v$database;
-- 预期结果：PHYSICAL STANDBY 和 READ ONLY WITH APPLY

SELECT process, status FROM v$managed_standby WHERE process = 'MRP0';
-- 预期结果：MRP0 和 APPLYING_LOG

3. 配置客户端连接 ​

3.1 配置 tnsnames.ora ​

bash
# 主数据库连接字符串
ORCL_PRIMARY =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = primary_server)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = orcl_primary)
    )
  )

# Active Data Guard 备数据库连接字符串
ORCL_STANDBY =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = standby_server)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = orcl_standby)
    )
  )

# 负载均衡服务（可选）
ORCL_RO =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS_LIST =
      (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = primary_server)(PORT = 1521))
      (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = standby_server)(PORT = 1521))
      (LOAD_BALANCE = YES)
      (FAILOVER = ON)
    )
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = orcl_ro)
      (FAILOVER_MODE =
        (TYPE = SELECT)
        (METHOD = BASIC)
        (RETRIES = 180)
        (DELAY = 5)
      )
    )
  )

3.2 配置服务（可选） ​

sql
-- 在主数据库上创建只读服务
EXEC DBMS_SERVICE.CREATE_SERVICE(
  service_name => 'orcl_ro',
  network_name => 'orcl_ro',
  failover_method => 'BASIC',
  failover_type => 'SELECT',
  failover_retries => 180,
  failover_delay => 5
);

-- 启动只读服务
EXEC DBMS_SERVICE.START_SERVICE('orcl_ro');

-- 在备数据库上注册只读服务
ALTER SYSTEM SET service_names = 'orcl_standby, orcl_ro' SCOPE=BOTH;

Active Data Guard 管理 ​

1. 监控 Active Data Guard 状态 ​

1.1 检查备数据库状态 ​

sql
-- 检查数据库角色和打开模式
SELECT database_role, open_mode FROM v$database;

-- 检查 MRP 进程状态
SELECT process, status, thread#, sequence#, block# FROM v$managed_standby WHERE process = 'MRP0';

-- 检查主备数据库的日志序列号差异
-- 主数据库
SELECT MAX(sequence#) FROM v$archived_log;

-- 备数据库
SELECT MAX(sequence#) FROM v$archived_log WHERE applied = 'YES';

-- 检查自动块修复状态
SELECT * FROM v$dataguard_stats WHERE name LIKE '%block%';

2. 管理只读访问 ​

2.1 连接到 Active Data Guard 备数据库 ​

bash
-- 使用 SQL*Plus 连接
$ sqlplus username/password@orcl_standby

-- 使用服务名连接（负载均衡）
$ sqlplus username/password@orcl_ro

2.2 限制备数据库上的资源使用 ​

sql
-- 在备数据库上设置资源限制
ALTER SYSTEM SET resource_manager_plan = 'DEFAULT_PLAN' SCOPE=BOTH;

-- 创建自定义资源计划，限制备数据库上的资源使用
BEGIN
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_PENDING_AREA();
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_PLAN(
    plan => 'STANDBY_PLAN',
    comment => 'Resource plan for Active Data Guard standby'
  );
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_CONSUMER_GROUP(
    consumer_group => 'STANDBY_READ',
    comment => 'Consumer group for standby read-only sessions'
  );
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_PLAN_DIRECTIVE(
    plan => 'STANDBY_PLAN',
    group_or_subplan => 'STANDBY_READ',
    comment => 'Limit CPU for standby read-only sessions',
    cpu_p1 => 30
  );
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.CREATE_PLAN_DIRECTIVE(
    plan => 'STANDBY_PLAN',
    group_or_subplan => 'OTHER_GROUPS',
    comment => 'Default directive',
    cpu_p1 => 70
  );
  DBMS_RESOURCE_MANAGER.SUBMIT_PENDING_AREA();
END;
/

-- 启用资源计划
ALTER SYSTEM SET resource_manager_plan = 'STANDBY_PLAN' SCOPE=BOTH;

3. 自动块修复管理 ​

3.1 启用自动块修复 ​

自动块修复默认启用，无需额外配置。可以通过以下方式验证：

sql
SELECT name, value FROM v$parameter WHERE name = 'db_block_checking';
-- 预期结果：db_block_checking 和 MEDIUM 或 FULL

3.2 监控自动块修复 ​

sql
-- 查看自动块修复统计信息
SELECT * FROM v$dataguard_stats WHERE name IN ('physical standby redo apply lag', 'transport lag');

-- 查看损坏块修复记录
SELECT * FROM v$database_block_corruption;

-- 查看自动块修复历史
SELECT * FROM v$bgprocess WHERE name = 'RBAL';

4. 备数据库维护 ​

4.1 在备数据库上收集统计信息 ​

sql
-- 在备数据库上收集表统计信息
EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(
  ownname => 'SCHEMA_NAME',
  tabname => 'TABLE_NAME',
  estimate_percent => DBMS_STATS.AUTO_SAMPLE_SIZE,
  method_opt => 'FOR ALL COLUMNS SIZE AUTO'
);

-- 在备数据库上收集索引统计信息
EXEC DBMS_STATS.GATHER_INDEX_STATS(
  ownname => 'SCHEMA_NAME',
  indname => 'INDEX_NAME',
  estimate_percent => DBMS_STATS.AUTO_SAMPLE_SIZE
);

4.2 在备数据库上创建索引 ​

sql
-- 在备数据库上创建索引
CREATE INDEX idx_name ON schema.table (column1, column2) TABLESPACE index_ts;

Oracle 19c 和 21c Active Data Guard 新特性 ​

Oracle 19c Active Data Guard 新特性 ​

1. 实时主备同步增强 ​

  • 优化了 redo 日志传输和应用的性能
  • 支持更低的网络延迟
  • 提高了主备数据库之间的数据同步速度

2. 增强的自动块修复 ​

  • 支持跨多个备数据库的自动块修复
  • 提高了自动块修复的成功率和效率
  • 增强了自动块修复的监控和诊断功能

3. 多租户支持增强 ​

  • 支持 PDB 级别的 Active Data Guard 配置
  • 增强了 PDB 的迁移和管理功能
  • 支持跨 CDB 的 PDB 复制

Oracle 21c Active Data Guard 新特性 ​

1. Active Data Guard DML 重定向 ​

  • 支持将备数据库上的 DML 操作重定向到主数据库
  • 对应用程序透明，无需修改应用代码
  • 提高了应用程序的可用性和灵活性

2. 实时备数据库维护 ​

  • 支持在备数据库上执行更多的维护操作，如分区维护、索引重建等
  • 无需停止 redo 应用，减少维护窗口
  • 提高了系统的可用性

3. 云原生支持 ​

  • 增强了与 Oracle Cloud 的集成
  • 支持跨云 Active Data Guard 配置
  • 支持在 Kubernetes 环境中部署 Active Data Guard

Active Data Guard 最佳实践 ​

1. 设计阶段最佳实践 ​

  • 选择合适的硬件：备数据库使用与主数据库相同或相似的硬件配置
  • 规划网络架构：确保主备数据库之间有足够的网络带宽和低延迟
  • 设计存储架构：主备数据库使用独立的存储系统，避免单点故障
  • 考虑地理分布：将备数据库部署在不同的地理位置，实现灾难恢复
  • 规划只读工作负载：评估只读查询的数量和复杂度，合理规划备数据库的资源

2. 部署阶段最佳实践 ​

  • 使用相同的 Oracle 版本：主备数据库使用相同的 Oracle 版本和补丁级别
  • 配置实时应用：启用实时 redo 应用，减少主备数据库之间的数据延迟
  • 配置自动块修复：确保自动块修复功能已启用
  • 配置监控：设置适当的监控和告警，及时发现和处理问题
  • 文档化配置：记录所有配置和参数设置

3. 运维阶段最佳实践 ​

  • 定期监控：监控主备数据库的状态、redo 应用延迟、只读查询性能等
  • 定期测试：每季度或半年执行一次切换测试，确保 Active Data Guard 配置正常
  • 维护备数据库：定期在备数据库上收集统计信息、创建索引、执行备份等
  • 保持主备数据库的一致性：定期检查主备数据库的对象和数据一致性
  • 及时应用补丁：主备数据库同时应用补丁，确保版本一致

4. 性能优化最佳实践 ​

  • 优化只读查询：确保备数据库上的只读查询使用合适的索引和执行计划
  • 限制备数据库资源使用：使用资源管理器限制备数据库上的资源使用，避免影响 redo 应用
  • 优化网络：确保主备数据库之间的网络带宽足够，延迟低
  • 使用适当的连接池：在应用程序中使用连接池，减少连接建立的开销
  • 考虑使用结果缓存：在备数据库上启用结果缓存，提高重复查询的性能

常见问题（FAQ） ​

Q1: Active Data Guard 与普通 Data Guard 的主要区别是什么？ ​

A1: Active Data Guard 与普通 Data Guard 的主要区别在于：

  • Active Data Guard 允许备数据库在实时应用 redo 日志的同时提供只读访问
  • Active Data Guard 支持自动块修复功能
  • Active Data Guard 允许在备数据库上执行更多的维护操作，如统计信息收集、索引创建等
  • Active Data Guard 需要额外的许可证

Q2: 如何监控 Active Data Guard 的性能？ ​

A2: 可以从以下几个方面监控 Active Data Guard 的性能：

  • 主备数据库之间的 redo 应用延迟
  • 备数据库上的只读查询性能
  • 主备数据库之间的网络带宽使用情况
  • 备数据库的资源使用情况，如 CPU、内存、I/O 等
  • 自动块修复的统计信息

Q3: 如何提高 Active Data Guard 的性能？ ​

A3: 提高 Active Data Guard 性能的方法包括：

  • 优化主备数据库之间的网络，提高带宽，降低延迟
  • 使用高性能存储，提高 I/O 性能
  • 启用实时应用，减少数据延迟
  • 优化备数据库上的只读查询
  • 使用资源管理器限制备数据库上的资源使用

Q4: 可以在 Active Data Guard 备数据库上执行哪些操作？ ​

A4: 可以在 Active Data Guard 备数据库上执行以下操作：

  • 只读查询
  • 备份操作
  • 统计信息收集
  • 索引创建和重建
  • 视图创建
  • 存储过程和函数的编译
  • 数据库导出操作

Q5: 如何切换 Active Data Guard 备数据库为主数据库？ ​

A5: 切换 Active Data Guard 备数据库为主数据库的步骤与标准 Data Guard 切换相同：

  1. 检查主数据库是否可以切换
  2. 将主数据库转换为备数据库
  3. 将 Active Data Guard 备数据库转换为主数据库
  4. 启动新的主数据库
  5. 启动新的备数据库的 redo 应用

Q6: Active Data Guard 支持哪些类型的备数据库？ ​

A6: Active Data Guard 仅支持物理备数据库，不支持逻辑备数据库或快照备数据库。物理备数据库是与主数据库完全一致的物理副本，使用 Media Recovery 应用 redo 日志。

总结 ​

Oracle Active Data Guard 是一个强大的高可用性和灾难恢复解决方案，它允许物理备数据库在实时应用 redo 日志的同时提供只读访问。Active Data Guard 不仅提供了高可用性和数据保护，还可以将只读查询转移到备数据库，减轻主数据库的负担，提高系统的整体性能。

Active Data Guard 支持自动块修复、备数据库上的备份和维护操作等高级功能。Oracle 19c 和 21c 引入了许多新特性，如实时主备同步增强、增强的自动块修复、多租户支持增强、DML 重定向和云原生支持等，进一步提高了 Active Data Guard 的性能、可靠性和易用性。

在设计、部署和运维 Active Data Guard 时，需要遵循最佳实践，包括选择合适的硬件和网络架构、配置实时应用、定期监控和测试、维护备数据库等。通过合理的配置和管理，可以充分发挥 Active Data Guard 的优势，为业务提供高可用性、高性能的数据库服务。