20110421-188 基于DATAGUARD构建医院信息系统的容灾备份方案

基于 DATAGUARD 构建信息系统的容灾备份方案 吴超① ①华中科技大学同济医院计算机中心, 430030，湖北省武汉市解放大道 1095号 摘 要 在信息系统的建设中，数据安全的重要性愈来愈凸显。如何提供一个能保证应用系 统高可用性、完善的数据保护，及时的灾难恢复的方案，是一个值得注意的问题。提出了用 DATAGUARD 进行数据复制的数据存储容灾技术，并给出了构建数据存储应用的思路和注意 点。 关键词 DATAGUARD 容灾备份 高可用性 1 引言 Oracle 的 DATAGUARD 是个灾备方案，具体的就是通过在远端保存的和原数 据库一致的数据库备份，来提供有效的灾难恢复解决方案。提供全面的服务包括： 创建，维护，管理以及监控 standby数据库，确保数据安全，管理员可以通过将 一些操作转移到 standby 数据库执行的方式改善数据库性能。我们可以充分利用 ORACLE这一强有力的工具实现数据库能够提供 7*24的服务，为信息系统的稳定 运行提供有力的保障。 2 DATAGUARD 技术原理 Data Guard 是一个集合，由一个 primary 数据库(生产数据库)及一个或多 个 standby 数据库组成。组成 Data Guard的数据库通过 Oracle Net 连接，并且 有可能分布于不同地域。只要各库之间可以相互通信。Primary 数据库是被大部 分应用访问的生产数据库，该库即可以是单实例数据库，也可以是 RAC。Standby 数据库是 primary 数据库的复制。在同一个 Data Guard 中你可以创建多个 standby数据库。一旦创建完成，Data Guard 通过应用 primary数据库的重做机 制自动维护每一个 standby数据库。Standby数据库同样即可以是单实例数据库， 也可以是 RAC 结构。关于 standby 数据库，通常分两类：逻辑 standby 和物理 standby，在这里呢三思先简单白话一下：物理 standby提供 Primary 数据库一 致的物理结构它是通过接收并应用 primary 数据库的重做日志以介质恢复的方 式实现同步。逻辑 standby 尽管物理组织和数据结构可能不一样，但包含与生产 库同样的逻辑信息。它是通过接收 primary数据库的重做日志并转换成 sql语句， 然后在 standby数据库上执行 SQL语句实现同步。 它的体系结构如下 ： Data Guard 服务有以下几种：重做传输服务,控制重做数据的传输到一个 或多个归档目的地。日志应用服务，应用重做数据到 standby数据库，以保持与 primary数据库的事务一致。重做数据即可以从 standby数据库的归档文件读取， 也可直接应用 standby 重做日志文件。角色转换服务，Data Guard 中只有两种 角色：primary 和 standby。所谓角色转换就是让数据库在这两个角色中切换， 切换也分两种：switchover 和 failover。switchover：转换 primary 数据库与 standby 数据库。switchover 可以确保不会丢失数据。failover：当 primary 数据库出现故障并且不能被及时恢复时，会调用 failover 将一个 standby 数据 库转换为新的 primary 数据库。在最大保护模式或最高可用性模式下，failover 可以保证不会丢失数据。 Data Guard 提供了三种数据保护的模式。最大保护模式。这种模式能够确保绝 无数据丢失。要实现这一步当然是有代价的，它要求所有的事务在提交前其 redo 不仅被写 入到本地的 online redo log，还要同时提交到 standby 数据库的 standby redo log，并确认 redo 数据至少在一个 standby 数据库可用(如果有多个的话)，然后才会在 primary 数据库上提交。 如果出现了什么故障导致 standby 数据库不可用的话，primary 数据库会被 shutdown。 最高性能模式。这种模式提供在不影响 primary 数据库性能前提下最高级别的数据保护 策略。事务可以随时提交，当前 primary 数据库的 redo 数据也需要至少写入一个 standby 数 据库，不过这种写入可以是不同步的。如果网络条件理想的话，这种模式能够提供类似最高 可用性的数据保护而仅对 primary 数据库有轻微的性能影响。 最高可用性模式。这种模式提供在不影响 primary 数据库可用前提下最高级别的数据保 护策略。其实现方式与最大保护模式类似，也是要求所有事务在提交前必须保障 redo 数据 至少在一个 standby 数据库可用，不过与之不同的是，如果出现故障导入无法同时写入 standby 数据库 redo log，primary 数据库并不会 shutdown，而是自动转为最高性能模式，等 standby 数据库恢复正常之后，它又会再自动转换成最高可用性模式。 在建立具体的 Data Guard 配置时，Standby 数据库初始可以通过 primary 数据库的备份创建。一旦创建并配置成 standby后，Data Guard负责传输 primary 数据库重做数据到 standby数据库，standby 数据库通过应用接收到的重做数据 保持与 primary数据库的事务一致。 物理 standby和逻辑 standby的示意图如下： 物理 standby与 primary数据库完全一模一样(默认情况下)。通常在不应用 恢复的时候，可以以 read-only模式打开，如果数据库指定了快速恢复区的话， 也可以被临时性的置为 read-write 模式。物理 standby 通过应用归档文件或直 接从 standby 系统中通过 oracle 恢复机制应用重做文件。恢复操作属于块对块 的应用。以 read-only 模式打开后，你可以在 standby数据库执行大型查询，或 者实时备份等操作(变相减轻 primary数据库压力)。此时 standby数据库仍然可 以继续接收重做数据，不过并不会触发操作，直到数据库恢复重做应用。也就是 说 read-only 模式时不能执行重做应用，重做应用时数据库肯定处于未打开状 态。如果需要的话，你可以在两种状态间转换，例如先应用重做,然后 read-only 然后切换数据库状态再应用重做。如果以 read-write 模式打开，则 standby 数 据库将暂停从 primary 数据库接收重做数据，并且暂时失去灾难保护的功能。以 read-write 模式打开可用于一些特殊情况，例如你可能需要临时调试一些数据， 但是又不方便在正式库操作，那就可以临时将 standby 数据库置为 read-write 模式，操作完之后将数据库闪回到操作前的状态，闪回之后，Data Guard 会自 动同步，不需要重建 standby。 物理 standby有以下特点：灾难恢复及高可用性：它提供了一个健全而且极 高效的灾难恢复及高可用性的解决方案。更加易于管理的 switchover/failover 角色转换及最更短的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 内或计划外停机时间。数据保护：应用物理 standby 数据库，Data Guard 能够确保即使面对无法预料的灾害也能够不丢失数据。它 是基于块对块的复制，因此对象、语句统统无关，primary数据库上有什么，物 理 standby 也会有什么。分担 primary数据库压力：通过将一些备份任务、仅查 询的需求转移到物理 standby，可以有效节省 primary数据库的 cpu 以及 i/o资 源。提升性能：物理 standby所使用的重做应用技术使用最底层的恢复机制，这 种机制能够绕过 sql 级代码层，因此效率最高。 逻辑 standby 是逻辑上与 primary 数据库相同，结构可以不一致。逻辑 standby 通过 sql 应用与 primary 数据库保持一致，也正因如此，逻辑 standby 可以以 read-write 模式打开，你可以在任何时候访问逻辑 standby 数据库。同 样有利也有弊，逻辑 standby对于某些数据类型以及一些 ddl,dml会有操作上的 限制。 逻辑 standby 有以下特点：有效的利用 standby 的硬件资源：逻辑 standby 数据库可以用于其它业务需求。比如通过在 standby数据库创建额外的索引、物 化视图等提高查询性能并满足特定业务需要。平滑升级：例如跨版本升级，打补 丁等等，应该说应用的空间很大，而带来的风险却很小。 总而言之，Data Guard 提供全面的数据保护，能有效利用系统资源，在高 可用及高性能之间采取更加灵活的平衡机制 3 实际应用 某三甲医院的 HIS 生产数据库为两台服务器构建的基于 LINUX 的 ORACLE 群 集。我们为这两台服务器搭建了 Data Guard 环境。建立步骤如下： 3.1 主节点备份并生成备用数据库控制文件 设置主节点为force Logging模式 (为了双向切换,建议备用节点也设置为 force logging 模式)，设置主节点为归 档模式，登陆主节点,进行数据库备份，并生成备用数据库控制文件： tar -cvf oradata.tar oradata alter database create standby controlfile as '/opt/oracle/stdcotrl.ctl'; 3.2 从主节点创建 pfile 文件 create pfile from spfile; 3.3 登陆备用节点,ftp 获得数据库文件、备用控制文件及参数文件 解包数据文件 tar -xvf oradata.tar 修改 initprimary.ora 文件 修改控制文件名称及路径(如果和原配置不同)，增加几个参数,修改后如下: 创建必要的目录 3.4 配置主节点监听器及 tnsnames.ora 文件 3.5 配置备用数据库监听器及 tnsnames.ora 文件 3.6 在主备节点用 tnsping 测试网络连通性 3.7 启动备用数据库 startup nomount alter database mount standby database; alter database recover managed standby database disconnect from session; 3.8 在主节点设置归档路径 alter system set log_archive_dest_2='service=standby mandatory reopen=60'; alter system switch logfile;在备用节点观察日志 3.9 在主节点进行同样的配置，以便切换后继续日志传递 3.10 停止主数据库,启用备用数据库 在备用模式启用主数据；打开备用数据库； 在主库上观察日志应用情况 3.11 进行数据修改 在从库上以 read only 打开数据库，执行查询 3.12 把数据库切换回到主节点 在主节点 alter database commit to switchover to physical standby; shutdown immediate startup nomount; alter database mount standby database; alter database recover managed standby database disconnect from session; 在备用节点 alter database commit to switchover to primary; shutdown immediate; startup 从而完成自由切换 4 结论 随着信息化的深入，数据库的重要性越来越凸显。ORACLE 的 DATAGUARD 是 一种有效的容灾技术。我们可以为信息系统的核心服务器构建基于这一技术的灾 难恢复计划，能有效的保证系统的稳定安全的运行。 参考文献 1 陈开艺．刘爽，陈伟等．DATA GUARD数据容灾策略 石油地球物理勘探，2008． 2 (美)Hart M，(美)J esse S 著，刘永健，孔令梅译．OracleDatabase lOg 高可用性实现 方案——运用 RAC、Flashback和 Data Guard技术．北京：清华大学出版社，2005． 3 龚艳．用 Oracle 9i dataguard 构建系统容灾【J】．计算机应用与软件，2006．