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Oracle Data Guard(数据保护)详解

Oracle Data Guard(数据保护)详解

Oracle Data Guard (DG) 是 Oracle 提供的一套高可用性、数据保护和灾难恢复解决方案。它通过在不同的地理位置维护一个或多个备用(Standby)数据库,确保在主数据库(Primary Database)发生故障时,业务能够快速恢复,最大限度地减少停机时间和数据丢失。

以下是关于 Oracle Data Guard 的全面介绍,包括其功能、架构、配置步骤、管理工具以及最佳实践等内容。


1. 什么是 Oracle Data Guard?

Oracle Data Guard 提供了以下核心功能:

  • 数据保护:通过同步主数据库和备用数据库,确保数据的一致性和完整性。
  • 高可用性:在主数据库发生故障时,自动或手动切换到备用数据库,保持业务连续性。
  • 灾难恢复:在自然灾害、硬件故障或其他灾难性事件中,备用数据库可以迅速接管,减少业务中断时间。
  • 负载分担:可以在备用数据库上执行查询操作,减轻主数据库的负载。

2. Oracle Data Guard 的架构

Oracle Data Guard 主要包括以下组件:

a. 主数据库(Primary Database)

这是正常运行的数据库,进行所有的读写操作。

b. 备用数据库(Standby Database)

备用数据库是主数据库的复制,可以是物理备用或逻辑备用,用于接收来自主数据库的日志并应用以保持同步。

c. Data Guard Broker

Data Guard Broker 是一种管理工具,用于简化配置、监控和管理 Data Guard 环境。它提供命令行和图形界面(DGMGRL 和 Oracle Enterprise Manager)的支持。

d. Redo 日志传输

主数据库生成的 Redo 日志通过网络传输到备用数据库,备用数据库接收并应用这些日志以保持数据同步。


3. Oracle Data Guard 的配置类型

Oracle Data Guard 支持多种配置类型,根据业务需求和可接受的恢复目标(RPO 和 RTO),可以选择不同的配置:

a. 配置模式

  1. Maximum Protection

    • 确保主数据库在确认事务提交之前,备用数据库至少有一份同步的 Redo 日志。
    • 提供零数据丢失,但可能因网络延迟导致主数据库暂时不可用。
  2. Maximum Availability

    • 类似于 Maximum Protection,但在网络故障时允许主数据库暂时继续运行,牺牲部分数据保护以保持可用性。
  3. Maximum Performance

    • 最常用的配置,通过异步传输 Redo 日志,提供最佳的性能和最低的资源消耗,但可能存在少量数据丢失的风险。

b. 备用数据库类型

  1. 物理备用数据库(Physical Standby)

    • 是主数据库的精确二进制复制,保持数据块的一致性。
    • 通过应用 Redo 日志实现数据同步,支持实时应用(Real-Time Apply)。
  2. 逻辑备用数据库(Logical Standby)

    • 可以在备用数据库上执行与主数据库不同的操作,如查询和 DML(Data Manipulation Language)操作。
    • 基于 SQL 语句应用 Redo 数据,允许部分数据转换和增强。
  3. 快照备用数据库(Snapshot Standby)

    • 将物理备用数据库转换为可读写状态,用于测试或升级,随后可以恢复到物理备用状态。

4. 配置 Oracle Data Guard 的步骤

配置 Oracle Data Guard 涉及多个步骤,以下是基于物理备用数据库的基本配置流程:

前提条件

  • Oracle 版本兼容:主数据库和备用数据库应运行相同的 Oracle 版本。
  • 网络配置:确保主数据库和备用数据库之间的网络连通,并开通必要的端口(默认 1521)。
  • 存储准备:备用数据库需要预先分配足够的存储空间。

配置步骤

a. 配置主数据库
  1. 启用归档日志模式

    ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
    
  2. 启用强制日志记录

    ALTER DATABASE FORCE LOGGING;
    
  3. 配置初始化参数(编辑 init.oraspfile):

    ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_CONFIG='DG_CONFIG=(primary_db, standby_db)';
    ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_1='LOCATION=/archive LOG_ARCHIVE_FORMAT=arch_%t_%s_%r.arc';
    ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=standby_db LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby_db';
    ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_STATE_1='ENABLE';
    ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_STATE_2='ENABLE';
    
  4. 配置备用数据库的 FAL(Fetch Archive Log)

    ALTER SYSTEM SET FAL_SERVER=standby_db;
    ALTER SYSTEM SET FAL_CLIENT=primary_db;
    
  5. 配置 Data Guard Broker(可选但推荐)
    在主数据库和备用数据库上启用 Data Guard Broker。

b. 创建备用数据库
  1. 在备用数据库服务器上创建目录结构
    确保备用数据库的文件路径与主数据库一致,或按需调整。

  2. 使用 RMAN 克隆主数据库

    rman target sys@primary_db auxiliary sys@standby_db
    
    RMAN> DUPLICATE TARGET DATABASE FOR STANDBY FROM ACTIVE DATABASE
          DORECOVER
          NOFILENAMECHECK;
    
  3. 配置备用数据库
    编辑 init.oraspfile,设置必要的参数,例如 DB_UNIQUE_NAMELOG_ARCHIVE_CONFIG 等。

  4. 启动备用数据库的 MOUNT 状态

    STARTUP MOUNT;
    
  5. 开始应用 Redo 日志

    ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT;
    
c. 配置 Data Guard Broker(推荐)
  1. 启用 Broker
    spfile 中设置:

    ALTER SYSTEM SET DG_BROKER_START=TRUE;
    
  2. 创建配置文件
    使用 DGMGRL 创建和管理 Data Guard 配置。

    dgmgrl
    DGMGRL> CREATE CONFIGURATION 'dg_config' AS PRIMARY DATABASE IS 'primary_db' CONNECT IDENTIFIER IS 'primary_db';
    DGMGRL> ADD STANDBY DATABASE 'standby_db' CONNECT IDENTIFIER IS 'standby_db';
    DGMGRL> ENABLE CONFIGURATION;
    

5. Data Guard 操作与管理

a. 监控 Data Guard 状态

使用 Data Guard Broker 或 SQL 查询来监控配置状态。

dgmgrl
DGMGRL> SHOW CONFIGURATION;
DGMGRL> SHOW DATABASE standby_db;

或者使用 SQL:

SELECT DATABASE_ROLE, OPEN_MODE FROM V$DATABASE;

SELECT * FROM V$ARCHIVE_DEST_STATUS;

b. 执行角色转换

Switchover(切换)

用于计划中的角色转换,在不丢失数据的情况下,将主数据库转换为备用,备用转换为主数据库。

dgmgrl
DGMGRL> SWITCHOVER TO standby_db;
Failover(故障转移)

在主数据库发生不可恢复故障时,将备用数据库强制转换为主数据库,可能会有少量数据丢失。

dgmgrl
DGMGRL> FAILOVER TO standby_db;

c. 处理常见问题

  • 日志应用延迟:监控 Redo 日志的传输和应用延迟,调整网络配置或资源分配。
  • 网络中断:确保网络稳定性,配置 Multiple LOG_ARCHIVE_DEST 以提供冗余。
  • 备用数据库不可用:检查备用数据库的服务状态,确保 Data Guard Broker 正常运行。

6. Oracle Data Guard 与 Oracle GoldenGate 的比较

虽然 Oracle Data GuardOracle GoldenGate 都是用于数据复制和灾难恢复的解决方案,但它们有不同的应用场景和功能特点:

特性Oracle Data GuardOracle GoldenGate
数据复制方式基于 Redo 日志的物理或逻辑复制基于捕获和应用的实时 DML 复制
配置复杂度相对简单,主要用于主-备用数据库更复杂,支持多种拓扑和异构数据库
应用场景高可用性和灾难恢复,同构数据库数据集成、实时数据同步、异构数据库复制
数据延迟最小,尤其在同步模式下非常低,支持实时复制
灵活性主要支持主-备用拓扑支持多对多、星型等复杂拓扑
成本通常包含在 Oracle 高级许可中需要单独购买许可
事务支持完整事务支持持续捕获和应用事务
故障转移提供自动/手动切换主要用于数据同步,不直接负责故障转移

选择哪种解决方案取决于具体需求,例如是否需要跨异构数据库的数据集成、对数据复制的灵活性要求以及预算等。


7. 最佳实践

a. 网络与存储优化

  • 网络带宽:确保主数据库和备用数据库之间有足够的网络带宽,尤其在高事务量的环境中。
  • 存储性能:备用数据库的存储应具备快速的写入性能,以减少应用 Redo 日志的延迟。

b. 定期测试切换和故障转移

  • 定期执行 Switchover 和 Failover 测试,确保在实际故障发生时,系统能够按预期运行。

c. 监控与报警

  • 使用监控工具,如 Oracle Enterprise Manager,实时监控 Data Guard 的健康状态,设置报警机制以便及时响应问题。

d. 安全配置

  • 确保 Data Guard 通信经过加密和认证,防止数据在传输过程中被篡改或窃取。
  • 限制访问权限,仅允许授权用户和服务访问 Data Guard 相关资源。

e. 日常维护

  • 定期清理和管理归档日志,防止存储空间耗尽。
  • 更新和补丁管理,确保主数据库和备用数据库运行最新的安全补丁和更新。

8. 常见问题解答

Q1: Data Guard 是否支持异构数据库复制?

A1:标准的 Oracle Data Guard 主要支持同构(同一版本和平台)的数据库复制。若需要跨不同数据库系统(如 Oracle 到 SQL Server)的复制,推荐使用 Oracle GoldenGate。

Q2: 可以在备用数据库上执行查询操作吗?

A2:在物理备用数据库上,通常仅支持只读查询。当备用数据库配置为 Active Data Guard 时,可以在备用数据库上运行查询,同时进行日志应用,提升查询性能。

Q3: Data Guard 支持多备用数据库吗?

A3:是的,Oracle Data Guard 支持配置多个备用数据库,包括物理和值逻辑备用,甚至可以分布在不同的地理位置,以提高灾难恢复能力。

Q4: Data Guard 与 RAC(Real Application Clusters)有何区别?

A4Data Guard 主要用于数据库的高可用性和灾难恢复,涉及主-备用数据库的同步。而 RAC 则是通过多个节点共享一个数据库实例,提供数据库的高可用性和可扩展性,适用于负载均衡和水平扩展。


9. 参考资料

  • Oracle Data Guard 官方文档
  • Oracle Data Guard Broker 用户指南
  • Oracle 数据 Guard 简介
  • Oracle University - Data Guard 课程

通过合理配置和管理 Oracle Data Guard,企业可以显著提升数据库系统的可用性和数据保护能力,确保关键业务在任何情况下都能持续运行。如果在配置和管理过程中遇到问题,建议参考 Oracle 官方文档或联系 Oracle 技术支持以获取专业帮助。


http://www.kler.cn/a/590569.html

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