如何實現數據庫完整備份

2024-07-21 02:35:30

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　　遠程磁盤鏡像是一種被廣泛應用的數據保護技術，然而在對Oracle數據庫進行備份的實際應用中，由于該技術本身所固有的局限，使得其無法很好地實現數據庫的完整備份，為此，本文提出以Oracle的容災技術Data Guard，來實現Oracle數據庫的完整備份。
　　
　　
　　Data Guard是Oracle公司提出的數據庫容災技術，它提供了一種治理、監測和自動運行的體系結構，用于創建和維護一個或多個備份數據庫。與遠程磁盤鏡像技術的根本區別在于，Data Guard是在邏輯級，通過傳輸和運行數據庫日志文件，來保持生產和備份數據庫的數據一致性。一旦數據庫因某種情況而不可用時，備份數據庫將正常切換或故障切換為新的生產數據庫，以達到無數據損失或最小化數據損失的目的，為業務系統提供持續的數據服務能力。
　　
　　
　　Data Guard體系結構
　　
　　
　　一個Data Guard環境可配置一個生產數據庫和最多至9個備份數據庫系統，生產和備份數據庫之間通過Oracle Net技術互聯，并且沒有任何距離上的限制(Data Guard體系結構如圖2所示)。
　　
　　　如何實現數據庫完整備份（圖一）

　　物理備份數據庫物理上提供了與生產數據庫在數據塊級的一致性鏡像。物理備份數據庫是通過Redo Apply技術來保障數據鏡像能力。
　　
　　
　　邏輯備份數據庫通過SQL Apply（即Log Miner）技術，將接收到的日志文件還原成SQL語句，并在邏輯備份數據庫上執行，從而達到數據一致性的目的。
　　
　　
　　Data Guard的保護模式
　　
　　
　　● 最大保護模式: 該模式以犧牲生產數據庫性能為代價，換取無數據損失的能力。
　　
　　
　　● 最大可用模式: 該模式也能提供無數據損失，對生產數據庫的影響較小。
　　
　　
　　● 最大性能模式: 該模式答應少量數據損失，但能為生產數據庫提供最大性能。
　　
　　
　　與遠程磁盤鏡像技術比較
　　
　　
　　Data Guard和遠程磁盤鏡像技術的總體比較
　　
　　
　　遠程磁盤鏡像技術是存儲層的數據保護方案，對于Oracle數據庫而言，Oracle Data Guard提供了更有效、可行，更完備的數據庫容災方案。以下是兩種方案的總體比較：
　　如何實現數據庫完整備份（圖二）

　　異步遠程磁盤鏡像技術的潛在問題
　　
　　
　　遠程磁盤鏡像技術可采用異步方式，達到降低網絡延時、減輕對生產系統影響等目的。但用這種方式進行Oracle數據庫的鏡像，卻存在一個潛在問題：無法保證寫操作順序的一致性（write-order consistency），導致出現數據壞塊的可能性增大。最壞情況，可能導致備份數據庫無法打開。
　　
　　
　　而Data Guard基于邏輯級，傳輸的是與業務邏輯完整性相關的日志文件。Data Guard是以日志文件為邊界，會自動檢驗日志文件的完整性，并可進行斷點日志文件的檢查（log gap detection），通過FAL后臺進程自動重傳斷點日志文件。因此，備份數據庫的一致性會得到保證。
　　
　　
　　網絡傳輸量分析
　　
　　
　　網絡傳輸量的大小直接關系到容災方案實施的可行性。在原理上，Data Guard只是傳輸一份日志文件，而磁盤鏡像技術將傳輸數據文件、聯機日志、歸檔日志、控制文件等所有發生變化的文件。例如，針對交易處理，Data Guard只傳輸相應DML語句的日志信息，而磁盤鏡像技術將傳輸該交易所涉及的所有數據塊，以及歸檔日志等數據。根據統計資料顯示，磁盤鏡像的網絡傳輸量是Data Guard的7倍，而磁盤I/O次數是Data Guard的27倍。
　　
　　
　　以某銀行業務系統為實例: 該系統日交易量達到高峰時，日志文件將有60GB，網絡傳輸率要求6Mbps/秒。使用磁盤鏡像技術，網絡傳輸率則至少會達到6×7 = 42Mbps/秒。假如還要考慮DB2、CICS、MQ等系統對線路的復用，以及系統的擴充，即便采用155Mbps的線路，從廣域網絡建設和運行成本等考慮，磁盤鏡像進行數據庫容災也難以實施。
　　
　　
　　遠程災備分析
　　
　　
　　遠程磁盤鏡像技術由于受底層通信技術（光纖、ESCON等）限制，一般都有距離限制，如幾十或百公里，假如要在廣域網實施遠程磁盤鏡像，則需要大量的網絡中繼和轉發設備，這樣，網絡設備投入將大量增加，而且網絡延時的增加，對生產系統的影響也將加大。
　　
　　
　　相比之下，Data Guard基于Oracle Net Services(即標準的TCP/ip協議) 傳輸數據。TCP/IP協議是ESCON之上的傳輸協議，由于在信息包轉發、路由和擁塞控制等方面更為優化，同時TCP/IP與底層通信協議無關（以太網、ATM、SONET等），而且，TCP/IP可以并行地進行若干信息包的傳輸。因此，TCP/IP的效率更高、網絡延時更低，對生產系統的影響也更小。
　　
　　
　　數據保護能力分析
　　
　　
　　在各種故障中，故障率最高的是磁盤故障（Corruption）。
一旦出現磁盤壞塊，磁盤鏡像技術將忠實地將這種錯誤傳播到備份數據庫的磁盤中，導致備份數據庫無法使用。而由于Data Guard傳輸的是日志文件，而且傳輸之前對日志文件的完整性進行了校驗，因此，不可能發生因系統磁盤出現物理壞塊，或磁盤控制器故障等，將數據塊寫壞而導致備份數據庫出現壞塊的情況。
　　
　　
　　投資回報率（ROI）分析
　　
　　
　　Data Guard軟件對硬件沒有非凡的要求，網絡只要求TCP/IP。備份數據庫可以建立在相對低檔的系統和廉價的磁盤陣列中。而磁盤鏡像技術不僅需要單獨購買昂貴的磁盤鏡像軟件，而且對硬件要求也很苛刻。
　　
　　
　　此外，Data Guard具有備份數據庫的查詢統計功能，而磁盤鏡像技術建立的備份數據庫在正常情況下處于閑置狀態，只有在發生故障時，才能投入應用；為降低生產數據庫的負載，Data Guard還可以將物理備份功能移植到備份數據庫進行，備份數據庫產生的物理備份數據，同樣可用于生產數據庫的恢復操作。
　　
　　
　　互為補充的關系
　　
　　
　　在實際應用中，Oracle數據庫與遠程磁盤鏡像技術應該是互為補充的關系。理論上，遠程磁盤鏡像可在存儲層實現所有系統的容災，而Data Guard則提供了更有效、可行、成本更低的Oracle數據庫災備方案。Oracle已推出了OSCP（Oracle's Storage Compatibility PRogram）計劃，有關存儲和硬件廠商可以與Oracle相關技術進行兼容性驗證，用戶也可通過驗證名單選擇全面的災備技術。Oracle針對災備系統的應用需求，提出了以下基本建議：
　　
　　
　　● 對Oracle數據庫系統，選擇Data Guard方案;
　　
　　
　　● 對文件系統和非Oracle系統，選擇遠程磁盤鏡像技術。
　　
　　
　　
　　點評：Oracle——適用于數據庫的高效備份
　　
　　
　　亮點：Oracle Data Guard容災方案是專為數據庫備份而設計的，它提供了遠程磁盤鏡像技術所無法實現的功能，非凡是在遠程數據庫備份過程中，Data Guard的優勢更加明顯。對于Oracle數據庫遠程異步備份而言，Data Guard則提供了更有效可行、成本更低的Oracle數據庫災備方案，而遠程磁盤鏡像技術卻無法保證寫操作順序的一致性，導致數據壞塊的可能性增大，甚至有可能使備份數據庫無法打開。另外在網絡資源占用上，Data Guard只傳輸相應DML語句的日志信息，而磁盤鏡像技術傳輸交易所涉及的所有數據塊及歸檔日志數據，其傳輸量是Data Guard的7倍。
　　
　　
　　更為要害的是，磁盤鏡像技術將忠實地將源磁盤中的錯誤傳播到備份數據庫的磁盤中，導致備份數據庫無法使用。而Data Guard傳輸的是日志文件，而且傳輸之前對日志文件的完整性進行了校驗，因此，不可能發生損壞數據塊的現象，使得數據安全性得到提高。
　　
　　
　　不足：在實際應用中，Oracle Data Guard與遠程磁盤鏡像技術應該是互為補充的關系，遠程磁盤鏡像是在存儲層實現所有系統的容災，而Oracle Data Guard方案僅僅適用于對Oracle數據庫系統的容災備份。

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