醫(yī)院物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)異地搭建探討

紀(jì)亞亮，鄭 陽(yáng)

0 引言

醫(yī)院信息系統(tǒng)全天候支撐著醫(yī)院紛繁復(fù)雜的業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息系統(tǒng)的核心部件，使得醫(yī)院對(duì)其依賴程度日益增強(qiáng)。因此，數(shù)據(jù)的可用性和可靠性顯得尤為重要，一旦硬件故障或自然不可抗拒因素造成數(shù)據(jù)庫(kù)損壞，使數(shù)據(jù)丟失或不可用時(shí)，就會(huì)給醫(yī)院帶來無法估量的損失，同時(shí)還會(huì)使醫(yī)院陷入管理混亂的境地。如何保障在災(zāi)難發(fā)生時(shí)醫(yī)院數(shù)據(jù)不丟失，保證系統(tǒng)服務(wù)盡快恢復(fù)運(yùn)行，成為人們關(guān)注的話題[1]。所以，建立一套安全可靠的異地?cái)?shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)是大勢(shì)所趨，也是醫(yī)院突顯核心競(jìng)爭(zhēng)力的必經(jīng)之路。Data Guard是在邏輯層，通過傳輸和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)日志文件來保持生產(chǎn)和備份數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)一致性[2]。其物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)作為我院異地容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的首選方案，經(jīng)過測(cè)試和驗(yàn)證，能夠滿足醫(yī)院業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)可用性和可靠性的雙重要求，為醫(yī)院信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 Oracle Data Guard數(shù)據(jù)庫(kù)

1.1 Oracle Data Guard數(shù)據(jù)庫(kù)概述

Data Guard作為Oracle企業(yè)版的一個(gè)組件，提供一整套功能，包括創(chuàng)建、維護(hù)、管理和監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)Standby數(shù)據(jù)庫(kù)，使主數(shù)據(jù)庫(kù)即使發(fā)生災(zāi)難和數(shù)據(jù)破壞也能保證數(shù)據(jù)不丟失[3]。Data Guard主要由Redo日志傳輸服務(wù)和Redo日志應(yīng)用服務(wù)構(gòu)成。日志的傳輸是由主數(shù)據(jù)庫(kù)的LOG_ARCHIVE_DEST_N參數(shù)配置，有實(shí)時(shí)傳輸和切換時(shí)傳輸之分，其和DataGuard的保護(hù)模式有關(guān)。日志的應(yīng)用分為實(shí)時(shí)應(yīng)用和延時(shí)應(yīng)用。一旦主數(shù)據(jù)庫(kù)因計(jì)劃或意外事件宕機(jī)，Data Guard能切換Standby數(shù)據(jù)庫(kù)到主數(shù)據(jù)庫(kù)的角色，最大程度縮短停機(jī)時(shí)間。Oracle Database 11g Release2支持在給定的O-racle Data Guard配置類型中使用多達(dá)30個(gè)任意類型的備用數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足幾乎任意類型應(yīng)用程序的高可用性和可擴(kuò)展性需要[4]。

1．2 Standby 數(shù)據(jù)庫(kù)分類

1．2．1 物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)

物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)通過介質(zhì)恢復(fù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)重做，以達(dá)到與數(shù)據(jù)庫(kù)保持一致的目的。如圖1所示，這種恢復(fù)是Oracle自身的分塊復(fù)制技術(shù)。該模式下備庫(kù)允許以只讀方式打開數(shù)據(jù)庫(kù)，從而可以進(jìn)行相關(guān)報(bào)表的查詢工作，不同程度上減輕了主數(shù)據(jù)庫(kù)的只讀負(fù)載。在10g以前，只讀打開備庫(kù)后，Redo日志不可以接受和應(yīng)用，而在11g以后則無此限制。因此，物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)在保護(hù)數(shù)據(jù)的同時(shí)可以生成最新報(bào)表。

圖1 典型的Data guard配置

1．2．2 邏輯備用數(shù)據(jù)庫(kù)

邏輯備用數(shù)據(jù)庫(kù)通過Redo日志轉(zhuǎn)換成SQL語(yǔ)句，并在備庫(kù)上執(zhí)行該SQL語(yǔ)句。由于是執(zhí)行SQL語(yǔ)句而非介質(zhì)恢復(fù)，只包含了相同的邏輯信息，因此，物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以不同。多數(shù)情況下，邏輯備用數(shù)據(jù)庫(kù)用來升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1．2．3 快照備用數(shù)據(jù)庫(kù)

快照備用數(shù)據(jù)庫(kù)可以以讀/寫的方式打開備用數(shù)據(jù)庫(kù)，其利用了數(shù)據(jù)庫(kù)的閃回技術(shù)作為輔助，與物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，從主數(shù)據(jù)庫(kù)接受Redo數(shù)據(jù)，但暫時(shí)不應(yīng)用Redo日志，直到快照備用數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換為物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)后才應(yīng)用Redo日志。快照備用數(shù)據(jù)庫(kù)一般用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

1.3 Oracle Data Guard保護(hù)模式

Oracle提供了3種Data Guard保護(hù)模式來滿足各種不同安全級(jí)別要求的系統(tǒng)，包括了最大保護(hù)、最大性能保護(hù)、最高可用性保護(hù)，見表1。

表1 3種保護(hù)模式

2 Oracle 11g物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)在我院異地搭建的步驟

我院生產(chǎn)庫(kù)為2臺(tái)HPDL585構(gòu)建的基于Windows Server2003的64位集群，安裝Oracle 11g R2 64位數(shù)據(jù)庫(kù)，位于我院中心大樓機(jī)房。異地服務(wù)器為一臺(tái)HPDL380，基于Windows Server2003 64位操作系統(tǒng)，安裝Oracle11gR2 64位數(shù)據(jù)庫(kù)，位于我院小紅樓病區(qū)弱電機(jī)房。生產(chǎn)庫(kù)存儲(chǔ)采用2臺(tái)EMCVNX5500，一主一備；生產(chǎn)庫(kù)儲(chǔ)存網(wǎng)絡(luò)由2臺(tái)光纖交換機(jī)構(gòu)成冗余SAN網(wǎng)絡(luò)。異地存儲(chǔ)采用醫(yī)院現(xiàn)有的建聯(lián)Raidsys9300 FM，異地容災(zāi)架構(gòu)圖如圖2所示。比較DataGuard備庫(kù)的3種保護(hù)模式，我院采用最大性能模式配置異地容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)。日志采用異步傳輸?shù)哪Ｊ剑s小 RPO（recovery point object），減少 RTO（recovery time object）[5]。

2.1 主庫(kù)配置

連接主庫(kù)，確認(rèn)已處于歸檔和force logging模式，創(chuàng)建pfile。停止主庫(kù)，復(fù)制一個(gè)密碼文件副本，修改pfile，添加如下內(nèi)容：

圖2 異地容災(zāi)架構(gòu)圖

2.2 備庫(kù)配置

連接異地備用服務(wù)器，創(chuàng)建和主庫(kù)相同的目錄結(jié)構(gòu)，磁盤的盤符最好和主庫(kù)保持一致。接著創(chuàng)建實(shí)例，oradim-new-sid orcl，配置環(huán)境變量，并連接到該空閑實(shí)例?？截愔鲙?kù)的密碼文件副本到相應(yīng)目錄，創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容僅包含DB_NAME的pfile文件，利用該pfile啟動(dòng)備庫(kù)到nomount狀態(tài)。在備庫(kù)上添加備用重做日志文件，需要注意的是，這里主庫(kù)有3個(gè)ORL組，每個(gè)50MB，所以，我們?cè)趥鋷?kù)上創(chuàng)建4個(gè)大小為50MB的SRL組，額外的重做日志作為一個(gè)緩沖區(qū)，提高處理大量事務(wù)的能力。

2.3 配置主庫(kù)和備庫(kù)的TNS和靜態(tài)監(jiān)聽器

在主庫(kù)和備庫(kù)配置雙方的TNS解析和靜態(tài)監(jiān)聽器，配置完監(jiān)聽后需要重啟或重加載監(jiān)聽器。

2.4 利用RMAN（recoverym anager）復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)

10g版本以前是通過冷備份將主庫(kù)拷貝到備庫(kù)[6]，或者通過RMAN先行在主庫(kù)上備份數(shù)據(jù)庫(kù)，然后拷貝到備庫(kù)，再行導(dǎo)入備用數(shù)據(jù)庫(kù)[7]，操作比較繁瑣，而且需要占用比較大的臨時(shí)存儲(chǔ)空間。11g版本以后，可以利用RMAN直接復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)，我院采用復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)的方式進(jìn)行。代碼如下：

2.5 連接備庫(kù)，創(chuàng)建參數(shù)文件

連接備庫(kù)，創(chuàng)建pfile，在pfile中添加參數(shù)信息，參照主庫(kù)新加參數(shù)。停止備庫(kù)，利用修改過的pfile啟動(dòng)備庫(kù)到mount狀態(tài)，創(chuàng)建spfile。

2.6 在備用數(shù)據(jù)庫(kù)上啟動(dòng)應(yīng)用進(jìn)程

在備用數(shù)據(jù)庫(kù)上啟動(dòng)應(yīng)用進(jìn)程的代碼如下：ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT；

3 物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 高可用性與可靠性齊驅(qū)并駕

Data Guard實(shí)現(xiàn)了主備庫(kù)之間角色的輕松轉(zhuǎn)換，最小化主庫(kù)的停機(jī)時(shí)間，可以使終端用戶在幾分鐘而不是幾天或幾周內(nèi)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，具備了高可用性（與rac結(jié)合達(dá)到了最高可用體系結(jié)構(gòu)）；備庫(kù)的3種數(shù)據(jù)保護(hù)模式確保不會(huì)有（或者只有很少的）數(shù)據(jù)丟失，保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不會(huì)因硬件故障或自然災(zāi)害而丟失，具備了數(shù)據(jù)持續(xù)保護(hù)的能力，可靠性得到驗(yàn)證。

3.2 塊級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)

物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)是基于介質(zhì)的恢復(fù)，重做數(shù)據(jù)是從主數(shù)據(jù)庫(kù)接受，在備庫(kù)應(yīng)用。Oracle 11g中的新參數(shù)DB_LOST_WRITE_PROTECT提供獨(dú)特的技術(shù)防止寫丟失造成的損失，主庫(kù)存儲(chǔ)級(jí)別的物理?yè)p壞不會(huì)蔓延到備庫(kù)。同時(shí)，邏輯損壞或者用戶錯(cuò)誤引起的主數(shù)據(jù)庫(kù)破壞也能得到一定程度的保護(hù)。它不需要硬件鏡像做法的大投資，提供了遠(yuǎn)程磁盤鏡像技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的功能，特別是在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)備份過程中，DataGuard的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3.3 解放部分系統(tǒng)資源

物理備用數(shù)據(jù)庫(kù)以只讀方式打開后可以進(jìn)行報(bào)表生成和查詢等工作，如果配合快照備用數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以進(jìn)行程序開發(fā)測(cè)試等工作，由此減少了數(shù)據(jù)庫(kù)的工作量，節(jié)約了主數(shù)據(jù)庫(kù)的CPU和I/O等寶貴資源。

4 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)院信息中心數(shù)據(jù)庫(kù)連續(xù)性服務(wù)一直是醫(yī)療信息界探討的熱點(diǎn)，異地容災(zāi)項(xiàng)目的搭建除了防災(zāi)減災(zāi)外，還是不間斷提供服務(wù)的一個(gè)保障。DataGuard作為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)本身的一組部件，實(shí)現(xiàn)了異地的應(yīng)用級(jí)容災(zāi)，很好地滿足了數(shù)據(jù)庫(kù)異地容災(zāi)的需求。隨著IT的發(fā)展，市場(chǎng)上涌現(xiàn)了眾多優(yōu)秀的異地容災(zāi)產(chǎn)品，如 EMC-VPLEX、symantec BT、IBM Tivoli Storage Manager、Oracle GoldenGate等。作為醫(yī)院方，結(jié)合各產(chǎn)品的特點(diǎn)和醫(yī)院自身的實(shí)際情況（經(jīng)濟(jì)實(shí)力、人員配備、技術(shù)等），選擇恰當(dāng)?shù)娜轂?zāi)產(chǎn)品可以事半功倍。我院作為南京一家市屬醫(yī)院，正由?？葡蚓C合轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較薄弱，選擇Oracle Data Guard既滿足了醫(yī)院數(shù)據(jù)高可用和可靠的雙重需求，又為醫(yī)院節(jié)約了成本，最終提升了醫(yī)院的信息化服務(wù)水平。

[1] 黃志中，王占明.醫(yī)院信息系統(tǒng)容災(zāi)技術(shù)淺談[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30（6）：48-50.

[2] 杜戰(zhàn)偉，黃志中，鄭萬松.Oracle RAC環(huán)境下建立DATAGUARD的研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（10）：71-73.

[3] 劉炳林.構(gòu)建最高可用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出社，2012：395-401.

[4] Jesse S，Vongray B，Burton B.Oracle Database11gR2 高可用性：使用Grid Infrastructure、RAC和DataGuard最大限度提高可用性[M].張慧穎，李波，譯.2版.北京：清華大學(xué)出版社，2012：228-231.

[5] 曹文琴，朱海燕，劉映球.基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)容災(zāi)技術(shù)的研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2012，34（11）：63-64.

[6] 彭紅波，韓晟，蔡宏偉，等.DataGuard在“軍字一號(hào)”系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2012，27（3）：43-45.

[7] 徐正雄，王玲，可向民，等.利用RMAN創(chuàng)建“軍衛(wèi)一號(hào)”O(jiān)racl Dataguard 數(shù)據(jù)庫(kù)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（6）：45-47.