適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle數(shù)據(jù)庫方案

李海浩

（中國人民解放軍91413 部隊，河北 秦皇島 066000）

0 引言

隨著船舶設(shè)備軟件的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為其組織和管理數(shù)據(jù)的必需成員。由于Oracle 數(shù)據(jù)庫相對其他數(shù)據(jù)庫顯現(xiàn)出穩(wěn)定性好、安全性高、數(shù)據(jù)處理性能強等優(yōu)點，逐漸成為船舶設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的首選。Oracle 數(shù)據(jù)庫高可用方案往往需要資深的數(shù)據(jù)庫管理工程師的配合與維護，而船舶設(shè)備軟件的操作船員無法實現(xiàn)相關(guān)維護。根據(jù)Oracle 數(shù)據(jù)庫的高可用方案的功能與使用方法，結(jié)合船舶設(shè)備的使用特性，提出了一套適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle 數(shù)據(jù)庫方案，對船舶設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

1 Oracle 高可用方案概述

高可用性有兩種不同的含義，在廣義環(huán)境中是指整個系統(tǒng)的高可用性，在狹義方面一般指主機、服務(wù)的冗余。高可用性不僅包含了系統(tǒng)本身故障、應(yīng)用層的故障、網(wǎng)絡(luò)故障、人為操作的錯誤等，還包含數(shù)據(jù)的冗余、容災及計劃的維護時間等。

1.1 Oracle RAC

RAC 通過不同的節(jié)點使用一個或多個Oracle 實例與一個數(shù)據(jù)庫連接，該數(shù)據(jù)庫存放于多個節(jié)點的公用存儲上，通過高速緩存合并技術(shù)使得集群中的每個節(jié)點都可以通過高速集群互聯(lián)高效的同步其內(nèi)存高速緩存，從而最大限度的降低磁盤IO，并自動并行處理及均勻分布負載，當其中一個節(jié)點發(fā)生故障時，可以自動容錯和恢復能力來實現(xiàn)節(jié)點的故障切換，從而保證數(shù)據(jù)庫長時間的高效可用。

1.2 Oracle Data Guard

Data Guard 一般包括兩套數(shù)據(jù)庫環(huán)境，一臺主要數(shù)據(jù)庫，一臺備用數(shù)據(jù)庫，與RAC 不同的是只有一個節(jié)點處于活動狀態(tài)，所有應(yīng)用都連接到主服務(wù)器上，只有當主服務(wù)器發(fā)生故障才考慮切換到備用服務(wù)器。Oracle Data Guard 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫主機及存儲的完全冗余保護，該冗余甚至可以跨地域做成容災保護，是Oracle 主推的容災產(chǎn)品。在這種模式下，主數(shù)據(jù)庫必須運行在歸檔模式下，以保證備用節(jié)點的數(shù)據(jù)一致性，因此該特性并不適合數(shù)據(jù)倉庫。

2 適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle 數(shù)據(jù)泵方案

Oracle 數(shù)據(jù)泵方案利用Oracle 數(shù)據(jù)泵技術(shù)，結(jié)合操作系統(tǒng)腳本與計劃任務(wù)，搭建一套適用于船舶設(shè)備軟件使用環(huán)境的數(shù)據(jù)庫方案。該方案以O(shè)racle 10g 數(shù)據(jù)庫與Solaris 10 操作系統(tǒng)為例進行數(shù)據(jù)泵的搭建。

2.1 Oracle 數(shù)據(jù)泵技術(shù)介紹

Oracle 10g 的數(shù)據(jù)泵技術(shù)能夠幫助用戶將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)快速移動到另一個Oracle 數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)泵導出是使用EXPDP 工具將數(shù)據(jù)庫對象的數(shù)據(jù)或元數(shù)據(jù)導出到轉(zhuǎn)儲文件中；數(shù)據(jù)泵導入是使用IMPDP 工具將轉(zhuǎn)儲文件中的數(shù)據(jù)或元數(shù)據(jù)導入到Oracle 數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)泵導入導出可以再數(shù)據(jù)庫用戶之間、數(shù)據(jù)庫之間進行數(shù)據(jù)的移動。

2.2 數(shù)據(jù)泵方案

使用兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，分別安裝Oracle 10g 數(shù)據(jù)庫，每臺服務(wù)器擁有獨立的存儲，一臺高配置的服務(wù)器作為主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另外一臺作為備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

數(shù)據(jù)泵方案的基本內(nèi)容如下：

（1）將主數(shù)據(jù)庫導入到備用數(shù)據(jù)庫的命令形成腳本，在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)通過計劃任務(wù)定期運行，而不需要對主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行任何配置；

（2）在完成主數(shù)據(jù)庫導入到備用數(shù)據(jù)庫操作后，使用EXPDP 工具將備用數(shù)據(jù)庫導出到備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本地文件系統(tǒng)；

（3）每一天夜間對主數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)泵導出，導到主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本地文件系統(tǒng)，在主備數(shù)據(jù)都出現(xiàn)故障時恢復數(shù)據(jù)使用；

（4）當系統(tǒng)管理員需要對數(shù)據(jù)庫進行及時備份時，可以直接調(diào)用備份腳本；

（5）編寫主數(shù)據(jù)庫自動啟動腳本，使主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器開機后自動啟動數(shù)據(jù)庫服務(wù)，并啟動數(shù)據(jù)庫監(jiān)聽；

（6）編寫主數(shù)據(jù)庫自動關(guān)閉腳本，使主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器關(guān)機時自動關(guān)閉數(shù)據(jù)庫服務(wù)；

（7）編寫備用數(shù)據(jù)庫自動啟動腳本，使備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器開機后自動啟動數(shù)據(jù)庫服務(wù)，但不啟動備用數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序；

（8）編寫備份數(shù)據(jù)庫自動關(guān)閉腳本，是備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器關(guān)機時自動關(guān)閉數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

備用數(shù)據(jù)庫同步與備份腳本如圖1 所示：

在使用主數(shù)據(jù)庫時，主數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序處于啟動狀態(tài)。當發(fā)生故障時，關(guān)閉主數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序，啟動備用數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序，令備用數(shù)據(jù)庫對外提供服務(wù)。

上述備用數(shù)據(jù)庫從主數(shù)據(jù)庫中同步數(shù)據(jù)的腳本運行周期需要適當?shù)剡x取。不同的數(shù)據(jù)庫環(huán)境同步的時間是不相同的，從幾分鐘到幾十分鐘不等。如果在一次同步尚未結(jié)束時，又開始了另一個同步操作，雖然不會出現(xiàn)錯誤，但會出現(xiàn)排隊現(xiàn)象，主數(shù)據(jù)庫的性能也會降低。選擇同步的周期可以根據(jù)使用數(shù)據(jù)庫的頻率和新增數(shù)據(jù)的重要性來選取。

另外，數(shù)據(jù)泵方案使用的是Oracle 數(shù)據(jù)庫的邏輯備份工具，解決的是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)失效的問題，對于物理文件的恢復不具有解決能力

3 數(shù)據(jù)泵方案的測試

3.1 測試環(huán)境與工具

測試環(huán)境的主數(shù)據(jù)庫機器選擇Sun Fire V490 服務(wù)器、雙核1500MHz 的CPU、8G 內(nèi)存，備數(shù)據(jù)庫機器選擇Dell OPTIPLEX780 臺式機、2926MHz 的CPU、2G 內(nèi)存。使用Quest Spotlight On Oracle 測試工具監(jiān)視Oracle 數(shù)據(jù)庫服務(wù)性能，包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)的使用情況；Benchmark Factory 測試工具測試數(shù)據(jù)庫性能和擴展性，在非生產(chǎn)環(huán)境下模擬成千上萬用戶在實際數(shù)據(jù)庫上的事務(wù)處理。

3.2 測試內(nèi)容

（1）在備用數(shù)據(jù)庫上運行腳本，一次將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的所有對象導入備用數(shù)據(jù)庫。結(jié)果：導入成功，耗時4 分鐘。

（2）在備用數(shù)據(jù)庫上運行腳本，僅將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導入備用數(shù)據(jù)庫，導入數(shù)據(jù)量500M。結(jié)果：由于備用數(shù)據(jù)庫在做改變時不斷寫歸檔日志，當歸檔日志空間未滿時，耗時3 分鐘；當歸檔日志空間已滿時，不能完成導入。

（3）將備用數(shù)據(jù)庫改為非歸檔模式，在備用數(shù)據(jù)庫上運行腳本，僅將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導入備用數(shù)據(jù)庫，導入數(shù)據(jù)量為500M。結(jié)果：導入成功，備用數(shù)據(jù)庫在做改變時不再寫歸檔日志，耗時2 分鐘。

（4）在主數(shù)據(jù)服務(wù)器上運行腳本，將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導出到主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器文件系統(tǒng)，即生成dump 文件。結(jié)果：導出成功，耗時小于2 分鐘。

（5）聯(lián)機重做日志設(shè)置為3 組，每組3 各成員，每個成員50M。聯(lián)機重做日志在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)上設(shè)置計劃任務(wù)，每3 分鐘同步一次。結(jié)果：運行2 天后，聯(lián)機重做日志寫入出現(xiàn)故障。

（6）聯(lián)機重做日志設(shè)置為7 組，每組3個成員，每個成員200M。聯(lián)機重做日志在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)上設(shè)置計劃任務(wù)，每5 分鐘同步一次。結(jié)果：運行8×24 小時，正常運行。

3.3 測試結(jié)論

數(shù)據(jù)泵方案能夠滿足功能以及特定的性能需求，操作簡單。數(shù)據(jù)泵方案的同步過程會不斷的修改備用數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)生大量重做日志，如果重做日志的組數(shù)較少，會導致一組日志尚未寫完，又一個寫操作已經(jīng)來臨，可能導致重做日志寫失敗使重做日志損壞。因此備用數(shù)據(jù)庫要指定多組重做日志組，每組的成員不能太少，如果備用數(shù)據(jù)庫處于歸檔模式，很快歸檔空間就會裝滿導致數(shù)據(jù)庫無法啟動，因此備用數(shù)據(jù)庫處于非歸檔模式。

4 結(jié)束語

通過對Oracle 數(shù)據(jù)泵方案的測試，此方案得到了驗證。Oracle 數(shù)據(jù)泵方案能夠有效的滿足數(shù)據(jù)庫高可用性，同時兼顧方便船員的使用，充分考慮了不同的使用環(huán)境、不同使用需求，提高了設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的可用性、可維護性。此方案在應(yīng)用時，用戶應(yīng)當根據(jù)具體需求，考慮調(diào)整同步的周期、數(shù)據(jù)庫日志的配置以及對應(yīng)的備份策略等方面的問題。

［1］呂海波.Oracle 內(nèi)核技術(shù)揭密[M].機械工業(yè)出版社，2014，09:113-149.

［2］林樹澤，李淵.Oracle 數(shù)據(jù)庫進階——高可用、性能優(yōu)化和備份恢復[M].北京:清華大學出版社，2011.