Oracle數據庫高可用性研究與分析

袁勇 池興穎 孫小林

摘要：文章從數據庫高可用的角度出發(fā)，首先，對高可用的概念及原理進行說明；其次，以Oracle數據庫為研究對象，分別對Oracle數據庫高可用的幾種實現方法進行原理性的說明，并對實現方法從目的、實現方式、跨平臺性等方面進行比較，以供數據庫管理人員參考。

關鍵詞：Oracle；高可用；數據庫

信息技術的飛速發(fā)展，使得應用系統(tǒng)也相應增加，而應用系統(tǒng)只是外殼，關鍵還得依賴后端的數據庫系統(tǒng)。因此，數據庫系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高可用性給用戶帶來的體驗也就更加明顯。本文先對高可用性的原理進行了介紹，然后針對Oracle數據庫高可用的實現方式進行詳細介紹，并對幾種高可用方式從多角度進行比較分析，以供相關技術人員參考。

1 高可用性原理

高可用是一種系統(tǒng)，經過專門的設計，能夠減少系統(tǒng)停機的時間，保證其服務的高度可用性；同時，可以盡可能縮短因日常維護、突發(fā)情況所導致的停機時間。一般來說，實現高可用主要通過以下3種方式[1]。

1.1 雙機熱備方式

工作原理：其中一臺主機處于工作狀態(tài)，備用機則處于監(jiān)控準備狀態(tài)。當工作主機發(fā)生宕機時，備用機完成工作接管，等待主機維護修復并恢復正常后，根據使用者設定的切換方式將服務又切到主機上，而數據的完整性、一致性等則通過共享存儲的方式來解決。但是，備用機多數時間處于不工作狀態(tài)，存在資源浪費的現象。

1.2 雙機雙工方式

工作原理：兩臺主機同時并行地運行各自的服務，并且互相對對方的運行情況隨時進行監(jiān)測。當其中的一臺主機發(fā)生故障時，另一臺主機隨即接管故障機上的服務工作，保證工作質量，這就要求兩臺主機本身要有一定的性能冗余，保證在另一臺主機發(fā)生故障時，能夠承擔起兩臺機器的作業(yè)，應用系統(tǒng)的數據則都存放在共享存儲中。

1.3 集群系統(tǒng)方式

工作原理：集群系統(tǒng)中多臺主機并行工作，當集群中某個主機發(fā)生故障時，則系統(tǒng)中其他主機接管該主機上的作業(yè)。待故障機恢復正常后，集群系統(tǒng)又會給它分配新的工作任務。

2 Oracle高可用的幾種實現方式及對比分析

2.1 Oracle RAC 方式

Oracle RAC，即Oracle真正應用集群。Oracle RAC源于其早期版本的OPS，到9i時更名為實時應用集群（RealApplication Clusters，RAC），是Oracle公司實現高可用和負載均衡的核心技術。RAC系統(tǒng)一般是由兩臺或更多的具有相同結構的計算機和共享存儲組成，它可以支持7X24小時在線的應用系統(tǒng)，并能提供強大的數據處理、高可用的訪問能力。Oracle還內置了存儲管理軟件和集群軟件，這樣就降低了成本。到最新的Oracle 12C中，更是引入了可插拔數據庫等新特性，更好地保障了高可用性和性能擴展。

在具體實施過程中，可以使用兩臺服務器或者多臺服務器，以及存儲陣列來構建RAC平臺，從而保障應用集群系統(tǒng)的高可用性[2]。

2.2 Oracle DataGuard方式

DataGuard是通過建立一個Primary和Standby組來確立其參照關系。Standby—旦創(chuàng)建，DataGuard就會通過將主數據庫的redo日志傳遞給Standby數據庫，然后在Standby中應用日志信息實現數據庫的同步。

Standby有分兩種實現方式：物理Standby和邏輯Standby。物理Standby提供與主數據庫完全一樣的拷貝，數據庫SCHEMA，包括索引都是一樣的。它是直接應用redo日志實現同步的。在邏輯Standby中，邏輯信息是相同的，但物理組織、數據結構可以不相同，它跟主庫保持同步的方法是將接收的REDO轉換成對應的SQL語句，之后在Standby上執(zhí)行SQL語句[3]。

2.3 Oracle MAA方式

Oracle的MAA并不是一套全新的技術，它是將以前分散的技術打包成一個整體，是RAC與DataGuard的融合。MAA的組建包括了以下內容：RMAN，ASM，Oracle Stream，Oracle DataGuard，Oracle RAC，Oracle Flashback[4]。

（l）RMAN：Oracle的備份恢復工具。（2）ASM：AutoStorage Management，自動存儲管理技術，此功能提供了卷管理，集群文件特征，能夠在軟件層面提供數據冗余能力，避免單點故障。（3）Oracle Stream：Stream也是從Oracle 10之后開始擁有的新特征，這種技術同Data guard—樣，都是建立在對聯(lián)機日志、歸檔日志的提取和應用的基礎上。（4）Oracle DataGuard：這個技術也是利用了聯(lián)機日志和歸檔日志的傳遞應用來實現數據的完全冗余，從性價比來說，是最經濟的高可用方案。（5）RAC：Real Application Cluster，真正實用集群技術，RAC不能解決存儲的單點故障，一般情況下實施RAC需要和其他高可用技術一同使用。（6）OracleFlashback：閃回技術，把數據庫回滾到之前的某個狀態(tài)。

2.4 Oracle Streams方式

Stream是Oracle高級隊列（Oracle Advanced Queue，OAQ）技術的擴展應用，其原理就是不斷地收集事件，并把收集的事件保存到隊列中，按隊列順序發(fā)布給相應的訂閱者。從DBA管理的角度來說，就是對數據庫Redo日志進行捕獲，之后把捕捉到的Redo日志通過網絡傳播到相應的數據庫，而收到日志的數據庫通過應用日志，進而達到復制變化的作用。

在Stream環(huán)境中，進行數據復制的起點數據庫，我們稱為源數據庫；復制到的終點數據庫則叫作目標數據庫。在源和目標數據庫上都要創(chuàng)建隊列，發(fā)送隊列建在源數據庫上，接收隊創(chuàng)建在目標數據庫上，對數據庫的一切操作均被記錄在日志信息當中。完成Stream環(huán)境搭建，在源數據庫上會產

生一個捕獲進程，該進程利用Logminer技術從日志中提取相應的DDL，DML語句，這些語句叫作邏輯變更記錄，一個邏輯變更記錄對應著一個行變更。這些變更記錄被系統(tǒng)保存到源數據庫的發(fā)送隊列中，然后通過傳播進程把這些記錄完整地發(fā)送到目標數據庫隊列當中。目標數據庫通過一個專門的應用進程，從隊列中取出邏輯變更記錄的數據，在本地數據庫中應用，從而實現數據的同步。

2.5 對比分析

針對Oracle數據庫實現高可用的幾種方式，從主要目的、同步方向、數據粒度以及異庫同步等角度，對其進行對比，具體如表1所示。

3 結語

本文首先對高可用的原理進行簡要介紹，實現高可用的方式通常是主從、雙工以及集群模式。然后，針對Oracle數據庫實現高可用的幾種方式進行原理性的介紹，從RAC，DataGuard再到它們的完美結合MAA，以及Streams復制方式，并對RAC，DataGuard，Streams復制從主要目的、同步方向、讀寫方式、異構平臺支持情況等方面進行對比，以供Oracle數據庫系統(tǒng)相關從業(yè)技術人員在進行高可用平臺搭建時參考。

[參考文獻]

[1]賽義德，塔里克，瑞亞吉，等.深入理解Oracle RAC 12C[M].趙燚，梁濤，程飛，等，譯北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[2]袁勇，袁光靈，孫小林.Oracle RAC集群性能優(yōu)化策略分析[J].無線互聯(lián)科技，2017（22）： 108-109.

[3]劉炳林.構建最高可用Oracle數據庫系統(tǒng)Oracle llgR2 RAC管理、維護與性能優(yōu)化[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[4]高斌.Oracle RAC核心技術詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.