Oracle?Data Guard與GoldenGate技術(shù)分析對比

魏萬瓊 趙旭 王亦然

摘要：隨著財務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的使用時間增長，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量也會增加，數(shù)據(jù)量越大也意味著數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)所需要的成本就越高，不僅是備份所需時間越來越長，恢復(fù)數(shù)據(jù)所需時間也隨之增長；當(dāng)數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不可修復(fù)的時候，容災(zāi)遠(yuǎn)比備份更能快速有效的恢復(fù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)；在實際的使用過程中，我們也可以把容災(zāi)當(dāng)做是一個活動的備份來使用，主要介紹了Oracle Data Guard和GoldenGate。

關(guān)鍵詞：Oracle Data Guard；GoldenGate；Redo Log；Archive Log；Standby Redo Log

一、前言

財務(wù)系統(tǒng)作為企業(yè)關(guān)鍵信息系統(tǒng)，財務(wù)數(shù)據(jù)的保護(hù)顯得尤為重要。Data Guard和GoldenGate都是數(shù)據(jù)庫的容災(zāi)工具，我們在做容災(zāi)工具選型時，使用哪一個容災(zāi)工具更好，就需要清楚Data Guard和GoldenGate的工作方式，從需求去思考選擇哪一款容災(zāi)工具更適合業(yè)務(wù)架構(gòu)。

二、日志文件

Oracle Data Guard和GoldenGate實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步都與數(shù)據(jù)庫的日志文件密不可分，因此要先了解Redo Log和Archive Log，明白他們是如何使數(shù)據(jù)同步的，才能做出合適的選擇。

（一） Redo Log

Redo Log也稱為重做日志或者聯(lián)機(jī)重做日志，重做日志由兩個或多個重做日志文件組成，這些文件存儲了數(shù)據(jù)庫運行期間的所有操作，記錄了數(shù)據(jù)庫更新信息，每個Oracle數(shù)據(jù)庫實例都有一個正在處于使用中的重做日志，也是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)恢復(fù)的關(guān)鍵，更能在數(shù)據(jù)庫實例發(fā)生故障時保護(hù)數(shù)據(jù)。

（二） Archive Log

Archive Log也可以稱為歸檔日志或者歸檔重做日志，官方解釋是將已經(jīng)寫滿的重做日志保存到一個或多個離線日志文件，統(tǒng)稱為歸檔日志，相當(dāng)于重做日志文件的一個離線備份。只有數(shù)據(jù)庫處于歸檔模式下才會產(chǎn)生歸檔日志文件，歸檔日志的主要價值是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)[1]。

“圖1 重做日志與歸檔日志實際參考”中顯示了重做日志文件的SEQUENCE對應(yīng)了當(dāng)前已經(jīng)歸檔的文件編號，v$log視圖中SEQUENCE的9、10都已經(jīng)歸檔并可以查看到，11代表著重做日志正在記錄當(dāng)前數(shù)據(jù)庫所有更改操作。

“圖2日志歸檔后的實際參考”，說明當(dāng)一個重做日志已經(jīng)被寫滿或者手動切換日志后，都會生產(chǎn)一個歸檔日志。

（三） Standby Redo Log

備用重做日志用于Data Guard中，備用重做日志相當(dāng)于重做日志的一個在線備份，在Data Guard最高性能模式中推薦使用備用重做日志。官方建議，創(chuàng)建的備用重做日志組最好比重做日志組多一組，這樣備份數(shù)據(jù)庫始終有一個日志處于ACTIVE狀態(tài)。

三、Data Guard

（一） Data Guard簡介

Oracle Data Guard是當(dāng)前Oracle數(shù)據(jù)庫容災(zāi)最有效的解決方案，用于保護(hù)數(shù)據(jù)庫的高可用性、數(shù)據(jù)保護(hù)和災(zāi)難恢復(fù)。提供了一整套服務(wù)，來用于創(chuàng)建、維護(hù)、管理和監(jiān)控一個或多個備用數(shù)據(jù)庫。它將這些備用數(shù)據(jù)庫作為主數(shù)據(jù)庫的副本進(jìn)行維護(hù)，防止主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)損壞。如果主數(shù)據(jù)庫不可用，它就可以將任何一個備用數(shù)據(jù)庫切換為主數(shù)據(jù)庫，最大限度地減少停機(jī)時間；Data Guard一旦創(chuàng)建便會自動維護(hù)每個備用數(shù)據(jù)庫。

（二） Data Guard備用數(shù)據(jù)庫的三種類型

1. 物理備用數(shù)據(jù)庫

物理備用數(shù)據(jù)庫（Physical standby database），提供物理結(jié)構(gòu)上與主數(shù)據(jù)庫相同的備用數(shù)據(jù)庫，相當(dāng)于主數(shù)據(jù)庫的副本或者是一個主數(shù)據(jù)庫的克隆，與主數(shù)據(jù)保持完全相同。物理備用數(shù)據(jù)庫通過重做日志應(yīng)用技術(shù)與主數(shù)據(jù)保持一致，重做日志應(yīng)用技術(shù)將從主數(shù)據(jù)庫接收到的重做日志數(shù)據(jù)應(yīng)用到物理備用數(shù)據(jù)庫中。

物理備用數(shù)據(jù)庫在“READ ONLY”和“MOUNTED”狀態(tài)時都接收和應(yīng)用重做日志的數(shù)據(jù)。

2. 邏輯備用數(shù)據(jù)庫

邏輯備用數(shù)據(jù)庫（Logical standby database），與主數(shù)據(jù)庫相同的邏輯數(shù)據(jù)信息。邏輯備庫是通過 SQL的應(yīng)用與主庫保持同步，將從主庫接收到的重做日志里的數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為SQL語句，然后在備用數(shù)據(jù)庫上執(zhí)行這些SQL語句[2]。

使用邏輯備用數(shù)據(jù)庫，還可以接近于不停機(jī)的升級 Oracle 數(shù)據(jù)庫。因此，邏輯備用數(shù)據(jù)庫也可以同時用于數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)庫升級。

3. 快照備用數(shù)據(jù)庫

快照備用數(shù)據(jù)庫（Snapshot Standby Database）是完全可以更新數(shù)據(jù)的備用數(shù)據(jù)庫，也就是說快照備用數(shù)據(jù)庫可對外提供讀寫功能。

快照備用數(shù)據(jù)庫也可以正常從主數(shù)據(jù)庫接收和歸檔重做日志數(shù)據(jù)。與物理或邏輯備用數(shù)據(jù)庫不同的是，在關(guān)閉使用快照備用數(shù)據(jù)庫所做的任何數(shù)據(jù)更新之前，是不會應(yīng)用接收到的重做日志數(shù)據(jù)。直到快照備用數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換回物理備用數(shù)據(jù)庫之后，才會應(yīng)用接收到的重做日志數(shù)據(jù)[3]。

快照備用數(shù)據(jù)庫適用于對主數(shù)據(jù)庫有需求，但又不想在主數(shù)據(jù)庫上發(fā)生任何更改的時候，將物理備用數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為快照備用數(shù)據(jù)庫后，可以臨時將備用數(shù)據(jù)庫當(dāng)主數(shù)據(jù)使用。請注意，由于快照備用數(shù)據(jù)庫接收到的重做數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換回物理備用之前不會應(yīng)用，因此從主數(shù)據(jù)庫故障中恢復(fù)所需的時間與需要應(yīng)用的重做數(shù)據(jù)量成正比。

（三） Data Guard三種數(shù)據(jù)保護(hù)模式

1.最大可用性模式

在不會損害主數(shù)據(jù)庫的可用性之下提供數(shù)據(jù)保護(hù)。事務(wù)提交后，等數(shù)據(jù)寫入重做日志或歸檔日志，并將日志同步到至少一個備用數(shù)據(jù)庫后才算完成工作。如果主數(shù)據(jù)庫沒有寫入到至少一個備用數(shù)據(jù)庫，這種情況就與最高性能模式一樣來運行，從而保障主數(shù)據(jù)庫的可用性，直到它再次將重做數(shù)據(jù)寫入并同步的備用數(shù)據(jù)庫才能以最大可用性模式運行[4]。

最大可用性模式可以確保數(shù)據(jù)的零丟失，除非主數(shù)據(jù)庫和備用數(shù)據(jù)庫同時出現(xiàn)故障。

2.最高性能模式

也是Data Guard默認(rèn)保護(hù)模式。在不影響主數(shù)據(jù)庫性能的情況下提供數(shù)據(jù)保護(hù)。只要主數(shù)據(jù)庫的事務(wù)正常提交就代表事務(wù)已經(jīng)完成。主數(shù)據(jù)庫的重做日志數(shù)據(jù)也會被寫入一個或多個備用數(shù)據(jù)庫；它允許備用數(shù)據(jù)庫與主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)寫入有時間差，因此主數(shù)據(jù)庫性能不會受到備用數(shù)據(jù)庫的影響。

最高性能模式提供的數(shù)據(jù)保護(hù)低于最大可用性模式，如果主數(shù)據(jù)庫的事務(wù)及相關(guān)數(shù)據(jù)沒有發(fā)送到備庫，這些事務(wù)數(shù)據(jù)可能會被丟失，不能保證數(shù)據(jù)的零損失。

3.最大保護(hù)模式

最大保護(hù)模式可以確保在主數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。事務(wù)所需數(shù)據(jù)必須在事務(wù)提交之前同步到至少一個備用數(shù)據(jù)庫上的在線重做日志和備用重做日志。為了確保不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，如果主數(shù)據(jù)庫沒有將數(shù)據(jù)同步到至少一個備用數(shù)據(jù)庫，主數(shù)據(jù)庫將會自動關(guān)閉，不再繼續(xù)處理事務(wù)。

最大保護(hù)模式雖然可以保證備用數(shù)據(jù)庫零數(shù)據(jù)丟失，但是會影響主數(shù)據(jù)庫的可用性。

（四） Data Guard的三種服務(wù)介紹

1.重做傳輸服務(wù)

控制重做日志數(shù)據(jù)從主數(shù)據(jù)庫到一個或者多個備用數(shù)據(jù)庫的自動傳輸，管理和解決因為網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致歸檔重做日志文件中的任何間隙問題，自動檢測備用數(shù)據(jù)庫丟失或者損壞的歸檔重做日志文件，并自動從主數(shù)據(jù)庫或者另一個備用數(shù)據(jù)庫檢索替換歸檔重做日志文件。

2.申請服務(wù)

申請重做備用數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)以保持與主數(shù)據(jù)庫的事務(wù)同步。可以從歸檔的重做日志文件中應(yīng)用重做數(shù)據(jù)，或者啟用實時應(yīng)用，直接從備用重做日志文件填充它們，而不需要先在備用數(shù)據(jù)庫存檔重做數(shù)據(jù)。

3.角色轉(zhuǎn)換服務(wù)

通過數(shù)據(jù)庫切換和故障轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)主備之間的角色轉(zhuǎn)換，在主備之間角色切換后，確保數(shù)據(jù)沒有丟失；角色轉(zhuǎn)換一般用于主數(shù)據(jù)庫的計劃維護(hù)；故障轉(zhuǎn)移只有在主數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時才會執(zhí)行故障轉(zhuǎn)移，并且故障轉(zhuǎn)移會后，備用數(shù)據(jù)庫直接轉(zhuǎn)換為主數(shù)據(jù)庫。

四、GoldenGate

Oracle GoldenGate作為大多數(shù)用戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)容災(zāi)、數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)同步的首選解決方案，被Oracle公司歸到中間件產(chǎn)品中。

它提供了日志的雙向數(shù)據(jù)復(fù)制，甚至將多個主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都采集操同一個備用數(shù)據(jù)庫，用作數(shù)據(jù)存儲或者數(shù)據(jù)分析?？梢詽M足零宕機(jī)時間數(shù)據(jù)庫的升級和遷移，實現(xiàn)亞秒級近實時數(shù)據(jù)的同步。

GoldenGate的主要進(jìn)程

1.Manager進(jìn)程

控制進(jìn)程，負(fù)責(zé)啟動、監(jiān)控和維護(hù)Extract、Pump、Replicate進(jìn)程，創(chuàng)建事件、錯誤和閾值報告等。

2.Extract進(jìn)程

Extract運行在主數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)從主數(shù)據(jù)庫的重做日志和歸檔日志文件中捕獲DML或者DDL操作的數(shù)據(jù)；Extract將捕獲的數(shù)據(jù)變化轉(zhuǎn)換為一種GoldenGate專有格式的文件記錄到Trail文件中，如果數(shù)據(jù)庫某個事物并沒有提交更改，而是執(zhí)行了回滾操作，Extract在寫入Trail文件之前將丟棄該事務(wù)的操作。

3.Pump進(jìn)程

Pump進(jìn)程運行在主數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)將主數(shù)據(jù)庫的追蹤文件以數(shù)據(jù)塊形式通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送到備用數(shù)據(jù)庫，一個備用數(shù)據(jù)庫至少對應(yīng)一個Pump進(jìn)程。

Replicate進(jìn)程

Replicate進(jìn)程運行在備用數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)讀取Pump進(jìn)程發(fā)送過來的追蹤文件內(nèi)容，并將追蹤文件重構(gòu) DML 或 DDL 操作，然后應(yīng)用到備用數(shù)據(jù)庫中。

Extract和Replicate內(nèi)部都有checkpoint機(jī)制，周期性檢查記錄讀寫位置，保證進(jìn)程重啟或者系統(tǒng)宕機(jī)后，GoldenGate能夠恢復(fù)到以前狀態(tài)，保障數(shù)據(jù)不會有損失[5]。

五、Data Guard與GoldenGate區(qū)別

（一）從數(shù)據(jù)同步上分析

GoldenGate是捕獲重做日志或歸檔日志中的DML語句和DDL語句，然后再到備用數(shù)據(jù)庫執(zhí)行，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。這個就與Data Guard的邏輯備用數(shù)據(jù)庫很相似，但是，在都使用Oracle產(chǎn)品的情況下會使用Data Guard的物理備用數(shù)據(jù)庫。

Data Guard容災(zāi)主要是通過將整個重做日志或歸檔日志文件同步到物理備用數(shù)據(jù)庫，去應(yīng)用歸檔日志文件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，物理備用數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)和主數(shù)據(jù)庫的完全一致。

GoldenGate有個需要注意的地方，如果要捕獲DDL語句，就需要在主數(shù)據(jù)庫建立一個Oracle全庫級的Trigger來捕捉DDL操作到中間表，Extract去讀取中間表的DDL語句，并與DML語句根據(jù)CSN排序，通過這個方式來實現(xiàn)DDL操作的同步。

作為災(zāi)備Data Guard的穩(wěn)定性是高于GoldenGate的，如果只是實現(xiàn)容災(zāi)功能，首推Data Guard。

（二）從備用數(shù)據(jù)庫對外服務(wù)上分析

GoldenGate的備用數(shù)據(jù)庫處于OPEN WRITE狀態(tài)，能夠正常對業(yè)務(wù)系統(tǒng)和用戶提供讀寫功能，但是要實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)一致，就需要GoldenGate的雙向復(fù)制功能，主數(shù)據(jù)庫和備用數(shù)據(jù)庫雙向同步數(shù)據(jù)，不然就無法保障容災(zāi)功能。

Data Guard的備用數(shù)據(jù)庫處于MOUNTED或者OPEN WRITE狀態(tài)下都能實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，但備用數(shù)據(jù)庫只有在READ ONLY狀態(tài)時，才能對外提供短時間的查詢服務(wù)。

（三）從主備切換上分析

GoldenGate可以實現(xiàn)即時切換。

Data Guard的主備之間的角色切換。

當(dāng)出現(xiàn)意外事故，主數(shù)據(jù)庫不可恢復(fù)的情況下，GoldenGate接管時間小于Data Guard，甚至可以實現(xiàn)即時接管。

（四）從類型與版本選擇上分析

GoldenGate可以在不同類型、不同版本之間進(jìn)行數(shù)據(jù)庫復(fù)制。

Data Guard僅運行在Oracle數(shù)據(jù)庫中。

（五）從運維角度上分析

Data Guard維護(hù)簡單，一旦配置完成后就很少出現(xiàn)問題。GoldenGate就需要使用它的命令方式來檢查和維護(hù)，對管理人員也有更高的技術(shù)要求。

（六）從配置結(jié)構(gòu)上分析

GoldenGate可以實現(xiàn)一主一備、一主多備、多主一備、主備之間的雙向復(fù)制等多種結(jié)構(gòu)。Data Guard可以實現(xiàn)一主對一備或者一主對多備的結(jié)構(gòu)。

六、結(jié)語

現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)越來越多元化，數(shù)據(jù)可用范圍也越來越廣，無論是從商業(yè)價值還是研究價值，數(shù)據(jù)都很重要。那么數(shù)據(jù)的保護(hù)也就越來越重要，容災(zāi)是每個數(shù)據(jù)庫都需要考慮的保護(hù)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]戴冠平.叱咤風(fēng)云：GoldenGate企業(yè)級運維實戰(zhàn)[M].清華大學(xué)出版社，2012.

[2]Database Online Documentation Library 11g Release 2 （11.2）之Data Guard Concepts and Administration

[3]Database Online Documentation Library 11g Release 2 （11.2）之Data Guard Broker

[4]Database Online Documentation Library 11g Release 2 （11.2）之Database Administrator's Guide

[5]GoldenGate Administering Oracle GoldenGate for Windows and UNIX

（作者單位：魏萬瓊、王亦然，中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院計算機(jī)技術(shù)研究所、中國石油天然氣集團(tuán)有限公司物聯(lián)網(wǎng)重點實驗室； 趙旭，中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院計劃財務(wù)處）