基于Oracle GoldenGate和Cloud Data Replication的災(zāi)備解決方案研究

文 | 中國民航信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司 劉建輝 郝立平 陳本錫 修姍姍

一、引言

隨著信息時代的到來，企業(yè)信息化發(fā)展越來越快，導(dǎo)致積累的數(shù)據(jù)越來越多，這些數(shù)據(jù)對于企業(yè)來說是非常寶貴的資源，尤其對數(shù)據(jù)信息依賴程度很高的行業(yè)更是如此。要保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定而且持續(xù)的運行，就要保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可用性。數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)安全最基礎(chǔ)的保障，它幾乎是任何信息化系統(tǒng)中必需的組成部分，意外斷電、系統(tǒng)崩潰、操作失誤、硬件損壞都可能造成數(shù)據(jù)庫文件的破壞或丟失，而這些文件往往包含著珍貴數(shù)據(jù)，一般的數(shù)據(jù)庫自身帶有一些備份機制，可以形成本地備份避免一些數(shù)據(jù)丟失。但是對于重大自然災(zāi)害(火災(zāi)、洪水、地震、颶風、龍卷風、臺風等)對數(shù)據(jù)安全帶來的威脅，有可能是導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心機房損毀。如果這樣的災(zāi)難發(fā)生，不管在本地采用什么樣的安全措施，都有可能造成很大的損失。在這種情況下，如果本地數(shù)據(jù)損毀，數(shù)據(jù)沒有異地備份，對數(shù)據(jù)的保存可以說是一個致命的打擊。

在異地數(shù)據(jù)備份即在異地建立一套完整的、與本地數(shù)據(jù)系統(tǒng)相當?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)，當出現(xiàn)災(zāi)難時，遠程應(yīng)用系統(tǒng)將迅速接管或承擔本地應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運行而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。同時，在實現(xiàn)上述需求的同時保障RPO最小，即當災(zāi)難發(fā)生時丟失的數(shù)據(jù)最少，對于企業(yè)來說損失將會最低。所以需要數(shù)據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)可以實現(xiàn)異地數(shù)據(jù)災(zāi)備，同時保障RPO最小。

本文研究基于Oracle RAC、Oracle GoldenGate(以下簡稱OGG)軟件和Cloud Data Replication(以下簡稱CDR)軟件的本地高可用、異地實時備份的解決方案架構(gòu)實現(xiàn)。

圖1 Cloud Data Replication平臺架構(gòu)

二、軟件介紹

（一） Oracle GoldenGate

1.簡介

Oracle GoIdenGate(以下簡稱OGG)軟件是一種基于日志的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)復(fù)制備份軟件，它通過解析源數(shù)據(jù)庫在線日志或歸檔日志來獲得數(shù)據(jù)的增量變化，再將這些變化應(yīng)用到目標數(shù)據(jù)庫， 從而實現(xiàn)源數(shù)據(jù)庫與目標數(shù)據(jù)庫同步。OGG可以在異構(gòu)的IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(幾乎包括所有常用OS平臺和數(shù)據(jù)庫平臺)之間實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)亞秒級的實時復(fù)制， 從而可以在應(yīng)急系統(tǒng)、在線報表、實時數(shù)據(jù)倉庫供應(yīng)、交易跟蹤、數(shù)據(jù)同步、集中／分發(fā)、容災(zāi)、數(shù)據(jù)庫升級和移植、雙業(yè)務(wù)中心等多個場景下應(yīng)用， 同時它可以實現(xiàn)一對一、廣播(一對多)、聚合(多對一、雙向、點對點、級聯(lián)等多種靈活的拓撲結(jié)構(gòu)。

2.技術(shù)原理

OGG通過Capture進程實時讀取日志信息，捕捉增量數(shù)據(jù)寫到本地Trail File中，通過Pump進程將本地Trail File推送到遠程目標服務(wù)器，遠程服務(wù)器通過Delivery進程解析Trail File文件，形成標準SQL語句，將數(shù)據(jù)投遞到目標數(shù)據(jù)庫。

3.關(guān)鍵特性

實時-亞秒級處理大量數(shù)據(jù)；

異構(gòu)-不同數(shù)據(jù)庫和平臺之間捕獲和交付(Capture& delivery)；

事務(wù)完整性-事務(wù)數(shù)據(jù)保持可靠和參照完整性。

（二）Oracle RAC

Oracle RAC(Oracle Real Application Cluster)即Oracle真正應(yīng)用集群。它是由若干個物理計算機組成，每個叫作一個節(jié)點，這些節(jié)點間通過私有網(wǎng)絡(luò)連接。各個節(jié)點通過HBA卡或光纖線連接到共享存儲上，形成“shared—disk”的體系結(jié)構(gòu)模式。RAC的共享磁盤結(jié)構(gòu)模式不但有著更高的可用性，同時也擁有更佳的易擴展性。

（三）Cloud Data Replication

1.簡介

Cloud Data Replication是一個集解決方案管理、配置、監(jiān)控、告警的集中管理平臺，圖形化集中管理配置服務(wù)器及災(zāi)備場景，實時的監(jiān)控告警機制協(xié)助關(guān)鍵系統(tǒng)保持 24＊7 小時運作，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)持續(xù)可用的要求。

雙硫-烯的光引發(fā)反應(yīng) ······························劉光耀 苗 苗 安澤勝 (1,83)

2.技術(shù)原理

Cloud Data Replication采用工業(yè)標準的技術(shù)以及開源技術(shù)開發(fā)的一套高性能和輕量級的Web架構(gòu)，CDR通過API與OGG進行底層通訊，可以快速的獲取OGG信息，通過與數(shù)據(jù)庫交互，獲取數(shù)據(jù)庫信息，實現(xiàn)對整個鏈路場景的管理監(jiān)控。

平臺包含以下功能組件：

CDR Agent：Agent組件有兩種模式，一種模式是管理服務(wù)器通過定時器的方式主動發(fā)消息給GoldenGate來獲取GoldenGate的進程信息、檢查點信息、狀態(tài)信息、延遲信息和統(tǒng)計信息以及配置信息等等。另外一種模式就是Agent部署在GoldenGate服務(wù)器端，Agent在收集GoldenGate信息以后，會把這些消息發(fā)給管理服務(wù)器。比如GoldenGate的安裝部署、進程監(jiān)控、事務(wù)級監(jiān)控（心跳表功能）、統(tǒng)計信息等定時任務(wù)都是通過Agent來完成的。

Administration Server：管理服務(wù)器主要是完成GoldenGate自動安裝部署、數(shù)據(jù)庫相關(guān)環(huán)境配置、解決方案的應(yīng)用場景配置、相關(guān)進程監(jiān)控、檢查點信息管理、事務(wù)級監(jiān)控、延遲監(jiān)控、告警管理、用戶管理、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)管理、GoldenGate進程配置、數(shù)據(jù)驗證功能等等。管理服務(wù)器會記錄所有相關(guān)的GoldenGate歷史進程信息和參數(shù)信息以保證出現(xiàn)故障可以找到恢復(fù)點。

MySQL資料庫：資料庫主要是保存用戶權(quán)限信息、服務(wù)器配置信息、GoldenGate進程信息、配置信息、日志錯誤信息、延遲監(jiān)控信息、統(tǒng)計信息、檢查點信息以及應(yīng)用場景信息，通過這些信息用戶可以建立完善的運維體系和應(yīng)用場景管理。

3.關(guān)鍵特性

CDR提供了一個實時地基于日志捕獲變化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)復(fù)制平臺。這個平臺可以大規(guī)模地部署和實施異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺之間的數(shù)據(jù)捕獲、路由、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)應(yīng)用復(fù)制。利用這個平臺客戶可以實現(xiàn)真正業(yè)務(wù)連續(xù)性和實時地集成數(shù)據(jù)以便快速、容易地訪問正確的和實時的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。解決方案有以下關(guān)鍵特性：

自動化-從安裝到配置，一鍵化、自動化部署；

流程化-解決方案流程化顯示，清晰拓撲架構(gòu)；

精細化-進程級、事務(wù)級監(jiān)控精細化監(jiān)控信息；

快速化-實時監(jiān)控，及時告警，快速定位解決問題 ；

可驗證-驗證源端和目標端的表結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)量差異性，保障備份隨時可用；

擴展性-采用模塊化可擴展架構(gòu)設(shè)計，基于標準的Web的API以及開源技術(shù)實現(xiàn)，并采用插件技術(shù)，具有很好的兼容性及可擴展性。

圖2 數(shù)據(jù)一致性驗證解決方案

三、雙活業(yè)務(wù)中心架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

（一）架構(gòu)設(shè)計

生產(chǎn)端與災(zāi)備端數(shù)據(jù)庫采用Oracle RAC雙實例單數(shù)據(jù)庫的共享存儲體系結(jié)構(gòu)，利用OGG建立雙向復(fù)制鏈路，將生產(chǎn)端增量數(shù)據(jù)實時同步到災(zāi)備端，利用CDR實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫及OGG復(fù)制鏈路場景，當有異常發(fā)生及時監(jiān)控告警，保障RPO最小。

（二）解決方案特點

1.高可用保障業(yè)務(wù)連續(xù)性

采用Oracle RAC雙實例ACFS（ASM Cluster File Systems ）自動存儲管理文件系統(tǒng)，OGG安裝在ACFS上，所以當當前節(jié)點發(fā)生故障時，配置應(yīng)用自動漂移到另一節(jié)點IP，并在另一節(jié)點拉起OGG，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性，并且數(shù)據(jù)復(fù)制鏈路不停。

當生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心癱瘓，由于OGG實時將生產(chǎn)數(shù)據(jù)同步到災(zāi)備端，所以應(yīng)用可以switchover到災(zāi)備端，原災(zāi)備中心變?yōu)樯a(chǎn)中心，此時反向鏈路數(shù)據(jù)同步起作用，由于原生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心癱瘓，數(shù)據(jù)無法投遞，OGG會將當前生產(chǎn)中心的增量數(shù)據(jù)抽取到本地，當數(shù)據(jù)中心故障修復(fù)后，將累積的數(shù)據(jù)投遞到數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)零丟失。

2.數(shù)據(jù)驗證保障數(shù)據(jù)一致性

Cloud Data Replication提供一種高速、低影響的數(shù)據(jù)驗證解決方案，可以在無需中斷正在進行的業(yè)務(wù)流程的情況下，進行驗證數(shù)據(jù)庫之間表數(shù)量差異、表結(jié)構(gòu)差異、表數(shù)據(jù)量差異以及數(shù)據(jù)庫之間的RPO，并報告數(shù)據(jù)庫之間的差異。使用這個應(yīng)用程序，企業(yè)可以最大限度地減少人為錯誤的影響，并快速解決潛在問題，保證主庫與備庫的數(shù)據(jù)一致性。

四、結(jié)語

本文研究了基于Oracle GoldenGate和Cloud Data Replication結(jié)合實現(xiàn)的災(zāi)備解決方案，通過Oracle GoldenGate實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)同步，基于Cloud Data Replication實現(xiàn)監(jiān)控管理、實時告警、數(shù)據(jù)驗證，通過此方案既可以保證數(shù)據(jù)同步的時效性，又可以保證數(shù)據(jù)同步問題的及時發(fā)現(xiàn)處理，降低RPO指標，具有較高的實用價值。