Oracle 第26章：Oracle Data Guard

Oracle Data Guard 是 Oracle 数据库的一个重要特性，它提供了一种方法来维护一个或多个备用数据库，这些备用数据库可以是物理的、逻辑的或者是快照的。Data Guard 主要用于数据保护和灾难恢复，确保在主数据库发生故障时，能够快速地切换到备用数据库以继续提供服务。

数据保护与灾难恢复

Oracle Data Guard 可以帮助组织实现以下几个关键目标：

1. 高可用性：通过实时复制主数据库上的所有事务到一个或多个备用数据库，确保即使主数据库出现故障，业务也可以迅速恢复。
2. 数据保护：通过维护一个或多个最新的备用数据库副本，减少数据丢失的风险。
3. 灾难恢复：在发生灾难性事件（如自然灾害）导致主站点不可用时，可以将业务快速切换到备用站点。
4. 报告和查询卸载：在某些配置下，备用数据库可以用来执行只读查询，从而减轻主数据库的工作负担。

Data Guard 配置与管理

配置 Oracle Data Guard 涉及多个步骤，包括环境准备、配置主数据库、创建并配置备用数据库等。以下是一个简单的配置流程示例：

环境准备

• 软件安装：确保主数据库和备用数据库服务器上都安装了相同版本的 Oracle 数据库软件。
• 网络配置：确保主数据库和备用数据库之间可以相互通信。
• 存储配置：根据需求选择合适的存储解决方案，例如共享磁盘或网络文件系统。

配置主数据库

• 启用归档模式：确保主数据库运行在归档模式下，因为 Data Guard 需要归档日志来同步主数据库和备用数据库之间的数据变化。

  SQL> SHUTDOWN IMMEDIATE;
  SQL> STARTUP MOUNT;
  SQL> ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
  SQL> ALTER DATABASE OPEN;

• 设置初始化参数：

  • LOG_ARCHIVE_CONFIG：定义归档日志传输配置。
  • LOG_ARCHIVE_DEST_n：指定归档日志的目的地。
  • LOG_ARCHIVE_FORMAT：定义归档日志文件名格式。
  • FAL_SERVER 和 FAL_CLIENT：用于故障恢复和日志应用的服务名。

  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_CONFIG='DG_CONFIG=(primary,standby)';
  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_1='LOCATION=/u01/app/oracle/archivelog VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=primary';
  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=standby LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby';
  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_FORMAT='%t_%s_%r.arc' SCOPE=BOTH;
  SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_SERVER=standby;
  SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_CLIENT=primary;

• 启用强制日志模式：确保所有表空间都处于强制日志模式。

  SQL> ALTER DATABASE FORCE LOGGING;

创建并配置备用数据库

• 创建备用数据库控制文件：在主数据库上创建控制文件，并将其复制到备用数据库。

  SQL> ALTER DATABASE CREATE STANDBY CONTROLFILE AS '/path/to/standby/controlfile.ctl';

• 恢复备用数据库：使用 RMAN (Recovery Manager) 恢复备用数据库。

  $ rman TARGET /
  
  RMAN> DUPLICATE TARGET DATABASE FOR STANDBY FROM ACTIVE DATABASE DORECOVER;

• 启动备用数据库：启动备用数据库为管理状态。

  SQL> STARTUP NOMOUNT;
  SQL> ALTER DATABASE MOUNT STANDBY DATABASE;

• 配置备用数据库初始化参数：类似于主数据库的配置，但需要调整一些参数以适应备用角色。

  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_1='LOCATION=/u01/app/oracle/archivelog VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=standby';
  SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=primary LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=primary';
  SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_SERVER=primary;
  SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_CLIENT=standby;

• 启动 Redo 应用：开始在备用数据库上应用 Redo 日志。

  SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;

结合案例

假设一家银行正在使用 Oracle Data Guard 来保证其交易系统的高可用性和数据安全性。银行的主要数据中心位于北京，而备用数据中心则位于上海。当北京的数据中心因电力故障而无法访问时，可以通过快速的故障转移过程将所有操作切换到上海的数据中心，从而最小化对客户的影响。

注意事项

• 在进行任何配置之前，请确保阅读官方文档并理解所有的配置选项。
• 测试是关键：定期测试你的灾备计划以确保在实际灾难发生时能够顺利执行。
• 监控：设置适当的监控机制，以便及时发现并解决潜在的问题。

以上就是关于 Oracle Data Guard 的基本介绍及其配置管理的概述。希望这能帮助你更好地理解和利用这一强大的工具。

接下来我们将更深入地探讨 Oracle Data Guard 的高级配置和管理技巧，包括故障切换、角色转换、性能优化、监控和维护等方面。

故障切换与角色转换

故障切换 (Failover)

当主数据库发生故障且无法恢复时，需要将备用数据库提升为主数据库。这个过程称为故障切换。

1. 停止备用数据库上的 Redo 应用：

   SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE CANCEL;

2. 检查备用数据库的状态：

   SQL> SELECT DATABASE_ROLE, PROTECTION_MODE, PROTECTION_LEVEL, SWITCHOVER_STATUS FROM V$DATABASE;

3. 将备用数据库转换为主数据库：

   SQL> ALTER DATABASE ACTIVATE STANDBY DATABASE;

4. 打开新主数据库：

   SQL> ALTER DATABASE OPEN;

5. 更新应用程序连接字符串：确保所有应用程序指向新的主数据库。

角色转换 (Switchover)

角色转换是在计划内维护期间，平滑地将主数据库和备用数据库的角色互换的过程。

1. 检查主数据库的状态：

   SQL> SELECT DATABASE_ROLE, PROTECTION_MODE, PROTECTION_LEVEL, SWITCHOVER_STATUS FROM V$DATABASE;

2. 执行角色转换：

   SQL> ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PHYSICAL STANDBY;

3. 重启原主数据库作为备用数据库：

   SQL> SHUTDOWN IMMEDIATE;
   SQL> STARTUP MOUNT;
   SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;

4. 验证角色转换：

   SQL> SELECT DATABASE_ROLE, PROTECTION_MODE, PROTECTION_LEVEL, SWITCHOVER_STATUS FROM V$DATABASE;

性能优化

1. 调整 Redo 传输参数：

   • LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES：增加归档进程数以提高 Redo 传输速度。
   • LOG_ARCHIVE_DEST_STATE_n：控制归档目的地的状态，例如设置为 ENABLE 或 DEFER。

   SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_MAX_PROCESSES=10 SCOPE=BOTH;
   SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_STATE_2=ENABLE SCOPE=BOTH;

2. 使用快速传输模式：

   • LGWR ASYNC：异步传输 Redo 日志，减少主数据库的等待时间。
   • NET_TIMEOUT：设置网络超时时间，防止长时间的网络中断影响性能。

   SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=standby LGWR ASYNC NET_TIMEOUT=30 VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby';

监控与维护

1. 监控 Data Guard 状态：

   • 使用 V$DATAGUARD_STATS 查看 Data Guard 的统计信息。
   • 使用 V$ARCHIVED_LOG 查看归档日志的状态。

   SQL> SELECT * FROM V$DATAGUARD_STATS;
   SQL> SELECT * FROM V$ARCHIVED_LOG WHERE DEST_ID = 2;

2. 日志切换和归档日志管理：

   • 定期检查归档日志的存储空间。
   • 使用 ALTER SYSTEM ARCHIVE LOG CURRENT; 强制日志切换。

   SQL> ALTER SYSTEM ARCHIVE LOG CURRENT;

3. 备份和恢复：

   • 定期备份主数据库和备用数据库。
   • 使用 RMAN 进行备份和恢复操作。

   $ rman TARGET /
   
   RMAN> BACKUP DATABASE PLUS ARCHIVELOG DELETE INPUT;

案例分析

假设某大型电子商务公司在双11购物节期间，为了确保系统的高可用性和数据的安全性，采用了 Oracle Data Guard。以下是具体的实施步骤：

1. 前期准备：

   • 在主数据中心和备用数据中心分别部署相同的硬件和软件环境。
   • 配置主数据库和备用数据库，确保 Redo 传输和应用正常工作。

2. 监控和调优：

   • 在购物节前进行多次压力测试，确保系统在高负载下的稳定性和性能。
   • 实时监控主数据库和备用数据库的性能指标，如 Redo 传输延迟、归档日志生成速度等。

3. 故障处理：

   • 在购物节期间，安排专门的技术团队值班，随时准备应对可能的故障。
   • 制定详细的故障处理预案，包括故障切换和角色转换的具体步骤。

4. 后期维护：

   • 购物节结束后，进行全面的系统检查和维护，确保所有组件恢复正常运行。
   • 分析系统日志和监控数据，总结经验教训，优化未来的配置和管理策略。

总结

Oracle Data Guard 是一个强大的工具，可以帮助企业实现高可用性和数据保护。通过合理的配置和管理，可以显著提高系统的可靠性和稳定性。希望上述内容对你有所帮助，如果你有任何具体问题或需要进一步的指导，请随时告诉我。

我们继续深入探讨 Oracle Data Guard 的更多高级功能和最佳实践，包括高级配置、安全性和审计、以及自动化管理脚本等。

高级配置

多个备用数据库

在某些情况下，可能需要配置多个备用数据库以提高数据保护和可用性。例如，可以在不同的地理位置配置多个备用数据库，以实现地理冗余。

1. 配置第二个备用数据库：

   • 在主数据库上配置第二个归档日志目的地。

     SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_3='SERVICE=standby2 LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby2';

   • 在第二个备用数据库上配置相应的初始化参数。

     SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_1='LOCATION=/u01/app/oracle/archivelog VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=standby2';
     SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=primary LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=primary';
     SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_SERVER=primary;
     SQL> ALTER SYSTEM SET FAL_CLIENT=standby2;

2. 启动第二个备用数据库：

   • 恢复并启动第二个备用数据库。

     $ rman TARGET /
     
     RMAN> DUPLICATE TARGET DATABASE FOR STANDBY FROM ACTIVE DATABASE DORECOVER;

   • 启动 Redo 应用。

     SQL> STARTUP NOMOUNT;
     SQL> ALTER DATABASE MOUNT STANDBY DATABASE;
     SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;

快照备用数据库

快照备用数据库是一种只读的备用数据库，可以用于报表和查询，同时不会影响主数据库的性能。

1. 创建快照备用数据库：

   • 在备用数据库上创建快照。

     SQL> ALTER DATABASE CREATE SNAPSHOT STANDBY;

   • 打开快照备用数据库。

     SQL> ALTER DATABASE OPEN;

2. 使用快照备用数据库：

   • 执行报表和查询操作。

     SQL> SELECT * FROM some_table;

3. 转换回物理备用数据库：

   • 停止 Redo 应用。

     SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE CANCEL;

   • 将快照备用数据库转换回物理备用数据库。

     SQL> ALTER DATABASE CONVERT TO PHYSICAL STANDBY;

   • 重新启动 Redo 应用。

     SQL> ALTER DATABASE MOUNT;
     SQL> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;

安全性和审计

加密传输

为了确保 Redo 传输的安全性，可以启用加密传输。

1. 配置加密传输：

   • 在主数据库和备用数据库上启用 SSL 传输。

     SQL> ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=standby LGWR ASYNC NET_TIMEOUT=30 VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby WALLET LOCATION=FILE:/u01/app/oracle/wallet';

2. 生成和配置钱包：

   • 使用 mkwallet 工具生成钱包。

     $ orapki wallet create -wallet /u01/app/oracle/wallet -auto_login
     $ orapki wallet add -wallet /u01/app/oracle/wallet -dn "CN=primary" -keysize 1024 -self_signed -validity 365

审计

为了确保数据的完整性和合规性，可以启用审计功能。

1. 启用审计：

   • 在主数据库和备用数据库上启用审计。

     SQL> AUDIT ALTER DATABASE;
     SQL> AUDIT ALTER SYSTEM;
     SQL> AUDIT ALTER SESSION;

2. 查看审计记录：

   • 使用 DBA_AUDIT_TRAIL 查看审计记录。

     SQL> SELECT * FROM DBA_AUDIT_TRAIL;

自动化管理脚本

为了简化日常管理和维护任务，可以编写自动化脚本来执行常见的 Data Guard 操作。

自动化故障切换脚本

1. 编写故障切换脚本：

   #!/bin/bash
   
   # 停止备用数据库上的 Redo 应用
   sqlplus / as sysdba << EOF
   ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE CANCEL;
   EOF
   
   # 将备用数据库转换为主数据库
   sqlplus / as sysdba << EOF
   ALTER DATABASE ACTIVATE STANDBY DATABASE;
   EOF
   
   # 打开新主数据库
   sqlplus / as sysdba << EOF
   ALTER DATABASE OPEN;
   EOF
   
   echo "Faultover completed successfully."

2. 执行脚本：

   $ ./faultover.sh

自动化角色转换脚本

1. 编写角色转换脚本：

   #!/bin/bash
   
   # 在主数据库上执行角色转换
   sqlplus / as sysdba << EOF
   ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PHYSICAL STANDBY;
   EOF
   
   # 重启原主数据库作为备用数据库
   sqlplus / as sysdba << EOF
   SHUTDOWN IMMEDIATE;
   STARTUP MOUNT;
   ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;
   EOF
   
   echo "Switchover completed successfully."

2. 执行脚本：

   $ ./switchover.sh

最佳实践

1. 定期测试：

   • 定期进行故障切换和角色转换测试，确保在实际故障发生时能够顺利执行。

2. 监控和报警：

   • 设置监控和报警机制，及时发现并处理潜在问题。可以使用 Oracle Enterprise Manager (OEM) 或第三方监控工具。

3. 文档和培训：

   • 编写详细的文档，记录所有的配置和管理步骤。
   • 对运维团队进行培训，确保他们熟悉 Data Guard 的操作和管理。

4. 备份和恢复：

   • 定期备份主数据库和备用数据库，确保数据的安全性。
   • 测试备份和恢复过程，确保在需要时能够快速恢复数据。

总结

通过上述内容，我们可以看到 Oracle Data Guard 不仅提供了强大的数据保护和灾难恢复功能，还支持多种高级配置和管理技巧。合理地配置和管理 Data Guard，可以显著提高系统的可用性和可靠性。希望这些内容对你有所帮助，如果你有任何具体问题或需要进一步的指导，请随时告诉我。