如何利用多種Oracle技術構建企業高可用數據中心

摘要：文章介紹了勝利油田在企業數據中心管理中面臨的主要問題，提出利用多種Oracle技術構建高可用數據中心的技術解決方案，包括搭建本地高可用環境、可隨時切換的雙業務中心、支持災難恢復的容災中心等，目標是實現同城雙中心加異地災備中心的“兩地三中心”，為大型企業建設最高可用性環境提供技術參考。

關鍵詞：Oracle技術；高可用集群；RAC數據同步；災備恢復；災備中心 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP392 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 大型企業數據中心運營面臨的問題

勝利油田是中國石化集團公司下屬的第一大油氣田，在職員工總數近17.6萬人，地理跨度200多公里，業務流程涵蓋油氣勘探、油田開發、石油工程、礦區服務、石油加工、國際化經營等多個領域。

勝利油田建立了主備兩個生產中心，支撐著油田勘探開發的主干業務系統，數據庫均為SUN主機，僅采用Golden Gate進行數據同步，無法在災難發生時提供高可用保障及故障切換能力。勝利油田面對的五個主要問題如下：

每個生產中心的服務器都是單機運行，不具備本地高可用能力。

第二，勘探開發主干業務系統需要為生產提供7×24小時的不間斷服務，任何形式的服務停止、系統癱瘓，甚至人為誤操作導致的數據丟失，都會對油田生產經營造成損失，因此需要建立一個完善的災備系統，由災備中心提供災難接管服務。

第三，為應對城市道路改造、電力線路檢修等導致的網絡中斷、機房停電等突發情況，需要定期將業務由主生產中心全部切換到備生產中心運行，這樣就要求主備中心兩端能提供數據實時同步。

第四，目前主備中心處理的業務數量相差懸殊，希望分布在兩地的服務器可以均衡的處理業務請求，需要建立一個支持雙向復制數據的負載均衡的服務系統。

第五，需要產生類似于生產系統的模擬環境，可直接用于應用程序的測試和開發或支持本地決策支持系統，提高災備中心的資源利用率。

2 Oracle高可用方案的技術分析與比較

RAC、Data Guard、Golden gate是Oracle高可用性體系中的三種解決方案，其側重點不同，適用場景也不同。每個方案既可以獨立應用，也可以相互配合。

2.1 實時應用集群——RAC

RAC是Oracle Real Application Cluster的簡寫，中文一般譯為“實時應用集群”，RAC是通過CPU共享和存儲設備共享來實現多節點之間的無縫集群，常用于7*24的核心系統。

RAC是Oracle在高可用方面的重要產品，高可用性是其最大特性，如果集群內的一個節點發生故障，Oracle可以繼續在其余的節點上運行，保證用戶的正常使用；可擴展性也是其主要的特性，如果需要更高的處理能力，新的節點可輕松添加至集群，可提供強大的處理能力。

RAC的缺點是存儲和數據只有一份，容易形成單點故障，且由于多個節點間需要高速網絡互連，因此只能實現一個機房或一個數據中心內的高可用。

2.2 Oracle數據衛士——Data Guard

假設RAC集群的共享存儲發生設備故障，或集群所在的機房被化為灰燼，或所在城市發生嚴重地震，需要多長時間來恢復數據庫呢？

Data Guard是Oracle在災難恢復方面的重要產品，主要用于數據庫容災和大數據量復制。適合多機房，可在一個機房部署生產數據庫，其他機房部署備用數據庫，通過將生產庫的重做日志傳到并且應用到備用庫來實現兩個數據庫同步，備用庫主要用于生產庫失敗后做切換。災難發生后可以在幾分鐘之內重新訪問數據庫，而不是需要幾天或幾周。

Data Guard的缺點是不支持異構平臺，僅支持單一的Oracle數據庫，要求完全相同的操作系統和數據庫平臺，此外由于對兩端數據庫同時寫入的支持能力不好，在沒有故障的情況下，備用端的IT資源閑置、無法有效利用。

2.3 Oracle Golden Gate——OGG

那么如何在不同設備類型、不同數據庫平臺之間進行容災和備份呢？Golden Gate可以在異構IT基礎結構之間，通過實時解析數據庫在線日志在目標端重現源端交易，實現大量數據的秒一級的數據捕捉、轉換和投遞。

Golden Gate是Oracle在數據遷移和數據同步方面的重要產品，適用于數據庫應急和數據采集分發。支持異構是其最大特點，可以跨操作系統和數據庫平臺；

同時由于支持數據雙向復制功能，備份端可以分擔負載或提供實時的數據查詢及報表業務等，可以極大提高IT資源利用率。

Golden Gate的缺點是不支持同步復制，且命令行方式、維護較復雜。

3 構建企業最高可用性環境的解決方案

經過上文的技術分析，我們發現可以通過上述三種技術的綜合利用來構建油田企業的最高可用性環境，建設同城雙中心加異地災備中心的“兩地三中心”。

3.1 系統拓撲圖

系統拓撲圖如圖1所示：

圖1

3.2 解決方案

3.2.1 環境中有兩個生產中心，即生產中心A和生產中心B，分別在每個生產中心的機房內采用RAC技術搭建高可用集群，提供本地高可用的能力。

3.2.2 建立一個可以隨時切換的雙業務中心模式。生產中心A和生產中心B之間采用Golden Gate進行雙向復制數據，為兩端提供數據實時同步的能力。生產中心A和生產中心B始終處于可用狀態，平時提供負載均衡的服務，在一端災難發生時所有業務由另外一端快速接管，保證了勘探開發業務的7×24小時可用。

3.2.3 在距離200km以外的異地建立災備中心，通過Data Guard災備技術將生產中心的數據復制到災備中心，當同城的生產中心A和生產中心B都處于計劃停機或非計劃停機狀態時，災備中心將接管生產中心的服務，保障業務的持續進行。

3.2.4 平時可基于災備中心建立決策支持系統，提供即席查詢和各類分析報表或用于應用程序的測試和開發，提高災備中心的資源利用率。

3.3 關鍵技術

3.3.1 在生產中心A和生產中心B內部，采用RAC搭建集群環境。每臺計算機上運行一個實例，每個實例裝載和打開同一個數據庫。所有的實例都是對等的，共享高速緩存，避免出現重復的改動。RAC的主要思想與網格計算的主要思想相同——在需要的時候插入節點以處理多余的工作負載，或者在情況允許的時候刪除節點并將它們移至某處。高可用性是RAC最主要的特性。只要集群中有一臺機器沒有出現故障，就能保證用戶的正常使用。另外可伸縮性也是RAC主要的特性。當資金有限的時候，可以暫時不必購買配置較高的設備，只需購買能夠滿足當前需求的設備，當業務量增長時，再考慮購買同等配置的設備。

3.3.2 在生產中心A和生產中心B之間，采用Golden Gate進行雙向復制數據。Golden Gate提供了兩個或兩個以上生產系統之間的數據復制功能。這些系統無須具有一樣的屬性或相同的操作系統、數據庫或數據庫版本，是一種基于軟件的數據復制方式。它從數據庫的日志中解析數據的變化（數據量只有日志的四分之一左右），Golden Gate將數據轉化為自己的格式，直接通過TCP/IP網絡傳輸，無需依賴于數據庫自身的傳遞方式如Oracle Net，而且可以通過高達9∶1的壓縮比率對數據進行壓縮，大大降低帶寬需求。雙向數據復制是兩端互為源/目的數據復制對象，兩端生產系統同時保持Active狀態。Golden Gate的跨平臺特性可實現異構的數據復制，為未來系統的擴展提供了便利，在軟硬件選擇上可以更加靈活。

3.3.3 在生產中心和災備中心之間，采用Data Guard進行災難備份。Oracle Data Guard通過使用稱為standby database的數據庫來防止出現數據的災難。它通過將primary database數據庫的重做日志傳到并應用到standby database數據庫來使standby database數據庫與primary database數據庫同步。Data Guard不支持異構、要求主備數據庫完全一樣。Data Guard可以分為物理Standby和邏輯Standby兩種，二者的最大差別在于，物理Standby應用的是主庫的歸檔日志，而邏輯Standby應用的是主庫的歸檔日志中提取的SQL語句。物理Standby無論從邏輯結構和物理結構都是和主庫保持一致，因此在企業的核心數據庫，首選物理Standby技術。邏輯的standby在平時則可分擔主庫的讀負載。

作者簡介：牟菁（1970-），女，山東臨朐人，勝利石油管理局信息中心副教授，研究方向：企業應用集成整合平臺

技術。

（責任編輯：黃銀芳）