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，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

信息技術的飛速發展，使得應用系統也相應增加，而應用系統只是外殼，關鍵還得依賴后端的數據庫系統。因此，數據庫系統的穩定性、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，經過專門的設計，能夠減少系統停機的時間，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，備用機則處于監控準備狀態。當工作主機發生宕機時，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，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測。當其中的一臺主機發生故障時，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生故障時，能夠承擔起兩臺機器的作業，應用系統的數據則都存放在共享存儲中。

1.3 集群系統方式

工作原理：集群系統中多臺主機并行工作，當集群中某個主機發生故障時，則系統中其他主機接管該主機上的作業。待故障機恢復正常后，集群系統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，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。

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建隊列，發送隊列建在源數據庫上，接收隊創建在目標數據庫上，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保存到源數據庫的發送隊列中，然后通過傳播進程把這些記錄完整地發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數據庫系統相關從業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：電子工業出版社，2014.

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

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

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