IT系統(tǒng)運維| 數(shù)據(jù)庫高可用技術(shù)

2020-04-30 17:07 作者：艾銻無限 瀏覽量：

數(shù)據(jù)庫高可用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作為IT運維必須了解。本文主要介紹了幾種數(shù)據(jù)庫高可用的基本技術(shù)： HADR、 HACMP、 數(shù)據(jù)復(fù)制，存儲層容災(zāi)和DPF高可用。并結(jié)合實踐實際，分別論述了它們的適用場景和技術(shù)特征。在不同場景，不同的業(yè)務(wù)連續(xù)性級別下，我們IT運維可以組合使用這幾種技術(shù)，以實現(xiàn)從存儲，網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫到應(yīng)用的高可用技術(shù)。


一. DB2 HADR

      HADR全稱為High Availability Disaster Recovery ，是IBM DB2數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)庫級別的高可用性數(shù)據(jù)復(fù)制機(jī)制，最初被應(yīng)用于Informix數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，稱為High Availability Data Replication(HDR)，IBM收購Informix之后，這項技術(shù)就應(yīng)用到了新的DB2發(fā)行版中。HADR有一主一備數(shù)據(jù)庫，在9.7之前備機(jī)不可讀，9.7之后備機(jī)可讀可以降低主數(shù)據(jù)庫的負(fù)擔(dān)。(這個Oracle的DataGuard邏輯備機(jī)可讀做的就很好，但是為什么IBM會落后呢?)

      在數(shù)據(jù)專線帶寬足且穩(wěn)定的情況下，在要求主備完全數(shù)據(jù)無損的時候，推薦用同步方式傳送，或者能容忍一定少量的損失，可以用準(zhǔn)同步，但是推薦在在生產(chǎn)中心和同城的災(zāi)備中心之間（LAN或者M(jìn)AN），如果在1000公里以上帶寬和時延都沒什么保障的話，比如北京和上海，最好還是用異步的方式，如果更差或者對OLTP的實時性要求較高還可以用超級異步，當(dāng)然這對流水的損失要有一定的容忍度。HADR一個很不好的特點是不能用于DPF，只能適合單分區(qū)數(shù)據(jù)庫，這就限制了數(shù)據(jù)庫在高可用下的規(guī)模以及并發(fā)性。HADR從一些實際應(yīng)用來看，切換速度要比DG要快，而且切換出現(xiàn)故障的可能性要小些。談到HADR絕對不能離開DataGuard，實際上中國人民銀行對兩地三中心的規(guī)定就非常適合DataGuard的兩個備用數(shù)據(jù)庫的方式，生產(chǎn)中心用主數(shù)據(jù)庫，同城災(zāi)備中心用物理備用，異地災(zāi)備中心用邏輯備用。Oracle的DataGuard在網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)之后可以自動同步。HADR有一個弱點就是不能進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和加密，如果沒有VPN就麻煩了，但是HADR可以集成第三方的SSH軟件。而DG本身就集成了SSH進(jìn)行壓縮和加密功能。HADR最要命的是不能支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的復(fù)制，當(dāng)然這個也不是他的主要場景。DB2異地災(zāi)備用HADR的比較多，在9.7之前用HADR的話備機(jī)不可讀很麻煩，所以有的時候就要用Q復(fù)制，這樣主備都可讀，如果要零容忍和短切換時間的話，用HADR比較靠譜。

二. SQL復(fù)制和Q復(fù)制

      SQL復(fù)制主要應(yīng)用于相同局域網(wǎng)內(nèi)。Q復(fù)制遠(yuǎn)程好一點，因為在網(wǎng)絡(luò)比較差的時候，WebSphere MQ可以緩存一段時間數(shù)據(jù)。Q復(fù)制一般結(jié)合HADR比較多，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程異地復(fù)制（比如中國煙草總公司容災(zāi)中心）。Q復(fù)制可以通過分析事務(wù)日志來獲取系統(tǒng)變化，對系統(tǒng)的性能影響比較小。是高效率的復(fù)制方案。但是Q復(fù)制只是對DB2支持的比較好，對Oracle嘛就那樣，其他的數(shù)據(jù)庫支持的都不好。Q復(fù)制也支持表級別的復(fù)制。Inforsphere CDC（原來叫Data Mirror）支持多種數(shù)據(jù)庫的表復(fù)制。

      Oracle也有GoldenGate，這個熟悉的人也知道，支持ORACLE最好，其他的嘛不好說。但是CDC在表依賴上有些復(fù)雜，會有點問題，需要具體處理。

三、 HACMP

      HACMP Cascading模式中，有主又備，節(jié)點有優(yōu)先級，資源組在優(yōu)先級搞的節(jié)點運行，高優(yōu)先級節(jié)點故障恢復(fù)之后，資源組重新歸位。Cascading用于主備機(jī)硬件性能有較大差別的環(huán)境，節(jié)約成本，這個對于不差錢的運營商、航空、銀行、政府絕對不會采用。Rotating模式中，有主有備，節(jié)點優(yōu)先級相同，資源組在先啟動節(jié)點運行，節(jié)點故障恢復(fù)后，資源組不會前移。Rotating適用于對可用性要求較高的場景，電信行業(yè)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，增值業(yè)務(wù)，彩鈴等產(chǎn)品多采用這種方式。Concurrent模式無主備，節(jié)點優(yōu)先級同，資源組在所有節(jié)點運行，節(jié)點故障不會導(dǎo)致資源組切換，故障節(jié)點恢復(fù)后，資源組恢復(fù)可用，不發(fā)生前移，適合大容量據(jù)點。Concurrent模式一般和Oracle的RAC或者并行服務(wù)器（OPS）合用較多。電信業(yè)務(wù)中，增值特服大容量據(jù)點采用，智能網(wǎng)、BOSS也有應(yīng)用，這種模式的結(jié)合和PureScale十分類似。但是HACMP中數(shù)據(jù)庫只有一份，如果數(shù)據(jù)庫被破壞，主機(jī)和操作系統(tǒng)還好也沒毛用，所以還要結(jié)合HADR才更安全。HACMP一般是由網(wǎng)卡和機(jī)器Down機(jī)所觸發(fā)的，軟件改動不知道是否能夠觸發(fā)呢？我也不是很清楚。其實HADR，HACMP在本地數(shù)據(jù)中心的效果最好，如果是異地的話最好是使用HAGEO，或者在存儲層的做，因為軟件層面效率并不是很高而且還很占主機(jī)的系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，當(dāng)然不同公司的選擇和考慮是不一樣的。
 
四、DPF的高可用方案

      關(guān)于DPF，其實DPF本身并沒有高可用性的方案。但是由于多節(jié)點技術(shù)，在某些條件滿足的情況下有一定程度上的容災(zāi)。要求Catalog節(jié)點不能Down，如果非關(guān)鍵節(jié)點Down，DPF數(shù)據(jù)庫還是可以訪問的。但是如果你要某些表可訪問，只有在該表所在表空間所覆蓋的分區(qū)節(jié)點沒有Down。DPF節(jié)點Down有幾種情況，如果是操作系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)故障，可以通過HACMP恢復(fù)，如果是節(jié)點數(shù)據(jù)庫損壞，就沒有辦法了。其實DPF這么多節(jié)點也是引入了故障點的概率，所以O(shè)LTP在沒有HA保障的話，是不敢建在DPF上的。DPF在建庫的時候，最好規(guī)劃好關(guān)鍵節(jié)點的HA和備份工作，定期檢查表，表空間的分布，并記錄下來，有問題可以迅速定位和恢復(fù)。表空間級別的備份在DPF還是很重要的。如果資金保障比較充足的話，建議給所有幾點都做HA，因為一般數(shù)據(jù)庫本身導(dǎo)致的可用性問題要比OS和硬件網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的要少很多。DPF跨節(jié)點表和表空間特別多，千萬不要因為節(jié)點本身的問題造成表空間不可用那個。

五、存儲層的容災(zāi)

      談到高可用，不能離開存儲層的容災(zāi)，比如磁盤鏡像技術(shù)，和第三方的備份技術(shù)。當(dāng)然，Everyone都知道，存儲層的技術(shù)避免不了宕機(jī)的，要有一段切換時間。SRDF一種比較復(fù)雜技術(shù)。SRDF在國外應(yīng)用的非常多，國內(nèi)銀行也開始應(yīng)用。SRDF可以實現(xiàn)分層的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。可以跨大樓，可以實現(xiàn)全球的數(shù)據(jù)復(fù)制。同樣的，和HADR和DG類似，也有同步，準(zhǔn)同步和異步的模式。覆蓋的距離可以多達(dá)幾千公里，但是因為無需考慮類似于HADR的實時性交易問題，另外SRDF支持所有的主機(jī)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這個一般在數(shù)據(jù)中心搬遷的時候用的比較多。如果在距離比較近的時候比如數(shù)公里的距離，可以使用裸光纖，如果較遠(yuǎn)的話，就要用華為或者Cisco的DWDM進(jìn)行光纖延伸，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笾贫ň€路的速率。SRDF非常昂貴，如果我們的數(shù)據(jù)和客戶交易不強(qiáng)相關(guān)的話，就可以使用笨笨的磁帶拷貝搬遷方法，建立應(yīng)用系統(tǒng)，然后再用SRDF傳輸實時要求高的數(shù)據(jù)，啟動新數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，切換網(wǎng)絡(luò)。Veritas大家也非常了解了，論壇上用過的人該很多。通過 Veritas的BMR技術(shù)，可以直接連操作系統(tǒng)帶數(shù)據(jù)全部備份到數(shù)據(jù)中心。更為強(qiáng)悍的是，無需LAN的SAN多磁盤并發(fā)備份，減少對網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響。通過BMR可以制作啟動光盤，進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)。針對于不同的數(shù)據(jù)庫還提供相應(yīng)的agent，提供在線熱備份技術(shù)。

六、高可用的網(wǎng)絡(luò)、電力和制度方面

      網(wǎng)絡(luò)就不用說了，網(wǎng)卡漂移，多子網(wǎng)，冗余光纖等。一般來說，生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心之間要有四個交換機(jī)，以及四個存儲層主機(jī)實現(xiàn)高可用，并配備多路光纖。 電力的話，要有UPS備用電源和發(fā)電機(jī)。數(shù)據(jù)中心的電力和網(wǎng)絡(luò)一定要求運營商提供第一流的保障級別，否則誰都付不起責(zé)任。當(dāng)然還有自來水、便利的交通等等方面。

      大規(guī)模的電信運營商、銀行都有非常成熟的制度和流程。中國人民銀行也有非常詳盡的規(guī)范。各銀行也制定自己的一些細(xì)節(jié)規(guī)定。制度一定要控制濫用權(quán)限、各種誤操作、以及指明應(yīng)急時候的操作。前面的兄弟也有一些闡述，比如雙保險，及時進(jìn)行災(zāi)備切換演練，整體級別的，應(yīng)用軟件級別的都要有。數(shù)據(jù)中心建成的時候，要各種切換和場景都要嘗試。
 
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